思維導圖在初中物理教學中的應用

思維導圖以直觀、形象的點線方式進行表達和思考，不僅易于教師備課，學生記筆記、整理復習等，還可以巧妙地用在新授課上，使新課內容更有層次感、更有深度性，逐層打開學生的大腦思維，提升學生的自主探究能力，提高課堂教學效率。本文以“歐姆定律”為例，闡述深度學習理念下高效課堂的建設，在培養學生核心素養的同時，提高學生的綜合實踐能力。

一、教材分析

歐姆定律雖然表述簡潔，卻是電學領域的基石，對學生進一步探索電學知識和分析電路具有重要意義。實驗方法的學習和掌握是本次教學的重點和難點。由于實驗難度較大，學生在數據記錄和分析方面容易出錯，因此評估和交流環節在課程中占據重要地位。為了幫助學生更好地學習歐姆定律，教師采用思維導圖與啟發式綜合教學法相結合的方式進行引導和協助。這種教學方法有助于提高學生的學習效率，培養他們在電學方面的創新能力。

二、學情分析

學生在小學科學課上已經對“電”有了一定的認知。在此基礎上，通過學習，學生對簡單電路的構成、電流、電壓以及電阻的概念有了深入的理解，對串聯和并聯電路的連接方式也有了較好的掌握。不僅如此，學生之前還進行過兩個探究實驗：第一個實驗是探究串聯和并聯電路中的電流規律，第二個實驗則是研究電路中的電壓規律。這兩個實驗使學生對電路連接、電流和電壓規律的探究方法與步驟有了深刻的認識。這為他們后續通過探究得出歐姆定律，進而運用歐姆定律進行計算，解決生活中的實際問題奠定了堅實的基礎。在這個階段，學生不僅積累了豐富的理論知識，還培養了實踐操作能力。他們學會了如何運用科學方法與步驟去探索電路的奧秘，從而在日常生活中遇到相關問題時，能夠靈活運用所學知識解決實際問題。

三、教學目標

1.理解歐姆定律的基本原理和表達形式，能夠應用歐姆定律解決實際問題。

2.能夠通過實驗驗證歐姆定律，培養科學態度和創新精神。

3.增強團隊合作和溝通能力，培養實際運用電學知識的能力。

四、教學重難點

重點：能夠掌握物理實驗的基本步驟，明確歐姆定律。

難點：在教師的引導下明確實驗步驟，記錄數據并進行分析。

五、教學過程

課前，教師先通過WPS軟件制作好本節課的思維導圖。

（一）課題引入

教師：電學相關知識你們還能回想起哪些？

學生A：電流是電荷在單位時間內通過導體截面的數量，用安培（A）表示。

學生B：電壓是電勢差，表示電源對電荷做的功，單位為伏特（V）。

學生C：電阻是導體對電流的阻礙程度，用歐姆（Ω）表示。

教師：作為電學重要知識點，這三者之間有著緊密的聯系。如果我在一個導體上施加電壓，那么電壓增高的同時，電流會產生什么變化呢？我在一個電路中安裝一塊電阻，電阻增大，通過它的電流會有什么變化呢？

學生回答……

教師：基于以往學習的知識點和常識，同學們會出現不同的答案，那么哪些同學說得對呢？我們可以運用一個電路實驗驗證上述猜想。例如：在一個10 Ω的電阻上施加5 V的電壓，電流是多少？把電壓增加到15 V，電流又會怎么樣變化？

（在課堂上，有提前預習的學生說出了答案，此時教師要及時給予鼓hmLpIEDq95jb+8f3r0D8zw==勵，隨后讓學生明確學習目標。接下來的課程就是去驗證這個猜想的對錯。）

教師：我們能根據導體上施加的電阻和電壓來計算通過導體的電流嗎？這是我們本節課的重要內容，如果我們能夠計算出電流的準確數值，那么我們不但可以確定電流和電壓之間的關系，而且能精確地量化這種增加的幅度。今天，就讓我們來探討一下這三個物理量之間的關系，這就是著名的歐姆定律。

（設計意圖：通過帶領學生溫故，明確物理量的具體定義，以確保他們對這些概念有更深入的理解，并從中得到新的體會，達到知新的目的。）

教師出示思維導圖（見圖1）。

（二）探究課題

教師：既然大家都已經明確了電流、電壓和電阻之間存在密不可分的關聯，那么大家看一下老師做的這個實驗。

教師選用一個2.5 V、 0.25 A的小燈泡，將其接在電壓為3 V的電池組上，閉合開關，引導學生觀察實驗現象，并讓學生加以描述。

學生：小燈泡亮了。

教師：若小燈泡一直亮著，時間長了，會怎么樣呢？我們又該如何調控讓小燈泡保持正常發光呢？

學生：如果小燈泡一直亮，時間長了，小燈泡就會壞。

學生：在電路中增加一個電阻，就可以讓小燈泡正常發光了。

教師：那同學們知道在電路中串聯多大的電阻呢？如何確定電阻、電流以及電阻三者之間的定量關系，就是咱們本節課要學習的內容——歐姆定律。

教師：根據剛剛的實驗，同學們猜想電壓、電流以及電阻間存在怎樣的關系，并闡述你猜想的依據。

學生：導體兩端的電壓與通過的電流成正比，即電壓越大，電流越大。所以，將2.5 V的小燈泡接入電壓為3 V的電池組中，小燈泡所發出的光更亮。

學生：在電池組兩端接入電阻，接入的電阻越大，通過導體的電流越小，所以小燈泡會變暗。

教師：同學們說得都對，但你們所說的都是一種猜想，我們可以利用物理實驗驗證猜想。在驗證上述猜想時，我們應該運用什么方法呢？

學生異口同聲回答：控制變量法。

（設計意圖：以學生為課堂主體，改變傳統“填鴨式”教育，讓學生自己推算結果，提出猜想，并鼓勵學生通過實驗驗證猜想，得到實驗結論，這有助于學生扎實掌握物理學科知識。）

教師組織學生劃分學習小組，鼓勵小組進行自主實驗，并詳細記錄實驗現象，總結實驗結論。（教師為學生準備電源、小燈泡、開關、導線、電阻、電流表和電壓表）

教師：測量實驗如何進行呢？實驗設計思路是什么？

學生：可以控制一個量，也就是電阻值，觀察在不同電阻值下電壓、電流的變化。

教師：你們得到的結論會不會是因為使用的這個電阻特殊而導致的偶然現象呢？換作其他電阻，可能就無法得出這個規律。

學生：在實驗過程中要多換幾個電阻值，這樣得出來的結論就不會具有偶然性了。

教師：好的，同學們，老師也為你們準備了5 Ω、10 Ω和15 Ω三個不同的電阻供你們選擇。接下來，我們思考一下如何改變電壓。

（教師引導學生從電源和電路組成結構兩個方面思考）

學生回答猜想：（1）增加或減少干電池的個數。（2）調整輸出電壓。（3）使用滑動變阻器。

教師：哪種方法更加簡便呢？

學生：滑動變阻器。

教師：接下來，大家就可以根據老師出示的思維導圖檢查你桌面上的材料是否完整。（出示圖2）

教師：現在我們已經了解了所需的實驗器材。接下來，需要大家繪制一個簡易電路圖，這個電路圖能讓我們同時測量電壓和電流。老師為大家提供了不同的電阻，所以你們在畫電路圖的時候要注意如何連接電流表和電壓表。還有我們的好幫手——滑動變阻器，也要把它正確地連接在電路圖中。接下來請同學們以小組為單位，討論自己的電路圖應當怎么畫才能進行實驗。

（教師巡視指導）

教師小結：同學們的電路圖都各不相同，但能滿足實驗的電路圖一定會具備兩個要點。第一，在電路圖中，只有一個器材是需要并聯的，那就是電壓表，我們要把它并聯在電阻兩端。第二，其他的器材我們要串聯連接。這樣一來我們的電路圖就是正確且完整的了。

教師：怎么才能清楚地反映實驗結果呢？

學生：記錄數據。

教師：我們在明確了這一點之后就可以馬上進入試驗了。為了幫助我們更好地觀察實驗結果，同學們需要制作一個整理數據的表格，來記錄電阻一定時，電壓和電流的變化，這樣我們就能從數據的變化中找到規律，最終驗證我們的猜想。接下來，請大家自行設計表格。

（學生進行小組討論自制表格）

教師引導學生在逐步揭示答案的過程中繪制如下表格。（見表1、表2、表3）

教師進行引導后出示思維導圖。（見圖3）

（設計意圖：引導學生明確實驗步驟以及注意事項，為以后的實驗課程奠定基礎。）

教師：掌握以上幾點后，同學們就可以根據老師在思維導圖上出示的步驟進行試驗了。

（學生以小組為單位，教師在班內指導巡視）

實驗結束，各小組積極展示試驗表格。

教師：各位同學都非常棒，向老師積極展示了你們的成果，雖然各小組數據并不完全一樣，往往會存在一定的誤差，但這并不會影響我們的結果。請大家觀察表格，進行頭腦風暴，告訴我你們發現了什么規律。

學生：當電阻為5 Ω時，電阻兩端的電壓變為原來的3倍，同時通過電阻的電流也變成原來的三倍。當電阻分別為10 Ω和15 Ω時，電流和電壓的關系也是這樣的。在電阻固定時，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比。

教師追問：改變電壓會產生什么情況呢？

學生：當電壓為1 V，電阻從5 Ω換成10 Ω時，通過電阻的電流減小了一半。對于2 V和3 V的情況，電流和電阻的關系同樣如此。在電壓固定時，導體中的電流與導體的電阻成反比。

教師：根據課本知識，我們可以用以下公式表示電流、電壓和電阻之間的關系：V=IR。（見圖4）

（設計意圖：為了提高課堂效率，筆者巧妙運用思維導圖這一工具將復雜的物理概念和公式以直觀、條理清晰的方式呈現給學生，幫助學生梳理知識結構，進一步明確課堂任務，讓學生能夠迅速抓住重點，形成系統的知識網絡。在這種教學模式下，學生不再是被動地接受知識，而是通過自己的努力和思考，推算出實驗結果，這一過程不僅加深了他們對知識的印象，還培養了他們的邏輯思維和問題解決能力。通過教師的引導和思維導圖的輔助，學生能夠在課堂上更加專注地學習，有效地吸收和內化知識。）

（三）課堂總結

教師出示完整思維導圖（見圖5）。

教師：請同學們根據老師出示的思維導圖說說本堂課我們學習了哪些內容，哪些內容讓你印象深刻。

學生：我們回顧了電流、電阻、電壓等知識點，知道了如何做實驗；學習了歐姆定律，并對歐姆定律相關知識進行了梳理，形成了系統的知識體系。

（設計意圖：通過讓學生歸納這節課學到的知識，回顧實驗的設計和操作過程，既強化了知識，又讓學生意識到課堂回顧的重要性，并培養了學生歸納整理的能力，對提高學生的自學能力有重要作用。）

（四）作業設計

本節課在作業設計上力求使作業能夠發揮思維導圖優勢，讓學生聯系社會、聯系生活、聯系環境，甚至跳出物理學科本位，同時通過問題設計引導學生有目的地進行自主學習。

1.自主學習：歐姆定律在日常生活中有哪些應用？（至少找出三點）

2.拓展研究：課堂實驗數據的再研究。

3.自主總結課堂內容，獨立畫出思維導圖。

（設計意圖：作業中引入生活實例，讓學生意識到物理知識并非遙不可及，而是與日常生活緊密相連；鼓勵學生思考如何將歐姆定律應用于解決實際問題，引導學生牢固掌握歐姆定律，將所學知識靈活運用到實際生活中，發現課堂知識在現實世界的廣泛應用，從而增強他們學習物理的興趣和動力，為未來的學習和職業發展打下堅實的基礎。）

（作者單位：1.甘肅省天水市甘谷縣西關中學；2.甘肅省天水市模范中學）

編輯：張俐麗