思維導圖在初中物理解題中的應用

張 程

(無錫市輔成實驗學校,江蘇 無錫 214001)

思維導圖是一種圖形化、視覺化的高效思維工具,結合邏輯、順序、文字、圖像、顏色、空間、整體等要素,可以將各種知識和信息簡化成一張圖表.教師在指導學生使用思維導圖時,要運用新穎有趣的教學方法,讓他們在不斷練習中不僅學會如何繪制思維導圖,更能從中鍛煉物理思維,進而提升物理學科核心素養.

1 找準思維導圖中心,挖掘題目枝干

在解物理題目時,我們首先要做的就是讀題,解析題目的枝干是什么含義,涉及到什么方面的知識,這樣才能在解題時熟練調用知識,所以在列思維導圖時,就要對著題目找準知識中心,由中心發散,由點到面,這樣才能更好地梳理思路解決問題[1].

例1一輛汽車以20 m/s的速度行駛了10 s,求汽車一共行駛了多少路程?首先,教師要帶領學生一起找準導圖的中心,教師可以提問:“同學們知道這道題目在考我們哪一塊的知識嗎?”學生可以很快回答出這道題目主要考查的是物體運動問題,所以他們就要先將“物體運動問題”寫在導圖的中間.找出中心后,教師引領學生繼續讀題,讓他們找出題目中已知的條件和待求的量,作為中心的兩條支線.在“已知”這條線中,學生將題目語句提煉成一個個物理量,如“汽車以20 m/s的速度”就可以寫成“汽車運動速度v=20 m/s”,“行駛了10 s”寫成“行駛的時間t=10 s”;在待求這條線中,學生就要寫上未知的量,即“汽車行駛的路程s=?”在這道題目中,他們要快速回憶物體路程的運動公式,即s=vt,并將其列入已知這條支線中(見圖1),在思維導圖的指導下,學生即可在題目下方寫出正確答案:s=vt=20×10=200 m.這道題目由運動問題這個中心點發散到時間、速度、路程等要素,又由這些要素匯聚成運動問題,學生掌握思維導圖的畫法,便可以快速解答.

圖1 樹形思維導圖

在主觀解答題中,以思維導圖理清題干是一種重要的方法,在客觀選擇題中,這種方法更是快速高效,除了題干可以提供許多信息,有時題肢也能提供重要的解題信息,學生將這些信息整理在已知的支線中,會得到意想不到的收獲,并且快速得到解題思路.

2 劃分思維導圖層級,反向解決問題

思維導圖簡單清晰的一個重要原因是層級分明,遇到稍微復雜的物理題目,學生往往會出現抓不住重點問題,有時感覺有效信息很少,有時感覺有效信息過多,不知從何下手,此時,一張層級分明的思維導圖就能解決問題.教師可以打破固定思維模式,利用思維導圖教授學生反向解決問題.

例如,在物理電學實驗題中,一般題目會給出背景、實驗數據、實驗步驟等,讓學生根據這些信息進行計算.

例2小明在實驗室選擇了符合實驗要求的器材探究“通過電阻的電流與電阻兩端電壓的關系”,并畫出實驗電路圖.他的實驗步驟如下:

①按照電路圖連接電路;

②調節電阻箱的阻值為R1,閉合開關S,移動滑動變阻器的滑片到某一位置,用電壓表測量R1兩端的電壓U1、用電流表測量通過R1的電流I1,將R1、U1、I1的測量數據記錄在表格中;

③斷開開關S,調節電阻箱的阻值為R2,閉合開關S,移動滑動變阻器的滑片到另一位置,用電壓表測量R2兩端的電壓U2、用電流表測量通過R2的電流I2,將R2、U2、I2的測量數據記錄在表格中;

④仿照上述步驟,改變4次電阻箱的阻值R,用電壓表測量R兩端的電壓U、用電流表測量通過R的電流I,將R、U、I的測量數據記錄在表格中.

根據以上敘述,回答下列一系列問題.這樣的綜合題題目的信息量非常大,此時根據題目列出的信息正向繪制思維導圖不太實用,教師可以反向教學,先讓學生將這方面的知識以思維導圖的的方式列出來,再去用題目對應知識來解決,這樣就會簡單明了.首先,這個題目涉及到的知識是電學實驗知識,教師引導學生將這類問題先分為四個層級.第一層級:一是分析電壓、電流、電阻的關系,二是用電流表與電壓表測量電阻,三是測定燈泡功率;第二層級:實驗的目的,即由電流與電壓、電阻的關系推導出歐姆定律;第三層級:實驗原理;第四層級:操作步驟.按照這樣的層級列好思維導圖(見圖2),學生在解題時只要對應題目找到其相關的方面,就可以調動這一層級的知識,不用受其他因素的干擾.

圖2 多重流程思維導圖

隨著物理知識越來越復雜,很多題目在解答時不局限于一個點,而在于整個面,它可以涉及多個知識點,看起來十分繁瑣,但其實抽絲剝繭后就可以發現,這些錯綜復雜的題目還是得回歸到最基本的模型.反向解題,先列出層級分明的思維導圖,再根據導圖調取知識即可化繁為簡.

3 優化思維導圖細節,匯總解題知識

思維導圖是可以重復利用的資源,解題前列出的思維導圖起到輔助解題的作用,解完題之后這些導圖就成為總結復習的資料[2].此后遇到類似的問題時,學生可以不斷添加知識點,優化導圖細節,更好地匯總解題知識,每次添加與完善都是復習的過程,可以幫助學生不斷鞏固,提高知識運用的熟練程度.

例3在一個斜面上,已知木箱A重G=400 N,工人用F=75 N的拉力,將木箱從斜面底部勻速拉到頂端,斜面長s=4 m,斜面高h=0.5 m,求:(1)斜面的機械效率;(2)所做的額外功.這道題考的是物體運動受力與做功的問題,根據思維導圖從上到下列出已知信息:木箱重G=400 N,拉力F=75 N,斜面長s=4 m,高h=0.5 m,有用功W=Gh,總功W總=Fs,機械效率為W有用/W總×100%,未知是斜面的機械效率和所做的額外功.繪制思維導圖如圖3,解題后,學生就可以進行提煉,將其中通用的知識點單獨列出來,重新整理成一個新的思維導圖,如這道題目中機械效率的公式、有用功的求法以及額外功的求法等,當然在整理的時候也要注意細節,如最簡單的公式概括在一個大括號內,需要進一步推導的公式概括在一個括號內,有多種計算方法的量概括在一個括號內,并且在標記的時候根據知識點的難易程度和自己的記憶程度用不同顏色的筆標注出來.以這張思維導圖為基礎,此后再遇到類似卻又有其他知識點的題目,學生就可以不斷添加標注,將其匯總在一起.如在一道類似的題目中,多加了一小問,求木箱與斜面之間的摩擦力,學生就要在導圖中增添摩擦力有關的知識點,當然,為了突出重點,可使添加的知識點更加明顯,教師要教授學生一些繪制思維導圖的細節優化方法,如圓圈式、氣泡式、樹形圖、橋狀圖等.

思維導圖的繪制不是簡單疊加的過程,教師要引領學生學習思維導圖的繪制形式,重難點標注方法,優化導圖細節,以幫助他們繪制思維導圖時條理更加清晰,在不斷優化的導圖中復習鞏固,解題時才會更加游刃有余.

總之,初中物理知識對于學生的思維框架構建以及知識點連接有很高的要求,學習繪制思維導圖是鍛煉他們這些能力最好的方法[3].學生要將解題與思維導圖緊密結合,用思維導圖指導解題,由解題不斷優化思維導圖,以達到鞏固復習的效果.在思維導圖繪制的過程中,學生解題的效率和能力自然會得到提升,攻克物理難題的信心也會倍增,同時養成獨立思考和舉一反三的好習慣,從而提升學科素養.