思維導(dǎo)圖與高中物理概念教學(xué)融合策略研究

鄒鵬

本文系2020年度河南省基礎(chǔ)教育教學(xué)研究項(xiàng)目《思維導(dǎo)圖在高中物理概念教學(xué)中的實(shí)踐研究》（JCJYC20061011）研究成果

摘要：學(xué)生進(jìn)入高中以后，普遍認(rèn)為物理難學(xué)，相比于初中物理，高中物理不僅增加了知識(shí)的難度，同時(shí)也擴(kuò)充了知識(shí)的廣度。若還是像初中物理一樣只是簡(jiǎn)單機(jī)械地背誦基礎(chǔ)概念，而不去深入思考概念的內(nèi)涵和外延，以及知識(shí)間的相互關(guān)聯(lián)，就很難掌握高中物理知識(shí)，更不用說將知識(shí)遷移使用了。以至于學(xué)生發(fā)現(xiàn)上課能聽懂，自己不會(huì)做，平時(shí)練習(xí)很多題，但成績(jī)卻不見起色，最終也對(duì)物理學(xué)習(xí)失去興趣。

關(guān)鍵詞：高中物理；思維導(dǎo)圖；課堂教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2021）19-0010

思維導(dǎo)圖作為新型的思維工具和思考方式，具體作圖法是在一種紙上用一種發(fā)散狀的結(jié)構(gòu)圖來組織核心知識(shí)和關(guān)聯(lián)知識(shí)，像樹枝一樣，每一分支對(duì)應(yīng)一個(gè)知識(shí)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)各知識(shí)點(diǎn)與核心知識(shí)間聯(lián)系的遠(yuǎn)近，把每一知識(shí)點(diǎn)逐步有層次地分布在結(jié)構(gòu)圖上。思維導(dǎo)圖與物理概念教學(xué)的融合，可以將知識(shí)的內(nèi)涵、拓展與外延以及關(guān)聯(lián)知識(shí)間的邏輯關(guān)系等構(gòu)造成清晰的脈絡(luò)圖（即思維導(dǎo)圖），使學(xué)生在遇到問題時(shí)能快速準(zhǔn)確地調(diào)取知識(shí)。

一、物理教學(xué)應(yīng)遵循的五原則

教學(xué)中有句俗語(yǔ)說“教學(xué)有法，教無(wú)定法”，物理學(xué)科有其學(xué)科本身的特點(diǎn)，結(jié)合物理學(xué)科本身的規(guī)律和青少年的心理特點(diǎn)，參照國(guó)內(nèi)外專家研究成果，筆者提出以下五條關(guān)于高中物理教學(xué)的基本原則。

1.物理科學(xué)性原則

從微觀粒子到廣大的宇宙都是由物質(zhì)構(gòu)成并遵循基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律的，其相關(guān)研究多是由物理學(xué)科為基礎(chǔ)，輔以其他學(xué)科進(jìn)行的。因此，物理學(xué)成為自然科學(xué)當(dāng)之無(wú)愧的領(lǐng)頭羊與奠基者。隨著物理學(xué)科的發(fā)展，其逐漸形成以數(shù)學(xué)為語(yǔ)言，以實(shí)驗(yàn)為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的最為精密的自然科學(xué)學(xué)科。在高中物理教學(xué)過程中，首要的原則便是要堅(jiān)持科學(xué)性。對(duì)于教學(xué)的科學(xué)性，最基本的就是教師傳授給學(xué)生的物理知識(shí)一定是準(zhǔn)確的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。這就要求教師要用正確的物理語(yǔ)言準(zhǔn)確表達(dá)，正確教授。另一方面，考慮到中學(xué)生的認(rèn)知水平和心理特點(diǎn)以及新課程標(biāo)準(zhǔn)要求，教師要科學(xué)地處理教學(xué)內(nèi)容，把握知識(shí)的深淺難易與不同層次學(xué)生的認(rèn)知水平，才能真正成為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者。

在高中階段，教師既要把知識(shí)講清楚講準(zhǔn)確，又要結(jié)合學(xué)生認(rèn)知實(shí)際循序漸進(jìn)，螺旋式上升地處理教學(xué)內(nèi)容，不要一次把某一個(gè)問題講太深入、太全面。否則，學(xué)生不僅不能完全掌握還會(huì)產(chǎn)生畏難情緒。筆者作為一線高中教師，在教學(xué)中就曾犯過這樣的錯(cuò)誤。例如，在講到高中物理選修3-1《閉合電路的歐姆定律》這一章節(jié)時(shí)，為了解釋電源電動(dòng)勢(shì)大于路端電壓的原因，以電磁學(xué)中的相關(guān)知識(shí)詳細(xì)介紹了電源內(nèi)部的電勢(shì)分布，結(jié)果學(xué)生由于理解能力和知識(shí)儲(chǔ)備不夠，導(dǎo)致認(rèn)知結(jié)果并不理想，使這一節(jié)的教學(xué)效果大打折扣。

所以，要想在教學(xué)中使學(xué)生準(zhǔn)確地掌握知識(shí)和物理學(xué)研究方法，教師必須處理好以下三點(diǎn)：一是了解當(dāng)前學(xué)生的知識(shí)水平與認(rèn)知能力，二是把握好教學(xué)內(nèi)容及其要點(diǎn)，三是處理好課堂教學(xué)展現(xiàn)形式與學(xué)生學(xué)習(xí)方法的對(duì)接。只有如此，才能有效地完成教學(xué)內(nèi)容并幫助學(xué)生清晰地構(gòu)建基本知識(shí)結(jié)構(gòu)與邏輯關(guān)系。

2.物理教育性原則

所有教育的終極目標(biāo)都是培養(yǎng)與塑造學(xué)生，其中教書與育人是最為重要且不可分割的兩個(gè)環(huán)節(jié)。教育規(guī)律決定了所有學(xué)科的教學(xué)均具有其獨(dú)特的教育性，物理學(xué)科作為基礎(chǔ)科學(xué)的領(lǐng)頭羊也不例外，同樣要在教學(xué)過程中將物理學(xué)科的教育性作為重要的內(nèi)涵知識(shí)傳授給學(xué)生，這就要求教師要把教育性滲透到教學(xué)過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的同時(shí)還要對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想品德方面的教育。例如學(xué)習(xí)了能量的相關(guān)知識(shí)后，除了教會(huì)學(xué)生掌握能量的相應(yīng)物理規(guī)律外，還要引導(dǎo)學(xué)生將知識(shí)與自然和社會(huì)相結(jié)合，樹立物理學(xué)科獨(dú)有的運(yùn)動(dòng)觀、物質(zhì)觀與能量關(guān)，進(jìn)一步形成節(jié)約能源、維護(hù)生態(tài)平衡、締造人與自然和諧共生的社會(huì)意識(shí)，最終幫助學(xué)生形成正確的人生觀、世界觀和道德觀以及將科學(xué)服務(wù)于社會(huì)的高尚品格。

3.教學(xué)藝術(shù)性原則

教學(xué)產(chǎn)生的效果除與學(xué)生的認(rèn)知因素有關(guān)之外，還與教師的教學(xué)手段密切相關(guān)。教師的教學(xué)手段包含語(yǔ)言、板書、提問、出題等諸多因素，可以統(tǒng)稱為教師教學(xué)的“藝術(shù)性”。人類是情感動(dòng)物，教師與學(xué)生的交流其實(shí)也是情感的交流，“親其師才能信其道”，在科學(xué)性和教育性之外，教學(xué)的藝術(shù)性正是構(gòu)建師生交流的橋梁，是科學(xué)性和教育性成果完美體現(xiàn)的重要手段，是教師取得最佳教學(xué)效果的表現(xiàn)形式，創(chuàng)造性地運(yùn)用教學(xué)方法，使學(xué)生能夠更好地理解重點(diǎn)、掌握知識(shí)，從而達(dá)到育人的目的。

教學(xué)是教師和學(xué)生共同參與的活動(dòng)，要想取得完美的教學(xué)效果，只有將科學(xué)、教育和藝術(shù)三原則完全融合，在教學(xué)過程中相互輔助、互為體現(xiàn)，才能真正將教學(xué)過程變?yōu)橐环N藝術(shù)。

4.注重物理學(xué)的思想和方法教育原則

在物理學(xué)產(chǎn)生與發(fā)展的過程中逐步形成物理學(xué)獨(dú)有的思想和方法體系。在高中物理教學(xué)過程中，思想與方法的教學(xué)是物理知識(shí)教學(xué)最為重要的內(nèi)容，也是學(xué)生能否真正掌握物理知識(shí)的關(guān)鍵，更具有普遍的適應(yīng)性。

物理教學(xué)應(yīng)該以育人為主，教學(xué)為輔，而育人的關(guān)鍵是對(duì)物理學(xué)思想和方法的教育。主要手段是再現(xiàn)物理規(guī)律的產(chǎn)生過程，在探究中將物理學(xué)思想方法與知識(shí)完美融合，使學(xué)生在探究的過程中形成物理學(xué)的思想方法，提高分析與解決問題的能力，深層次地掌握物理知識(shí)，提高物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

5.理論聯(lián)系實(shí)際原則

物理學(xué)作為自然科學(xué)的帶頭學(xué)科，從微觀粒子到宏觀宇宙，從自然環(huán)境到人們的日常生活都與物理息息相關(guān)。例如，在講高中物理必修1《圓周運(yùn)動(dòng)》的相關(guān)知識(shí)時(shí)，可以舉一些生活中的例子，向?qū)W生提出問題，引發(fā)學(xué)生思考。例如，大橋的引橋有什么作用？公路的彎道外側(cè)要高于內(nèi)軌的原因？過山車在最高點(diǎn)時(shí)為什么人翻轉(zhuǎn)卻不會(huì)落下來？等等。以生活的實(shí)際現(xiàn)象為問題引發(fā)學(xué)生的興趣，以探究式的學(xué)習(xí)方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)動(dòng)力，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和能力。同時(shí)，在探究問題的過程中，消除學(xué)生對(duì)知識(shí)脫離實(shí)際的偏見，使學(xué)生回歸到知識(shí)來源于生活的本質(zhì)，更有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中各種現(xiàn)象的物理規(guī)律并解釋。培養(yǎng)了學(xué)生從物理的角度觀察生活中的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題，運(yùn)用物理規(guī)律解決問題，使物理回歸生活，更有效地培養(yǎng)了學(xué)生的物理價(jià)值觀。因此，高中物理教學(xué)必須堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的原則。

二、思維導(dǎo)圖融入物理概念教學(xué)的具體策略

在物理學(xué)習(xí)中，概念學(xué)習(xí)是基礎(chǔ)，就像是建造大樓的磚石，想要建立起物理學(xué)這座摩天大樓，就必須要掌握好物理知識(shí)的概念。但是概念學(xué)習(xí)往往存在許多困難，原因在于概念瑣碎、繁多，需要反復(fù)記憶，概念與概念間的物理聯(lián)系也紛繁復(fù)雜。學(xué)生在概念學(xué)習(xí)中掌握層次較淺、難以理解和掌握概念內(nèi)部或概念間復(fù)雜的邏輯關(guān)系，導(dǎo)致在概念性習(xí)題解答中不易獲得成就感，不如做對(duì)一道計(jì)算題來得容易、便捷。筆者在教學(xué)中也發(fā)現(xiàn)概念題的得分率往往比較低。但是物理學(xué)概念，作為物理學(xué)大廈的基石，對(duì)物理學(xué)思想的形成具有重要的作用。基于對(duì)物理教學(xué)原則中的教育性、藝術(shù)性及方法教育的考慮，如何有效地將相關(guān)知識(shí)發(fā)散、歸納并分析出來成為檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要依據(jù)。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，思維導(dǎo)圖具有整體性、條理性、發(fā)散性和聯(lián)想性四個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)其與物理概念教學(xué)相融合時(shí)，通過圖像的顯性表達(dá)，可以更加高效地提升高中學(xué)生的相關(guān)物理思維能力，取得意想不到的教學(xué)效果。

運(yùn)用思維導(dǎo)圖進(jìn)行物理概念教學(xué)的具體策略如下。

1.模仿策略

模仿策略是指學(xué)生在教師示范下進(jìn)行由遠(yuǎn)及近、從淺到深的仿照練習(xí)，逐步形成獨(dú)立繪制思維導(dǎo)圖的能力。借助該策略運(yùn)用思維導(dǎo)圖可通過演示、模仿性練習(xí)、自主學(xué)習(xí)和遷移四個(gè)步驟。

（1）講解演示。教師應(yīng)從思維導(dǎo)圖的基本原理入手，從核心知識(shí)到發(fā)散知識(shí)到知識(shí)間的聯(lián)系，逐層深入由點(diǎn)及面的講解，并輔助以簡(jiǎn)單的思維導(dǎo)圖繪制過程為范例。

（2）模仿練習(xí)。教師和學(xué)生可以在同一個(gè)主題下進(jìn)行思維導(dǎo)圖繪制，教師首先繪制該主題下的思維導(dǎo)圖框架，重點(diǎn)介紹繪制方法與思路，學(xué)生在現(xiàn)有框架的基礎(chǔ)上進(jìn)行模仿和拓展，同時(shí)允許學(xué)生改進(jìn)創(chuàng)新，逐步摸索，讓學(xué)生在交流中分析自制導(dǎo)圖的優(yōu)劣并改進(jìn)。

（3）自主練習(xí)。學(xué)生在經(jīng)歷課堂上的集體學(xué)習(xí)、獨(dú)立模仿和后期改進(jìn)之后，逐步嘗試自選主圖獨(dú)立繪制，在練習(xí)中加深對(duì)思維導(dǎo)圖繪制方法的了解和應(yīng)用，同時(shí)加深物理概念的學(xué)習(xí)和理解，不斷地拓展概念知識(shí)的外延，逐步在腦海中形成整體的知識(shí)框架，將各種相關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，形成可視化的知識(shí)脈絡(luò)。

（4）遷移使用。在學(xué)生具備獨(dú)立繪制思維導(dǎo)圖能力之后，開始引導(dǎo)學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)中運(yùn)用思維導(dǎo)圖，如筆記整理、錯(cuò)題歸納、實(shí)驗(yàn)分析和知識(shí)總結(jié)等。同時(shí)，可以采用多種形式的思維導(dǎo)圖，以期使知識(shí)理解更為透徹，知識(shí)脈絡(luò)更為清晰，使學(xué)生能夠建構(gòu)自身物理知識(shí)體系，達(dá)到知識(shí)系統(tǒng)化的目的。

2.獨(dú)立學(xué)習(xí)和課堂小組交流策略

教師制定好學(xué)習(xí)目標(biāo)后，學(xué)生圍繞目標(biāo)進(jìn)行深入思考與拓展，構(gòu)建思維框架。思維導(dǎo)圖的構(gòu)建與繪制過程是學(xué)生理解物理概念知識(shí)、分析各知識(shí)點(diǎn)間聯(lián)系、構(gòu)建知識(shí)體系的過程。學(xué)生通過自己建構(gòu)概念知識(shí)的過程，能更為準(zhǔn)確地把握各層次概念的內(nèi)涵及其關(guān)聯(lián)。而后，在教師指導(dǎo)下開展課堂小組活動(dòng)，小組成員間相互交流討論，將學(xué)生間不同的思維匯集在一起，集思廣益，不僅能完善概念知識(shí)的框架，這種思維的碰撞也能開闊學(xué)生的眼界，活躍學(xué)生的思維，探索問題解決的新思路，激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行不懈的探知，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的求知欲。而且還能增加師生間、學(xué)生間的相互溝通，活躍課堂氣氛。需要注意的是教師在學(xué)生討論期間要進(jìn)行巡視、控制好時(shí)間、進(jìn)度與課堂紀(jì)律，在觀察的同時(shí)指導(dǎo)學(xué)生，并對(duì)學(xué)生交流的情況進(jìn)行總結(jié)。

3.反饋和完善策略

反饋與完善是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的有效手段，通過反饋，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并深入了解教學(xué)中的各種問題，為達(dá)到最佳的教學(xué)效果而及時(shí)改進(jìn)教學(xué)，筆者曾嘗試使用“思維評(píng)價(jià)量化表”進(jìn)行教學(xué)反饋，師生共同給出解決方案進(jìn)行完善。教師和學(xué)生可以在課上或者課后評(píng)價(jià)學(xué)生獨(dú)立繪制完成的導(dǎo)圖，探討其優(yōu)劣與改進(jìn)方案，進(jìn)而使思維導(dǎo)圖更加完善。

4.支架式策略

為幫助學(xué)生在已有知識(shí)脈絡(luò)的基礎(chǔ)上搭建更加完善的知識(shí)框架，而采用支架式策略，能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的深層次理解，形成系統(tǒng)的物理學(xué)思想。該策略下運(yùn)用思維導(dǎo)圖可通過搭建知識(shí)框架、創(chuàng)設(shè)問題情景、獨(dú)立探索繪制、小組合作學(xué)習(xí)和效果評(píng)價(jià)五步。

（1）搭建知識(shí)架。教師借助思維導(dǎo)圖，圍繞核心概念知識(shí)和關(guān)聯(lián)知識(shí)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)知識(shí)關(guān)聯(lián)性的遠(yuǎn)近和難易，繪制最初的知識(shí)框架。同時(shí)要以學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平和理解能力為出發(fā)點(diǎn)，遵循深入淺出，循序漸進(jìn)，充分分析知識(shí)與知識(shí)間的聯(lián)系。

（2）創(chuàng)設(shè)問題情景。教師需要緊扣教學(xué)主題創(chuàng)設(shè)問題情境，并圍繞這一情景，展開構(gòu)圖，從中心主題出發(fā)沿著各個(gè)方向?qū)⑽锢砀拍詈鸵?guī)律嵌入圖中，逐步創(chuàng)設(shè)出脈絡(luò)清晰、概念完備的物理知識(shí)框架。

（3）獨(dú)立探索繪制。學(xué)生在聽取了教師講解和演示后，在個(gè)人知識(shí)水平和能力的基礎(chǔ)上選擇合適的主題進(jìn)行思維導(dǎo)圖創(chuàng)作。比如以高中物理必修2《萬(wàn)有引力與航天》作為主題，根據(jù)本章內(nèi)容，分出四個(gè)分支：①人類對(duì)行星的認(rèn)識(shí)；②萬(wàn)有引力定律；③宇宙航行；④理論成就。就這四個(gè)分支，每一部分將相關(guān)知識(shí)概念和物理規(guī)律嵌入，圖中各分支間的關(guān)系以物理概念間的關(guān)聯(lián)度為基礎(chǔ)。在制圖過程中，學(xué)生要獨(dú)立思考，圍繞知識(shí)的出現(xiàn)、發(fā)展、形成以及聯(lián)系等方面將知識(shí)脈絡(luò)整理清楚。教師從旁引導(dǎo)，使學(xué)生能夠沿框架層次發(fā)散思考。

（4）小組合作學(xué)習(xí)。分學(xué)習(xí)小組，就每組學(xué)生獨(dú)立繪制好的思維導(dǎo)圖，共同討論，集思廣益，互相學(xué)習(xí)，互相補(bǔ)充。優(yōu)化每一章節(jié)的思維導(dǎo)圖，將知識(shí)間的聯(lián)系做得清晰、明了，達(dá)到最好的學(xué)習(xí)效果，使學(xué)生更為透徹地理解知識(shí)，最終學(xué)會(huì)物理學(xué)思想和方法的學(xué)習(xí)。

三、經(jīng)驗(yàn)與改進(jìn)

筆者通過大量的教學(xué)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，將思維導(dǎo)圖融入高中物理概念教學(xué)中，可以對(duì)教師的教學(xué)效果和物理能力培養(yǎng)起到很大的促進(jìn)提升作用。同時(shí)也可以為諸如實(shí)驗(yàn)教學(xué)、習(xí)題教學(xué)等物理知識(shí)教學(xué)提供做寶貴的參考。但局限于有限的課堂教學(xué)時(shí)間和獨(dú)立個(gè)體間的思維與認(rèn)知水平的差異，導(dǎo)致思維導(dǎo)圖不能充分展開，也無(wú)法解決所有學(xué)生的疑難問題。同時(shí)因?yàn)椴煌瑢W(xué)生的物理水平與繪圖能力各有不同，思維層次也存在差異，導(dǎo)致思維導(dǎo)圖教學(xué)的效果在每個(gè)學(xué)生上的體現(xiàn)也是有差別的。最后，鑒于物理各部分知識(shí)章節(jié)的差異較大，不同章節(jié)的教學(xué)與思維導(dǎo)圖相融合的形式也一定是千變?nèi)f化的，教師只要遵循教學(xué)主旨，通過與課堂教學(xué)的不斷融合，就一定能達(dá)到物理教學(xué)的最佳效果，真正培養(yǎng)學(xué)生的“物理學(xué)科核心素養(yǎng)”。

（作者單位：河南省許昌市高級(jí)中學(xué)461000）