論可視化教育理論與高中物理教學(xué)創(chuàng)新

張 鵡

(福建省晉江市僑聲中學(xué),福建 晉江 362271)

“思維導(dǎo)圖”來源于“思維可視化”理論,它是英國心理學(xué)家托尼·布贊提出的一種圖解形式記筆記的方法,他通過運(yùn)用圖文并重的方法,把各級主題的隸屬關(guān)系用與相關(guān)的“層級圖”表現(xiàn)出來,建立起一種“記憶鏈接”,它將原本在人的頭腦中“不可見”的思維用圖的方式呈現(xiàn)出來,這就是我們常說的“思維導(dǎo)圖”．“思維導(dǎo)圖”的出現(xiàn),使人們對知識的理解更加清晰、直觀、便于記憶．

1 何謂“具象化”的“思維導(dǎo)圖”

在高中物理學(xué)習(xí)的過程中,有一部分學(xué)生不善于主動而深入地去剖析所學(xué)內(nèi)容,無法將不同知識點之間的聯(lián)系找出來建立起一套知識結(jié)構(gòu),對學(xué)習(xí)內(nèi)容的記憶比較“散”,導(dǎo)致物理學(xué)習(xí)成績難以提高,若在高中物理教學(xué)中引進(jìn)并運(yùn)用好思維可視化教學(xué)的“導(dǎo)學(xué)案”,教師則可以通過清晰的知識框架,幫助學(xué)生高效地梳理學(xué)習(xí)內(nèi)容,加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解,其中“思維導(dǎo)圖”就是很好的方法．“思維導(dǎo)圖”具有“具象化”具象型標(biāo)志．其特點是直觀、便于識別和記憶、容易產(chǎn)生親和力和豐富的想象力．人類的思維活動具有復(fù)雜性,就其關(guān)于“思維”分類[1]的研究中,就有古典的二分法(即形象思維和邏輯思維),還有現(xiàn)代的、我國著名科學(xué)家錢學(xué)森先生的三分法(形象思維、邏輯思維和靈頓思維),這些分類中都不可否認(rèn)地提到了“形象思維”,就是當(dāng)我們在判斷周邊事物時,常常用形象化也就是“具象化”的方法把各類事物進(jìn)行分類,具象思維是個體對其意識中的物象資料進(jìn)行有目的加工(構(gòu)建、運(yùn)演、判別)的操作活動[2]．例如高中物理教學(xué)中給學(xué)生一個“物質(zhì)”的概念之前,其實學(xué)生已在自己的頭腦中形成了這樣一個“物質(zhì)”的具象．確立這種具象來自于人的意識,這種意識使本來無法看見的,或者說根本就沒有形狀的物質(zhì),變成了可以“看得見”的具體的立體的形態(tài)．學(xué)生在產(chǎn)生和確定這些概念之前,就必然已經(jīng)在頭腦中形成了這種物質(zhì)形態(tài)的立體的具體的形象了．盡管這種物質(zhì)形態(tài),我們沒有看見過或根本就無法看見,但是,我們在頭腦中卻能建立這種物質(zhì)形態(tài)的具體的形象,建立這種想象的思維活動,是將一個復(fù)雜形象“模型化”,即抽象成一個較簡單的形象,在對新形象進(jìn)行形象思維或者抽象的思維,形成“具象思維”,在形象思維活動過程中,就要用到概念、判斷、推理…等邏輯思維的形式,然后我們再將它繪制出來讓自己和別人都能“看見”，這就是我們在物理教學(xué)中運(yùn)用“思維導(dǎo)圖”來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的目的,讓學(xué)生自己和教師看到物理概念、規(guī)律等在學(xué)生頭腦中是如何形成的,掌握到什么程度．

2 如何繪制“具象化”的“思維導(dǎo)圖”

要繪制出一份好的“具象化”的“思維導(dǎo)圖”并不是一件簡單的事情,這需要學(xué)習(xí)者對所學(xué)知識和規(guī)律的深層次的掌握與領(lǐng)會,不同的學(xué)習(xí)者對知識概念的理解、掌握程度不同,就會有不同的歸類法,從而繪制出不同的“思維導(dǎo)圖”,“思維導(dǎo)圖”本身沒有好壞之分,最主要的目的是幫助學(xué)生更好、更深刻地理解所學(xué)知識,同時便于學(xué)生牢固地記憶,以便在解決實際問題時能快速地提取知識．繪制“思維導(dǎo)圖”這種技能是需要學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,開展一些基本方法的訓(xùn)練,然后再不斷引導(dǎo)、啟發(fā)和模擬,最終由學(xué)生自己獨(dú)立完成的過程．繪制思維導(dǎo)圖常見的方法有兩類,即電腦繪制和手工繪制．

方法1.采用電腦多媒體技術(shù)．運(yùn)用“思維導(dǎo)圖”教學(xué)軟件,例如MM2009Pro軟件,教師可以利用該軟件的強(qiáng)大功能,將物理教學(xué)中的知識重點、概念等進(jìn)行“可視化”呈現(xiàn),引導(dǎo)學(xué)生觀察、理解并學(xué)會自己制作“具象思維導(dǎo)圖”．例如在電學(xué)實驗中,測定金屬絲的電阻率、描繪小電珠的伏安特性曲線、測電源電動勢等實驗中,涉及到的測量方法有伏安法,它們都用到了電流表、電壓表、滑動變阻器等元件,這些實驗可以分為控制電路和測量電路兩部分;控制電路中又涉及到滑動變阻器的分壓和限流兩種接法,測量電路涉及到電流表的內(nèi)接、外接方法;測電阻時還涉及到利用電流表或電壓表讀數(shù)的“半偏法”進(jìn)行測定,這幾個實驗學(xué)生往往忘記或運(yùn)用時顯得雜亂,每次遇到這類問題的處理,也都屢屢出錯,為此,教師就可以通過指導(dǎo)學(xué)生來繪制一份內(nèi)部關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)的思維導(dǎo)圖,將“測金屬絲的電阻率”、“描繪小電珠的伏安特性曲線”和“測電源電動勢和內(nèi)阻”3個主要實驗進(jìn)行整合,讓學(xué)生更加清晰、明確地掌握好這些實驗方法．

圖1

圖1 “具象思維導(dǎo)圖”是指導(dǎo)學(xué)生通過電腦軟件制作而成的,它繪制的導(dǎo)圖結(jié)構(gòu)簡捷、內(nèi)聯(lián)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、分類清楚、可以讓學(xué)生更好地掌握與記憶．運(yùn)用“思維導(dǎo)圖”軟件制作的優(yōu)點是可以方便地插入或添加內(nèi)容,但同時這以是它的缺點,由于方便修改,這會讓思維導(dǎo)圖的制作者前期的思考不夠深入,會導(dǎo)致“思維導(dǎo)圖”會無限制地擴(kuò)大,反而不利于對物理知識、概念的提煉．

方法2.手繪“具象思維導(dǎo)圖”．在用電腦繪制出上圖后,本人在實際的教學(xué)中,指導(dǎo)要求學(xué)生運(yùn)用此法用A4大小的紙張手工繪制自己的“思維導(dǎo)圖”,這種經(jīng)提煉指導(dǎo)后的手工繪制法在實際教學(xué)中有更多的運(yùn)用．第1步,要求學(xué)生準(zhǔn)備一張A4大小的紙張,結(jié)合針對相關(guān)概念、重點、規(guī)律等進(jìn)行構(gòu)思;第2步,將主題在紙張的中點進(jìn)行定位(若能用自己喜歡又與知識點結(jié)合緊密的圖最佳),然后根據(jù)其隸屬層級關(guān)系運(yùn)用適當(dāng)?shù)募记蛇M(jìn)行手繪制作．這樣做的好處在于學(xué)生要在一張A4紙上將較多的知識點、概念通過邏輯及隸屬關(guān)系畫好,學(xué)生是要認(rèn)真去動一番腦筋的,這有助于學(xué)生更深層次去理解物理的概念、尋找物理知識間的規(guī)律．再者,將物理知識間的關(guān)聯(lián)繪制成一張“圖”之后,學(xué)生的“形象記憶”增加,達(dá)到把抽象的物理概念和規(guī)律具物化、具象化的目的,學(xué)生對知識的掌握和記憶會更深刻、持久．在復(fù)習(xí)電學(xué)實驗后要求學(xué)生繪一份導(dǎo)圖,如圖2就是其中一位學(xué)生繪制的“思維導(dǎo)圖”．

此份學(xué)生制作的“具象思維導(dǎo)圖”,首先采用了電源、電流表、待測電阻、滑動變阻器構(gòu)成一個簡單的串聯(lián)電路,由此電路作為基本點,向外延伸為4大分支．分支1：梳理了限流式和分壓式的測量范圍及測量結(jié)果與真實值的誤差問題;分支2：整理了測電源電動勢和內(nèi)阻的基本原理、電流表內(nèi)外接的方法及測量結(jié)果等;分支3：拓展了定阻電阻的測量方法、實驗原理圖、伏安特性曲線等;分支4：進(jìn)一步拓展了電流表的改裝內(nèi)容,涉及到電流表、電壓表擴(kuò)大量程、改裝方法及測量等內(nèi)容,很好地把電學(xué)常見的實驗進(jìn)行了有機(jī)整合．有了這樣一張圖,學(xué)生就對所學(xué)知識有了較高程度的認(rèn)知和理解,幫助學(xué)生更好地掌握這些規(guī)律和使用方法．無論是運(yùn)用軟件制作或手工繪制“思維導(dǎo)圖”,它們都具有將物理知識間的架構(gòu)得到鮮明、直觀的體現(xiàn),因為在人的大腦認(rèn)知結(jié)構(gòu)中,圖像傳送與記憶信息能力優(yōu)于文字的傳遞,更加有助于學(xué)生的記憶．

圖2

3 “具象思維導(dǎo)圖”在高中物理教學(xué)中的作用

思維圖是把物理知識中的一些要素,按照其內(nèi)部的聯(lián)系創(chuàng)建的一種可視化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)．利用視覺化的方法進(jìn)行說明,將物理學(xué)中的各種學(xué)習(xí)概念相融合而成．在高中物理的教學(xué)中運(yùn)用“具象思維導(dǎo)圖”的方式開展教學(xué),能夠促進(jìn)學(xué)生對于物理學(xué)習(xí)的思考,并能更深層次地進(jìn)行探索,在實踐中將物理規(guī)律與生活經(jīng)驗結(jié)合起來,幫助學(xué)生正確掌握與熟練應(yīng)用物理規(guī)律．

3.1 幫助教師改進(jìn)教學(xué)

(1) 提升物理教師的教學(xué)能力．教師在長期運(yùn)用“具象思維導(dǎo)圖”授課的過程中,會進(jìn)一步優(yōu)化物理概念間的關(guān)系,引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)思考,能夠更突出物理的教學(xué)原理與概念,促使學(xué)生將所學(xué)的知識進(jìn)行系統(tǒng)性與概念性的消化,慢慢形成物理教師的一種應(yīng)用概念圖開展教學(xué)的新模式．

(2) 教師還能夠充分利用學(xué)生繪制的“具象思維導(dǎo)圖”這一珍貴信息,及時反思和評價自己的課堂教學(xué),例如教學(xué)中哪些知識點講了、哪些有遺漏、哪些問題沒講清楚等,進(jìn)而依據(jù)學(xué)生的“思維導(dǎo)圖”,反過來對自己物理教學(xué)和方法進(jìn)行改進(jìn)．

3.2 促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí),提高教學(xué)成績

(1) 物理“具象思維導(dǎo)圖”的結(jié)構(gòu)看起來并不復(fù)雜,但卻幫助學(xué)生了解物理知識間的層級結(jié)構(gòu)與特點,教師也可以通過觀察學(xué)生親手繪制的“思維導(dǎo)圖”明確學(xué)生對所學(xué)知識的理解程度．再者,教師還可以通過學(xué)生制作出來“思維導(dǎo)圖”的完整度,發(fā)現(xiàn)學(xué)生在高中物理學(xué)習(xí)時中會投入的時間和精力的多少．

(2) 構(gòu)建知識框架,加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解．在高中物理學(xué)習(xí)的過程中,有相當(dāng)?shù)牟糠謱W(xué)生不會主動深入剖析所學(xué)內(nèi)容,無法將物理概念、知識與規(guī)律等內(nèi)容之間的聯(lián)系找出來建立“知識框架”,因而會造成對所學(xué)知識的記憶比較零散,記憶量又大,使得物理學(xué)習(xí)水平難以提高．我們采用“思維可視化”的模式進(jìn)行課堂教學(xué),學(xué)生可以通過教師清晰的知識框架梳理教學(xué)內(nèi)容,加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解．例如,在講授“帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動”時,教師則可以以電場和磁場的性質(zhì)入手,將帶電粒子在電場中的加速、運(yùn)動電荷在磁場中的圓周運(yùn)動等規(guī)律用“具象思維導(dǎo)圖”的方式進(jìn)行知識和概念的整合,然后,結(jié)合習(xí)題情境、過程、受力及狀態(tài)來進(jìn)行分析,形成一般意義上的解題思路,這樣學(xué)生就可以將復(fù)雜的復(fù)合場問題,逐一解決．再如,我們可以把實驗原理相近的物理探究實驗,用“思維導(dǎo)圖”進(jìn)行有機(jī)整合,在力學(xué)中的“研究勻變速直線運(yùn)動”的實驗中,就可以將“探究物體是否做勻變速運(yùn)動(求加速度)”、“勻變速直線運(yùn)動的速度與時間的關(guān)系”、“勻變速直線運(yùn)動的位移與時間的關(guān)系”甚至還可以將“自由落體運(yùn)動”這幾個實驗,通過物理實驗原理,將其探究方法、測量量等內(nèi)容聯(lián)系起來,建立一個系統(tǒng)的知識框架,有效幫助學(xué)生掌握其知識和技能．

(3) 幫助學(xué)生提高記憶力,提高學(xué)習(xí)效率．在每一節(jié)課教學(xué)結(jié)束之后,教師或要求學(xué)生及時通過“具象思維導(dǎo)圖”將所學(xué)重要知識和規(guī)律“繪制”出來,最終提煉成一張“具象圖”,使學(xué)生更清晰了解學(xué)習(xí)重點,促使學(xué)生掌握物理知識,提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)效率．

(4) 能較完整地詮釋物理知識．由于思維導(dǎo)圖的可視化特征,我們可以整合具體的題目或問題,把題目中所涉及到的因素依據(jù)一定規(guī)律進(jìn)行創(chuàng)立,形成“可視化”的知識架構(gòu),這樣可以避免學(xué)生因知識概念的雜亂而產(chǎn)生排斥學(xué)習(xí)物理的心理．我們利用“思維導(dǎo)圖”具備整體化的特點,可以把“導(dǎo)圖”中的知識進(jìn)行完整的詮釋．

高中物理教學(xué)對物理學(xué)教學(xué)質(zhì)量的要求在逐年提高,但由于高中物理學(xué)大部分知識是抽象性概念,使得高中物理教學(xué)難度增大,為了能更好地提高高中物理教學(xué)質(zhì)量,幫助學(xué)生能更加簡單、明了地掌握好物理知識,可以通過思維可視化教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)改革．