概念網絡圖在高中物理教學中的應用舉例

黃紅燕

【摘 要】通過對概念網絡圖相應理論進行分析，以舉例方式就其在高中物理教學當中的應用及效果予以探討，為相關教學研究提供理論支撐。

【關鍵詞】高中物理 概念網絡圖 機械能守恒定律 應用

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）08B-0152-02

物理概念作為物理學框架的基礎構成元素，在物理知識學習過程中，通過將之予以掌握，乃是學好物理的重要前提。諾瓦克教授于20世紀60年代首次提出概念圖，概念圖作為一種對知識予以組織及表征的重要工具，伴隨其應用效果的有效性，已經得到人們的高度重視和廣泛應用。對于概念圖而言，其在教學中所具有的促進作用主要表現在三方面，即評價策略、學習策略及教學策略。

一、概念網絡圖理論概述

1984年，著名教育學家諾瓦克將概念圖給予了充分表述，即概念圖就是用來對知識進行組織及表征的相應工具，是一種將科學命題作為其主要形式，就各個概念之間所存在的聯系及意義予以顯示的一種工具，概念圖可通過運用具體事例，對所表述的知識內容加以明確說明，進而運用有機形式和途徑將全部基本概念予以連接的一種網絡圖。概念圖應用在定義方面就是運用數學圖論理論把有關定義有機地聯結起來，其實質就是通過節點把概念之間關系進行表達的網絡圖。針對各個給定圖而言，其中各個圓圈（方框）當中的概念，均與網絡當中的各個節點相對應，而在各個圓圈之間，則運用連接詞將其緊密連接起來，而此種線則對網絡中的連線予以對應。依據網絡圖，不僅能夠對圖中各個概念的度進行分析，還可對諸如集聚系數等與之相關的拓撲參量進行分析。對于度的大小而言，其所表示的乃是與某概念存在相應關系的概念的多少；對于集聚系數相應含義而言，則表示為若其值與 1 越接近，則表明其與它的相近“鄰居”抱成一團的緊密程度則會越深，二者之間所具有的關系也越發緊密；反之，其值與零越接近，則表明其和它的“鄰居”之間的關系越發疏遠。而與之形成對應的網絡圖當中，可將各個概念的集聚系數及度進行計算，從中將那些比較大的集聚系數及度予以找出。若存在的度越大，則表明其和與之存在關系的相應概念則越多；對于集聚系數而言，則其值越大則顯示其與周圍概念之間在關系上就會越發緊密。因此，對“圖”當中的概念的重要性及概念之間在關系方面的遠近程度等分析，對我們更好地開展教學具有很大幫助。

二、高中物理教學中概念網絡圖的有效應用

物理學科與一些學科相比較，它的理論性比較高，也比較抽象，為了更好地搞好物理教學，物理教師要善于運用各種方法開展形式多樣的教學活動。現以《機械能守恒定律》為例，闡述運用概念網絡圖開展教學活動的方法。

繪制機械能守恒定律概念網絡圖（如圖1所示），然后將那些集聚系數最大及邊數最多的概念予以找出。無論是勢能還是動能，從圖中可知，這兩個概念均存在有五條邊，另外，二者還具有相等的集聚系數，同時考慮之前所學的相應動能定理，因此，在此節課的講授方面，則從動能著手。然后則向勢能與動能之間相應轉化予以過渡，并運用抽象手法將一個機械能守恒模型予以獲取，在對其利用之前，則運用勢能及動能將機械能守恒完成推導，此時，便可實現本節課所教授內容的過渡。

教學過程：

針對物體從A運動至B相應情況，讓學生將A和B兩點動能分別寫出，然后則將此過程動能方面所存在的變化量寫出來，此時，便可就動能概念進行講解，然后引導學生，就動能之所以發生改變的具體原因進行思考，以此向合外力做功實施過渡。基于此過程，僅存在重力做功，而相對高度（位移）乘以重力便可得到重力勢能。

對于重力勢能而言，其乃是勢能，而勢能則又歸于機械能，此時，講課進程已經到了概念網絡圖相應中心交匯處，即整個設計均將此概念網絡圖為相應依據來開展，在概念網絡當中得以反應的就是此動能為出發點，以此開始講解，通過講解與之相關的各個概念，經環環相扣，最終講解的內容則又重新轉回到勢能與動能之間相互轉化的軌道上來。

對于機械能而言，其包括兩種，分別為勢能及動能，而在其中將一個限制條件加上，即為彈力或重力做功，且在實施運動當中，所發生的機械能乃是守恒的，而此便是本節課所要學習到的新內容，即為機械能守恒定律。

教師還可以通過創設情境并提出問題的方式，來達到交融知識的目的，首先讓學生觀看視頻：公園里過山車翻滾的鏡頭及裝樁機重錘下落時的動畫。教師此時提出問題：試分析過山車下落及打樁機重錘下落時能量的是如何轉換的？學生回答道：在重錘自由下落過程中，其重力勢能向動能轉化。經光滑斜面不斷下降過程中，過山車的重力勢能則會向動能進行轉化，若上升時，則其動能向重力勢能進行轉化。最后教師回答：當重錘自由下落過程中，其高度越高，則就會存在越大的重力勢能，也就具有越大的落地后動能。

采用概念網絡圖對這節課進行設計，最終目的在于讓學生就概念與概念之間所存在的關系進行深入了解，并對重要的定律所存在的相應適用條件進行掌握，然后則利用課后練習的方式，對所學內容進行收集和反饋，最后利用所反饋出來的相應信息，分析最終的教學效果，利用此種方法和步驟便可較好地加深學生在概念方面的了解，從而更加明了物理知識。

采用概念網絡圖就機械能守恒定律課進行設計，促使學生對概念之間所存在的關系予以清楚了解。運用概念圖方法，不僅能夠讓學生更加清晰及準確地了解物理知識及與之相關的知識，而且可梳理學生的物理知識框架，從而以更為準確、清晰的思路開展新知識的學習，獲取更為豐富和多元的物理知識。

（責編 盧建龍）