思維導(dǎo)圖輔助高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究

趙博

摘 要：思維導(dǎo)圖是指學(xué)習(xí)者對(duì)特定主題建構(gòu)的知識(shí)結(jié)構(gòu)的一種視覺化表征，是語義網(wǎng)絡(luò)的可視化表示方法，是人們將某一領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)元素按其內(nèi)在關(guān)聯(lián)建立起來的一種可視化語義網(wǎng)絡(luò)。思維導(dǎo)圖和傳統(tǒng)的線性筆記不同，它能直觀、形象、一目了然地描述出知識(shí)脈絡(luò)及其之間的聯(lián)系。利用思維導(dǎo)圖輔助物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以清晰地呈現(xiàn)思維過程和各要素之間的邏輯關(guān)系，從而提升實(shí)驗(yàn)的效果。

關(guān)鍵詞：思維導(dǎo)圖;高中物理實(shí)驗(yàn);輔助

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2020）09-037-1

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、端正學(xué)生科學(xué)研究態(tài)度。在物理教學(xué)中，由于高中學(xué)生課業(yè)繁重，學(xué)生能在實(shí)驗(yàn)室親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限，于是有些學(xué)生生搬硬套實(shí)驗(yàn)步驟以圖提高實(shí)驗(yàn)效率，然而他們?cè)诿鎸?duì)新的實(shí)驗(yàn)情境時(shí)往往束手無策。這就說明：缺少思考的實(shí)驗(yàn)課悖離了發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力、培養(yǎng)探究能力、端正科學(xué)態(tài)度的教學(xué)初衷。然而，將思維導(dǎo)圖引入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，則可以清晰地呈現(xiàn)思維過程、圖形化地表達(dá)邏輯關(guān)系，以此輔助高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以有效地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，并能更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

一、真實(shí)踐才會(huì)有效率

高中物理學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告一般包含實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)論等內(nèi)容。在一節(jié)45分鐘的高中實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中，如果要有問題、有情境地引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)原理;歸納理清實(shí)驗(yàn)步驟;分析注意事項(xiàng)的原因，一般會(huì)用掉大半節(jié)實(shí)驗(yàn)課。如果還想在學(xué)生實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，那么，留給學(xué)生動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)時(shí)間可能就不足十分鐘了。每組實(shí)驗(yàn)器材一般是兩位學(xué)生作為一組使用，留給每個(gè)學(xué)生真正操作的時(shí)間就太少了，學(xué)生很難對(duì)這些實(shí)驗(yàn)儀器有充分的認(rèn)識(shí)，更無法達(dá)到能熟練操作的目的。

紙上得來終覺淺，實(shí)驗(yàn)課堂需躬行。為了讓學(xué)生能有更多的時(shí)間動(dòng)手實(shí)踐，教師必須提高實(shí)驗(yàn)原理步驟等教學(xué)的效率。在一些實(shí)驗(yàn)中，如果以思維導(dǎo)圖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)原理板書，則可以在一定程度上避免實(shí)驗(yàn)原理教學(xué)和實(shí)驗(yàn)步驟教學(xué)中的重復(fù)，減少板書字?jǐn)?shù)，方便學(xué)生快速地理清實(shí)驗(yàn)步驟。以“油膜法測(cè)分子大小實(shí)驗(yàn)”為例，教師可以引導(dǎo)學(xué)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(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)而明白選擇油酸作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象的原因，再引導(dǎo)學(xué)生分別從測(cè)V和測(cè)S兩個(gè)角度思考，提出“怎樣獲得很小的一滴油酸”、“怎樣測(cè)量它的體積”、“如何看出油膜輪廓”、“如何測(cè)量油酸膜的面積”等問題。教師在和學(xué)生一問一答的過程中逐步完成思維導(dǎo)圖板書（如下圖）。學(xué)生很容易看出最右側(cè)一列即為實(shí)驗(yàn)步驟。省去了繁復(fù)的實(shí)驗(yàn)步驟歸納板書過程，從而為學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)留下了更多的時(shí)間。

二、知其然更知所以然

在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一些學(xué)生勤奮善記，對(duì)與教材實(shí)驗(yàn)完全相同的實(shí)驗(yàn)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(shí)，則表現(xiàn)得不知所措，經(jīng)常做錯(cuò)。這些學(xué)生其實(shí)是憑記憶記住實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容來解題，并不理解實(shí)驗(yàn)操作背后隱藏的原因原理。他們知其然，卻不知其所以然，當(dāng)實(shí)驗(yàn)情境發(fā)生改變時(shí)，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(shí)驗(yàn)教學(xué)中一般都會(huì)講明實(shí)驗(yàn)操作背后的原因原理，學(xué)生在上課時(shí)也都能聽懂這些邏輯關(guān)系，但很多學(xué)生卻沒辦法快速有效地在自己的筆記中記錄和呈現(xiàn)這些原因和建立步驟與原因的邏輯關(guān)系，甚至依賴一些參考資料完成實(shí)驗(yàn)步驟的填空作為自己的實(shí)驗(yàn)筆記。一段時(shí)間后，學(xué)生逐漸遺忘了實(shí)驗(yàn)步驟背后的原因，開始較多地依賴自己的機(jī)械記憶解決實(shí)驗(yàn)題。

思維導(dǎo)圖形式的板書和筆記，以一個(gè)初始的待解決的實(shí)驗(yàn)問題為核心，向四周輻射出需要解決該核心問題的下一級(jí)新問題，如此逐層逐條向外擴(kuò)展，一直到最后一層即可實(shí)際操作的步驟。學(xué)生記錄的不僅僅是實(shí)驗(yàn)步驟，還有從實(shí)驗(yàn)問題出發(fā)得到實(shí)驗(yàn)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(xué)生還借助思維導(dǎo)圖記錄了實(shí)驗(yàn)步驟和其背后的原因原理之間的聯(lián)系，這些聯(lián)系避免了學(xué)生的死記硬背，有助于學(xué)生靈活地應(yīng)用物理知識(shí)解決多樣的問題。

三、懂邏輯方能學(xué)物理

新課標(biāo)要求必修階段高中學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)共有12個(gè)，選擇性必修3個(gè)部分學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)共9個(gè)，在如此有限的實(shí)驗(yàn)課中，要發(fā)展學(xué)生的探究能力、提高學(xué)生科學(xué)探究核心素養(yǎng)的水平，教師必須將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)從具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容轉(zhuǎn)向到解決問題的思維方法和邏輯。學(xué)生只有學(xué)會(huì)尋找邏輯建立模型，才能把千變?nèi)f化的真實(shí)情境轉(zhuǎn)化為可探究的物理問題;學(xué)生只有學(xué)會(huì)理順問題間的邏輯關(guān)系，才能自己獨(dú)立制定科學(xué)探究方案;學(xué)生只有學(xué)會(huì)普適的邏輯推理方法，才能依據(jù)不同的數(shù)據(jù)分析歸納出合理的結(jié)論。

法國科學(xué)家龐加萊說過，物理學(xué)是由一系列事實(shí)、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(shí)、公式和法則看成物理學(xué)，那就猶如把一堆磚看成房子一樣。物理教學(xué)不僅要教會(huì)學(xué)生這些事實(shí)、公式、法則，更要教學(xué)生物理的科學(xué)方法、思維能力、邏輯魅力。高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)也不僅是學(xué)會(huì)做了多少具體的物理實(shí)驗(yàn)，更要教會(huì)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)解決問題、證明推理、探求新知的能力。思維導(dǎo)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(guān)系，因此，教師應(yīng)積極利用它來輔助高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率、理清實(shí)驗(yàn)邏輯、提高科學(xué)探究素養(yǎng)水平。

（作者單位：無錫市堰橋高級(jí)中學(xué)，江蘇 無錫214000）