基于思維導(dǎo)圖的物理觀念的形成與發(fā)展

林延依

[摘? ?要]思維導(dǎo)圖是將思維圖示化、可視化的一種表達(dá)方式，也是一種實(shí)用性強(qiáng)的思維工具，它的使用已經(jīng)深入到各行各業(yè)中。文章以靜電場的章末復(fù)習(xí)為例，從介紹思維導(dǎo)圖是什么、干什么用、怎么用以及通過課堂教學(xué)實(shí)踐探究達(dá)到什么樣的預(yù)期效果等四個(gè)方面探討思維導(dǎo)圖在物理學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用，分析探討思維導(dǎo)圖在應(yīng)用中如何形成和發(fā)展學(xué)生的物理觀念，發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]思維導(dǎo)圖;物理觀念;核心素養(yǎng);靜電場;功能關(guān)系

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）08-0032-04

物理觀念是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分。物理觀念是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動與相互作用、能量等的基本認(rèn)識，是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華，是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)。物理觀念主要包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動與相互作用觀念、能量觀念等要素[1]。下面筆者結(jié)合《靜電場》章末復(fù)習(xí)教學(xué)實(shí)踐，談?wù)勅绾螌⑺季S導(dǎo)圖融入課堂教學(xué)中，促進(jìn)學(xué)生形成清晰、系統(tǒng)的物理觀念，引導(dǎo)學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)物理知識解決實(shí)際問題，不斷提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、思維導(dǎo)圖例說

“興趣是最好的老師?！迸d趣可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的求知欲和探究欲，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，進(jìn)而提高課堂教學(xué)效率。在實(shí)際教學(xué)中，教師可向?qū)W生展示并介紹課前準(zhǔn)備的思維導(dǎo)圖（如圖1），引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維。

師：思維導(dǎo)圖是一種有效使用大腦發(fā)散思維的思維圖，它模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)放射結(jié)構(gòu)，以視覺形象化的圖示展現(xiàn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)、外化大腦思維圖譜[2]。思維導(dǎo)圖主要圍繞一個(gè)中心主題，由主題、節(jié)點(diǎn)、連線、文字、圖像、色彩等多種形式構(gòu)成知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖，可以直觀形象地表達(dá)人腦的思維特征。

師：圖1中水果是中心主題，甜的、酸的是由水果聯(lián)想到的兩個(gè)分支主題，每個(gè)分支主題又可以有多個(gè)子主題，這就是思維導(dǎo)圖。

二、思維導(dǎo)圖的作用

集思廣益更有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維和創(chuàng)新思維。

師：由圖1所示的思維導(dǎo)圖除了可以想到：水果是甜的、酸的外，還能聯(lián)想到水果的其他不同分支主題嗎？

生甲（反應(yīng)比較快）：像西瓜、榴梿、哈密瓜這些水果個(gè)頭比較大，而像荔枝、龍眼、黃皮這些比較小。

師：按水果個(gè)頭大小來分，這點(diǎn)子非常好。

生乙：蘋果、哈密瓜，以前只有北方有，我們南方?jīng)]有，可以按南、北方來分。

師：很好！還有嗎？

生丙（似乎受到啟發(fā)）：南北方氣候不同，我們也可以按氣候來分，而且熱帶和亞熱帶水果比較豐富。

師：非常棒！

生?。河行┧挥邢募静庞?，有些只有冬季才有。

師：按照季節(jié)分，這個(gè)思路也很棒！同學(xué)們可以自由聯(lián)想，試著補(bǔ)充完善圖1的思維導(dǎo)圖。

師：思維導(dǎo)圖可以借助MindMaster 、Xmind、iMindMap等軟件輔助繪制，最簡單的就是一筆一紙進(jìn)行手繪。

引領(lǐng)學(xué)生共同補(bǔ)充，進(jìn)一步完善思維導(dǎo)圖（如圖2）。引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題：圖中南方的草莓和黃皮也是小個(gè)的水果，大個(gè)的西瓜、哈密瓜也是甜的水果，說明子主題之間也可以建立起某種聯(lián)系。且圖2所示的思維導(dǎo)圖還可以繼續(xù)完善，每一個(gè)子主題可以按照水果的顏色、形狀、味道、功效等展開。

課堂引入是為了讓學(xué)生開動腦筋思考，鼓勵(lì)他們大膽質(zhì)疑創(chuàng)新，通過合作手繪思維導(dǎo)圖，既能活躍課堂氣氛，又能讓學(xué)生體會頭腦風(fēng)暴帶來的喜悅。大腦會積極地運(yùn)轉(zhuǎn)，各種各樣的創(chuàng)意想法就會源源不斷地往外冒，不但能激發(fā)大腦潛能，還能培養(yǎng)發(fā)散性思維，提升邏輯思維能力。

三、思維導(dǎo)圖在《靜電場》概念規(guī)律復(fù)習(xí)中的應(yīng)用

常規(guī)的復(fù)習(xí)教學(xué)主要以教師的講為主，以學(xué)生的練為輔，形式單一，學(xué)生容易產(chǎn)生消極的學(xué)習(xí)情緒。筆者嘗試借助思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生快速厘清思路，建立思維邏輯，構(gòu)建知識框架，提升學(xué)習(xí)效率。

1.討論目錄，確定主題

引導(dǎo)學(xué)生翻看課本有關(guān)《靜電場》這一章的目錄（共9節(jié)），包括電荷及其守恒規(guī)律、庫侖定律、電場強(qiáng)度、電勢能和電勢、電勢差、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系、靜電現(xiàn)象的應(yīng)用、電容器的電容和帶電粒子在電場中的運(yùn)動，快速回憶所學(xué)內(nèi)容。然后與學(xué)生一起討論確定思維導(dǎo)圖的中心主題——靜電場。

2.合作交流，尋找聯(lián)系

設(shè)置問題串，引導(dǎo)學(xué)生交流討論問題。

（1）靜電場的產(chǎn)生→靜止電荷產(chǎn)生靜電場。

（2）靜電場的描述→電場較為抽象，可借助電場線形象描述。

（3）靜電場的基本性質(zhì)→電場有力的性質(zhì)，通過場強(qiáng)E反映，也有能的性質(zhì)，通過電勢[φ]反映。

（4）電場的運(yùn)用→電容器、帶電粒子的運(yùn)動。

引導(dǎo)學(xué)生一起歸納提煉與中心主題“靜電場”緊密相連的分支主題，具體有“電荷”“電場線”“場強(qiáng)E”“電勢[φ]”“帶電粒子的運(yùn)動”等五個(gè)分支主題，發(fā)展學(xué)生概括、歸納的抽象思維能力。

3.節(jié)點(diǎn)補(bǔ)充，力求完善

師：場和實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式，電場雖然看不到摸不著，但它卻是自然界中客觀存在的物質(zhì)（強(qiáng)化物質(zhì)觀念）。

師：與靜電場緊密相連的5個(gè)分支主題找到之后，我們只需相繼找到它們各自的子主題，進(jìn)一步完善思維導(dǎo)圖，就能構(gòu)建更加完整的知識網(wǎng)絡(luò)。請5位同學(xué)上黑板就5個(gè)分支主題進(jìn)行節(jié)點(diǎn)補(bǔ)充，完善思維導(dǎo)圖。其他同學(xué)在小組內(nèi)合作完成思維導(dǎo)圖，看看哪個(gè)小組完成得更快，思維導(dǎo)圖更完善。

4.作品點(diǎn)評，擇優(yōu)展示

選擇優(yōu)秀的思維導(dǎo)圖（如圖3所示，知識網(wǎng)絡(luò)相對比較完整）進(jìn)行展示，鼓勵(lì)學(xué)生點(diǎn)評作品。

生：靜止電荷產(chǎn)生靜電場。

師：是的，電荷是物質(zhì)的一種屬性，某物體具有吸引輕小物體的性質(zhì)就說明該物體帶了電或帶了電荷。

生：電荷只有正、負(fù)兩種，且可以通過摩擦、感應(yīng)、接觸三種方式來使物體帶電。

師：非常棒！要知道不管哪種起電方式都不是創(chuàng)造電荷，電荷只能轉(zhuǎn)移且在轉(zhuǎn)移過程中總量不變。還要知道元電荷不是電荷，是指最小的電荷量。懂得判斷什么情境下可將帶電體抽象為點(diǎn)電荷，知道點(diǎn)電荷是理想化的物理模型。

師：電場是比較抽象的物質(zhì)，可以借助電場線來形象描述。

解決問題的過程中，筆者始終以培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的物理觀念為宗旨，不斷地引導(dǎo)學(xué)生從物理觀念的視角審視問題（如圖8），確定研究對象→受力分析→判斷運(yùn)動情況→建立相應(yīng)模型→運(yùn)用規(guī)律解決問題，并且鼓勵(lì)學(xué)生思維創(chuàng)新，從不同角度解決問題。

思維導(dǎo)圖是幫助學(xué)生建立思維邏輯的一種十分實(shí)用的思考工具，將思維導(dǎo)圖融入課堂教學(xué)中，既能活躍課堂氣氛，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的合作交流能力，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)，形成清晰、系統(tǒng)的物理觀念，發(fā)展學(xué)生概括、歸納、分析等抽象思維;既提升學(xué)生的記憶能力，又提高學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)物理知識解決實(shí)際問題的能力。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：4.

[2]? 閆小毛.思維導(dǎo)圖：把物理問題畫出來[J].北京教育（普教），2016（10）：64.

（責(zé)任編輯 易志毅）