思維導圖輔助高中物理實驗教學的研究

趙博

摘 要：思維導圖是指學習者對特定主題建構的知識結構的一種視覺化表征，是語義網絡的可視化表示方法，是人們將某一領域內的知識元素按其內在關聯建立起來的一種可視化語義網絡。思維導圖和傳統的線性筆記不同，它能直觀、形象、一目了然地描述出知識脈絡及其之間的聯系。利用思維導圖輔助物理實驗教學，可以清晰地呈現思維過程和各要素之間的邏輯關系，從而提升實驗的效果。

關鍵詞：思維導圖;高中物理實驗;輔助

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2020）09-037-1

物理實驗教學能夠發展學生科學思維能力、培養學生科學探究能力、端正學生科學研究態度。在物理教學中，由于高中學生課業繁重，學生能在實驗室親自動手實驗時間有限，于是有些學生生搬硬套實驗步驟以圖提高實驗效率，然而他們在面對新的實驗情境時往往束手無策。這就說明：缺少思考的實驗課悖離了發展學生科學思維能力、培養探究能力、端正科學態度的教學初衷。然而，將思維導圖引入物理實驗教學，則可以清晰地呈現思維過程、圖形化地表達邏輯關系，以此輔助高中物理實驗教學，可以有效地提高實驗教學效率，并能更好地培養學生的實驗能力。

一、真實踐才會有效率

高中物理學生實驗報告一般包含實驗原理、實驗器材、實驗注意事項、實驗步驟、實驗記錄、實驗數據處理，實驗結論等內容。在一節45分鐘的高中實驗課堂教學中，如果要有問題、有情境地引導學生分析實驗原理;歸納理清實驗步驟;分析注意事項的原因，一般會用掉大半節實驗課。如果還想在學生實驗后進行實驗數據處理，那么，留給學生動手操作的實驗時間可能就不足十分鐘了。每組實驗器材一般是兩位學生作為一組使用，留給每個學生真正操作的時間就太少了，學生很難對這些實驗儀器有充分的認識，更無法達到能熟練操作的目的。

紙上得來終覺淺，實驗課堂需躬行。為了讓學生能有更多的時間動手實踐，教師必須提高實驗原理步驟等教學的效率。在一些實驗中，如果以思維導圖代替傳統的實驗原理板書，則可以在一定程度上避免實驗原理教學和實驗步驟教學中的重復，減少板書字數，方便學生快速地理清實驗步驟。以“油膜法測分子大小實驗”為例，教師可以引導學生以形象的黃豆粒類比看成球形的分子，通過討論得到d=V/S實驗原理，進而明白選擇油酸作為實驗對象的原因，再引導學生分別從測V和測S兩個角度思考，提出“怎樣獲得很小的一滴油酸”、“怎樣測量它的體積”、“如何看出油膜輪廓”、“如何測量油酸膜的面積”等問題。教師在和學生一問一答的過程中逐步完成思維導圖板書（如下圖）。學生很容易看出最右側一列即為實驗步驟。省去了繁復的實驗步驟歸納板書過程，從而為學生動手實驗留下了更多的時間。

二、知其然更知所以然

在以往的實驗教學中，一些學生勤奮善記，對與教材實驗完全相同的實驗題目能輕車熟路地正確完成，然而在遇到題目情境稍有變化時，則表現得不知所措，經常做錯。這些學生其實是憑記憶記住實驗步驟和內容來解題，并不理解實驗操作背后隱藏的原因原理。他們知其然，卻不知其所以然，當實驗情境發生改變時，他們還是按照自己的記憶中的步驟解題，不能靈活地解決問題。教師在實驗教學中一般都會講明實驗操作背后的原因原理，學生在上課時也都能聽懂這些邏輯關系，但很多學生卻沒辦法快速有效地在自己的筆記中記錄和呈現這些原因和建立步驟與原因的邏輯關系，甚至依賴一些參考資料完成實驗步驟的填空作為自己的實驗筆記。一段時間后，學生逐漸遺忘了實驗步驟背后的原因，開始較多地依賴自己的機械記憶解決實驗題。

思維導圖形式的板書和筆記，以一個初始的待解決的實驗問題為核心，向四周輻射出需要解決該核心問題的下一級新問題，如此逐層逐條向外擴展，一直到最后一層即可實際操作的步驟。學生記錄的不僅僅是實驗步驟，還有從實驗問題出發得到實驗步驟的一條條邏輯線，也就是步驟背后的原因。更重要的是學生還借助思維導圖記錄了實驗步驟和其背后的原因原理之間的聯系，這些聯系避免了學生的死記硬背，有助于學生靈活地應用物理知識解決多樣的問題。

三、懂邏輯方能學物理

新課標要求必修階段高中學生必做實驗共有12個，選擇性必修3個部分學生必做實驗共9個，在如此有限的實驗課中，要發展學生的探究能力、提高學生科學探究核心素養的水平，教師必須將實驗教學的重點從具體的實驗內容轉向到解決問題的思維方法和邏輯。學生只有學會尋找邏輯建立模型，才能把千變萬化的真實情境轉化為可探究的物理問題;學生只有學會理順問題間的邏輯關系，才能自己獨立制定科學探究方案;學生只有學會普適的邏輯推理方法，才能依據不同的數據分析歸納出合理的結論。

法國科學家龐加萊說過，物理學是由一系列事實、公式和法則建立起來的，就像房子是用磚砌成的一樣。但是，如果把一系列事實、公式和法則看成物理學，那就猶如把一堆磚看成房子一樣。物理教學不僅要教會學生這些事實、公式、法則，更要教學生物理的科學方法、思維能力、邏輯魅力。高中物理實驗教學也不僅是學會做了多少具體的物理實驗，更要教會學生用實驗解決問題、證明推理、探求新知的能力。思維導圖的繪制方便快速，它可以用圖形化的方法建立出物理問題的邏輯關系，因此，教師應積極利用它來輔助高中物理實驗教學，幫助學生提高學習效率、理清實驗邏輯、提高科學探究素養水平。

（作者單位：無錫市堰橋高級中學，江蘇 無錫214000）