思維導(dǎo)圖在高中物理單元教學(xué)設(shè)計中的運用

呂寒冰　張勇

【摘要】思維導(dǎo)圖有助于教師梳理和分析教材知識結(jié)構(gòu)，掌握學(xué)生的認(rèn)知情況，對單元教學(xué)設(shè)計起到思維上的統(tǒng)領(lǐng)作用.本文以新人教版必修二“萬有引力與宇宙航行”這一單元為例，運用思維導(dǎo)圖工具進行單元教學(xué)設(shè)計.

【關(guān)鍵詞】高中物理;思維導(dǎo)圖;萬有引力

1 引言

《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（簡稱《課標(biāo)》）提出要培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).其中物理的核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四方面，這也是未來學(xué)生適應(yīng)快速發(fā)展的社會需要和終身學(xué)習(xí)的必備的品格和關(guān)鍵的能力.筆者運用思維導(dǎo)圖的方式，將思維過程可視化，建構(gòu)單元知識網(wǎng)絡(luò)，助力單元教學(xué)設(shè)計，為高中生形成物理核心素養(yǎng)提供新思路.

2 思維導(dǎo)圖工具助力單元教學(xué)設(shè)計

當(dāng)下高中物理教師所面臨的教學(xué)改革壓力是巨大的，因此，如何在保障教學(xué)改革的穩(wěn)步推進的同時，為一線教學(xué)工作者減負(fù)是一個急需解決的問題.其中首要解決的問題就是針對物理學(xué)科的特點尋找高效開展單元教學(xué)設(shè)計的方法.

思維導(dǎo)圖（The Mind Map）又被稱作是心智地圖.是由東尼·博贊（Tony Buzan）創(chuàng)始的一種有效表達(dá)發(fā)散思維的圖形思維工具，其表現(xiàn)形式是以一個關(guān)鍵詞或者想法為中心向外輻射并連接與此有關(guān)聯(lián)的想法、概念和任務(wù)等.它可以通過文字、圖案、圖標(biāo)和箭頭將內(nèi)隱的知識點之間的邏輯關(guān)系外顯出來.就思維導(dǎo)圖的特點進行分析，有利于對學(xué)生能力的培養(yǎng)，同時也非常符合物理學(xué)科的特點.

3 思維導(dǎo)圖進行單元教學(xué)設(shè)計的運用

運用思維導(dǎo)圖進行單元教學(xué)設(shè)計，要充分把握核心知識搭建單元基石，并探尋內(nèi)在邏輯構(gòu)建知識紐帶.其中最重要的是整合單元所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，構(gòu)建核心概念下各個重要概念之間的邏輯關(guān)系.運用思維導(dǎo)圖進行單元設(shè)計的基本步驟如下：明確單元核心知識→確定單元教學(xué)順序→確定微觀教學(xué)順序→形成單元思維導(dǎo)圖.筆者以新人教版必修二“萬有引力與宇宙航行”一單元為例就上述步驟進行了具體的教學(xué)設(shè)計.

3.1 確定單元核心知識

確定單元的核心知識是運用思維導(dǎo)圖進行單元教學(xué)設(shè)計的首要環(huán)節(jié).筆者通過新人教版必修二高中物理教材第七章“萬有引力與宇宙航行”內(nèi)容的梳理（如表1所示），并結(jié)合《課標(biāo)》對此章節(jié)的要求進行分析，確定單元的核心知識.

以下是《課標(biāo)》對本單元的教學(xué)要求：“通過史實，了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程.知道萬有引力定律.認(rèn)識發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義.認(rèn)識科學(xué)定律對人類探索未知世界的作用.會計算人造地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度.知道第一宇宙速度和第二宇宙速度.”

由“行星運動”引出開普勒定律為牛頓發(fā)現(xiàn)的“萬有引力定律”做鋪墊，后續(xù)的“發(fā)現(xiàn)未知天體”“衛(wèi)星航天”等知識實則是“萬有引力定律”的運用，從中不難發(fā)現(xiàn)“萬有引力與宇宙航行”這一單元是圍繞著“萬有引力定律”展開的.因此“萬有引力定律”可以確定為本單元的核心知識.

3.2 確定單元教學(xué)順序

在明確單元核心知識之后，首先要理清核心知識與單元知識的內(nèi)在邏輯，之后需要圍繞著單元核心知識，最終確定單元教學(xué)的主線以及順序.

理清單元知識邏輯關(guān)系是確定單元順序的關(guān)鍵.首先，筆者以問題串的形式對本單元所要探討的問題的邏輯關(guān)系以流程圖的方式呈現(xiàn)出來；之后，將問題與單元知識進行串聯(lián)，這樣整個單元的知識的內(nèi)在邏輯關(guān)系就清晰地表達(dá)出來了；最后，將所確定的單元核心知識向前、向后延伸構(gòu)建單元知識的思維導(dǎo)圖.如圖1所示.

圍繞著單元核心知識確定單元教學(xué)的主線以及順序.在理清單元內(nèi)在邏輯關(guān)系之后，參照教材的順序確定單元的教學(xué)順序.筆者以“萬有引力與宇宙航行”這一單元為例，確定了單元教學(xué)順序，如圖2所示.

3.3 確定微觀教學(xué)順序

在明確單元教學(xué)的主線以及順序之后，接下來把單元教學(xué)的整體性的理解落實到每節(jié)微觀教學(xué)中，從而建立起有核心、有主線、有脈絡(luò)的整體單元教學(xué)設(shè)計框架.

在進行微觀教學(xué)設(shè)計時，必須遵循客觀的學(xué)生認(rèn)知規(guī)律.在對教材充分理解后，針對學(xué)生學(xué)情，搭建“梯子”能夠幫助學(xué)生擴大與挖掘認(rèn)知的廣度和深度.最終在達(dá)成一個又一個的微觀教學(xué)目標(biāo)的同時，逐步實現(xiàn)單元教學(xué)目標(biāo).

學(xué)習(xí)高一“萬有引力與宇宙航行”單元之前，學(xué)生們知識上的儲備是“牛頓定律”“曲線運動”等，但是大多數(shù)學(xué)生直到學(xué)完“萬有引力與宇宙航行”這一單元也沒有與之前的知識建立實質(zhì)的聯(lián)系.對“宇宙航行”的認(rèn)識大多來源于一些科幻電影和新聞報道，相比之前學(xué)的“彈力”“摩擦力”有豐富的生活經(jīng)驗與體驗，而對這一單元知識的感性認(rèn)識并不充足.再加上這一單元的公式繁多，對這一單元知識的學(xué)習(xí)更是增加了難度.因此，更有邏輯性、整體性和簡潔地將單元知識呈現(xiàn)于教學(xué)設(shè)計中，指導(dǎo)教學(xué)實踐，降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，幫助學(xué)生構(gòu)建整體知識框架是極為重要的.

對“行星的運動軌跡”學(xué)生可能沒有太深刻的感性認(rèn)識，但是對于一年四季的周期變化，學(xué)生則是有深刻體驗的，啟發(fā)學(xué)生思考“行星地球”應(yīng)該是繞著“太陽”類似于圓的周期運動.這樣就將前面學(xué)習(xí)的“曲線運動”連接起來.結(jié)合歷史上人們對星球運動進行一步步觀測與探索的過程，以人類認(rèn)知世界的歷史發(fā)展順序為錨點，探索更符合學(xué)生原有經(jīng)驗的教學(xué)邏輯.因此，教師可以對物理學(xué)史進行挖掘來探索教學(xué)順序.筆者以“行星運動”這一節(jié)為例進行展示（如圖3）.

同時教師也可以通過揭示物理規(guī)律形成的思維過程去探索教學(xué)順序.筆者以“萬有引力定律”這一節(jié)為例進行展示（如圖4）.

通過對上述的分析，可以借助物理學(xué)史、物理學(xué)家思維過程等方式進行單節(jié)課知識點的邏輯框架構(gòu)建，用思維導(dǎo)圖的方式將其呈現(xiàn)出來用.

3.4 形成單元設(shè)計思維導(dǎo)圖

在把握單元教學(xué)的整體性并結(jié)合學(xué)情確定微觀教學(xué)順序后，對單元教學(xué)進行編排并用思維導(dǎo)圖工具繪制單元教學(xué)思維導(dǎo)圖框架，最終形成單元設(shè)計思維導(dǎo)圖.筆者以“萬有引力與宇宙航行”為例進行展示（如圖5）.

4 結(jié)語

根據(jù)對上述運用思維導(dǎo)圖進行單元教學(xué)設(shè)計實踐的四個具體步驟進行反思，可以發(fā)現(xiàn)所用到的并非嚴(yán)格意義的從中心向外輻射的思維導(dǎo)圖，更像是思維過程的程序圖.不過，教師在進行教學(xué)設(shè)計時的兩大關(guān)鍵問題就是“教什么”和“怎么教”.那么，既然思維導(dǎo)圖是一種為單元教學(xué)設(shè)計服務(wù)的工具，就可以為了更清晰地、更簡潔地表達(dá)教材的“知識結(jié)構(gòu)”與思維的“邏輯結(jié)構(gòu)”而進行相應(yīng)改變.在將單元教學(xué)設(shè)計實施于課堂時，可以將單元設(shè)計思維導(dǎo)圖作為課堂板書和課堂筆記.

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