基于思維導圖的大單元復習教學探討

收稿日期：2023-12-28

作者簡介：馬曉華（1993-），女，碩士研究生，主要從事物理課程與教學研究。

*通信作者：詹偉琴（1965-），女，副教授，主要從事物理課程與教學研究。

摘" "要：思維導圖作為一種思維可視化工具，將其運用到高中物理的大單元復習教學中，不僅可以將教學思路進行整合并清晰呈現，更能將師生的教學思路以及學習思路可視化。以力學綜合計算題的解答為例，從思維導圖的初步建構、整合完善以及實際應用三個方面探討在高中物理的復習課中實現大單元復習教學的策略。

關鍵詞：思維導圖；大單元復習；可視化

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2024）4-0011-6

思維導圖一般采用圖文結合的形式，以線條構成結構和路徑作為輔助。具體方法就是歸納出章節或單元的核心主題，以關鍵詞的提取簡化內容，應用分層級的線條、圖形、色彩等要素繪制成知識結構圖。思維導圖能夠可視化表達發散性思維，從同一層次的節點數目我們能看到思維的廣度，從一個分支的長度我們能看到思維的深度。思維導圖的軟件繪圖可以通過電腦軟件和手機軟件來完成，目前通過計算機軟件來繪制更加方便。常見繪制軟件有Ｍｉｎｄｍａｎａｇｅｒ、Ｉｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ、ＷＰＳ［1］和Ｘ－ｍｉｎｄ等，本文以Ｘ－ｍｉｎｄ軟件為例進行繪制。

大單元教學是指在進行設計和組織教學的過程中要依據“大任務”“大觀念”“大項目”或者“大問題”的邏輯進行，以其中一點統領單元，確定大單元的主題，依據主題進行單元的組織和設計，使零碎的知識變為系統的知識［２］。

高中物理知識點、模型、概念眾多，在力學綜合計算題中體現得尤為突出。學生如果只是零散地學習了各個概念以及模型，往往在實際解題過程中不能及時提取所需的公式以及思想方法，甚至會出現模型混亂、公式亂用、思路不清的問題。借助思維導圖進行力學綜合計算的大單元復習教學［3］（教學框架如表１所示），能幫助學生將力與運動、能量、動量等在力學綜合計算題所需的概念、思想、方法建立關系，將知識結構化、可視化，使得學生在解決這一類問題時能自如提取所需的思想方法與公式。大單元教學作為培養學生綜合思維的重要途徑，不僅能有效提高復習的效率，而且能有效提升學生的核心素養［4］。

1" " 基于思維導圖的大單元復習教學

在高中物理大單元復習課教學中確定了大單元復習的主題以及目標之后，可以借助思維導圖的“三個層級”——思維導圖的構建、完善以及應用［5］，循序漸進地幫助學生在腦海中完成牛頓運動定律、功和能量、動量守恒等主題的大單元復習的同時，構建起力學綜合計算題的解題框架。

1．１" " 思維導圖的初步構建

解決一道力學綜合計算題需要學生從題干中提煉出研究的對象以及對象的元素特點，再運用一定的思想以及方法對所求問題進行剖析，最后才能按照一定的解題步驟規范、正確解題。思維導圖的初步構建可以從“元素組合”“思想組合”“方法組合”以及“步驟組合”四個方面入手，從而對力學綜合計算題化繁為簡、化整為零，找準突破口快速解題。

1．１．１" " “元素組合”思維導圖的構建

力學綜合計算題很多時候看起來復雜多樣，但大多數是對“元素組合”思維導圖（圖１）中的多個簡單要素進行排列組合。閱讀題目時首先要理清它的元素組合，建立模型，從而找到似曾相識的感覺，降低對新題、難題的心理障礙。

1．１．２" " “思想組合”思維導圖的構建

物理世界處處蘊含著“平衡”與“守恒”這兩種核心思想。思想不同，思考方向就會不同。在宏觀判斷題目考查平衡還是守恒后（圖２），才能進一步選對解題方法。

平衡思想體現在對研究對象的運動分析和受力分析中。運動分析與受力分析互為前提，互為因果。比如，物體保持靜止或勻速直線運動的平衡狀態，此時加速度為０，合力為０；相反，Ｆ■等于０屬于受力平衡，說明物體處于靜止或勻速直線運動狀態。

守恒思想主要反映的是能量與動量恒定不變的規律。能量與動量雖不同于運動與受力，但不同的能量形式對應于不同的運動形式，不同的動量形式也對應于不同的受力形式，所以本質上能量與動量來源于物體運動與受力規律的推演，是運動與受力分析的延伸。

1．１．３" " “方法組合”思維導圖的構建

力學綜合計算題主要使用三種方法：動力法、功能法、動量法。這三條主線是一個龐大的體系，光是公式就多達幾十個，不單學習時難以記憶，解題時也容易混淆。為獲得順暢的思路，先簡單構建成如下的“方法組合”思維導圖（圖３），并展示各種方法中最經典的定律、定理以及表達式，有利于幫助中低層次的學生先對這三種方法進行辨別。同時，這部分內容也是對學生之前所學的運動和力的關系、機械能守恒定律、動量守恒定律等章節整合的大單元教學。

1．１．４" " “步驟組合”思維導圖的構建

構建以上三個組合的目的是引導學生整合知識網絡，提升解題效率。但學生在做題時，即使面對平時比較熟悉的物理情境，有時仍會不知道如何下手、如何表述，究其原因就在于學生沒有形成一定的解題步驟。所以，為了快速切入題目，可嘗試使用“對象—過程—原理—列式”四個步驟來書寫，構建的思維導圖如圖４所示。

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圖４" " “步驟組合”思維導圖

通過運用“四步法”框架圖，學生的解題思路可以更加清晰：首先找出對象，明確過程，然后分析原理，選定公式。在文字的規范表達方面，“四步法”也是一種范式，表述也會更加全面、規范。

1．２" " 思維導圖的整合完善

在初步構建４個方面的思維導圖之后，學生也基本上完成了認真審題以及基本思想與方法的掌握，但還達不到解題的程度。比如，學生光知道有三種方法可以解答力學綜合計算題，卻不知道什么情況下該使用哪種。同時，各種方法中的定律、定理都有一定的適用范圍，如果生搬硬套，不僅會降低題目的正答率，也會極大地打擊學生的自信心。所以，需要對以上思維導圖進行整合完善，比如每一種方法的選用原因以及對每一種模型的常見問題和表達式進行完善等，在對知識進行進一步精加工后，構建其較全面、系統的知識結構體系（圖５）。

思維導圖的整合完善可以以先小組合作后展示分享的形式進行，同時教師可以根據每組學生的思維導圖完善程度以及學生的表現給予合適的評價。

1．３" " 思維導圖的實際應用

在真正解題過程中，思維導圖的實際應用不僅要求對概念、定律、定理等有較為熟練的掌握，還需要學生憑借已有經驗反復再現解題方法、思想，自覺構建自己獨有的思維導圖，理清思路的同時去揣摩出題人的意圖。

下面以２０２３年的廣東物理高考題第１５題為例。

（２０２３年廣東物理高考題第１５題）如圖６為某藥品自動傳遞系統的示意圖，該系統由水平傳送帶、豎直螺旋滑梯和與滑槽平滑鏈接的平臺組成，滑槽高為３Ｌ，平臺高為Ｌ，藥品盒Ａ、Ｂ依次被輕放在以速度為v0勻速運動的傳送帶上，在與傳送帶達到共速后，從Ｍ點進入滑槽，Ａ剛好滑到平臺最右端Ｎ點停下，隨后滑下的Ｂ以２v0的速度與Ａ發生正碰，碰撞時間極短，碰撞后Ａ、Ｂ恰好落在桌面上圓盤內直徑的兩端。已知Ａ、Ｂ的質量分別為m和２ｍ，碰撞過程中損失的能量為碰撞前瞬間總動能的■，Ａ與傳送帶間的動摩擦因數為μ，重力加速度為g。Ａ、Ｂ在滑至Ｎ點之前不發生碰撞，忽略空氣阻力和圓盤的高度，將藥品盒視為質點，求：

（１）Ａ在傳送帶上由靜止加速到與傳送帶共速時所用的時間ｔ；

（２）Ｂ從Ｍ點滑至Ｎ點的過程中克服阻力做的功Ｗ；

（３）圓盤的圓心到平臺右端Ｎ點的水平距離ｓ。

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圖６" 某藥品自動傳遞系統示意圖

依照“步驟組合”思維導圖中的“四步法”，第一步，找出對象，借助思維導圖清晰地將兩個研究對象的情況區分開來，特別是第一問以及第二問的研究對象不同，同時兩物體的質量與速度極容易在書寫的時候混亂。第二步，明確過程，第二問中Ｂ從Ｍ點滑至Ｎ點，實際所走的路程包括滑槽以及平臺的長度，但題目中滑槽以及平臺給予的信息并不是很充分，所以決定了第二問用功能法中的動能定理解題最為合適。相比較而言，第一問中Ａ物體以及傳送帶給予的信息相對要求問題是充足的，所以第一問可以用三種方法解答。第三步，分析原理，此題的思想主要體現為守恒的思想，在碰撞過程中動量守恒以及能量守恒。第四步，根據所選的方法以及對應的思想進行規范列式，最后將此題梳理成思維導圖（圖７）。

（上接第15頁）

2" " 總" 結

將思維導圖的構建、完善以及應用融合進大單元的復習教學中，克服了“大”可能帶來的難度以及思維混亂，將知識脈絡清晰、直觀呈現的同時，也幫助學生構建了新的知識框架體系，深化對知識的理解，實現在“大任務”以及“大問題”統領下的大單元復習教學。同時，借助思維導圖的繪制促進師生之間的合作交流和分享，教師能及時、準確地把握學生的知識盲區，學生也能一步一步跟上教師的教學思路，充分體現了以學生為主體、教師為主導的教育理念。

參考文獻：

［1］李明． 運用思維導圖培養高中生物理學科科學思維的教學策略研究［Ｄ］．重慶：西南大學，２０２２．

［2］崔允漷．學科核心素養呼喚大單元教學設計［Ｊ］．上海教育科研，２０１９（４）：１．

［3］曹艷．大單元教學設計在高三生物復習課中的實踐研究［Ｊ］．試題與研究，２０２３（１７）：２２－２４．

［4］田園，戴文遠，顏怡鈞．指向綜合思維培養的高中地理大單元教學設計——以“大田縣礦業發展與‘五園’模式”為例［Ｊ］．地理教學，２０２３（７）：５１－５５．

［5］尹欣怡，湯強．概念圖在“數列”復習教學中的多層次運用［Ｊ］．中學數學，２０２２（１１）：３７－３９．

（欄目編輯" " 趙保鋼）