思维导图与高中物理概念教学融合策略研究

邹鹏

本文系2020年度河南省基础教育教学研究项目《思维导图在高中物理概念教学中的实践研究》（JCJYC20061011）研究成果

摘要：学生进入高中以后，普遍认为物理难学，相比于初中物理，高中物理不仅增加了知识的难度，同时也扩充了知识的广度。若还是像初中物理一样只是简单机械地背诵基础概念，而不去深入思考概念的内涵和外延，以及知识间的相互关联，就很难掌握高中物理知识，更不用说将知识迁移使用了。以至于学生发现上课能听懂，自己不会做，平时练习很多题，但成绩却不见起色，最终也对物理学习失去兴趣。

关键词：高中物理；思维导图；课堂教学

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）19-0010

思维导图作为新型的思维工具和思考方式，具体作图法是在一种纸上用一种发散状的结构图来组织核心知识和关联知识，像树枝一样，每一分支对应一个知识节点，根据各知识点与核心知识间联系的远近，把每一知识点逐步有层次地分布在结构图上。思维导图与物理概念教学的融合，可以将知识的内涵、拓展与外延以及关联知识间的逻辑关系等构造成清晰的脉络图（即思维导图），使学生在遇到问题时能快速准确地调取知识。

一、物理教学应遵循的五原则

教学中有句俗语说“教学有法，教无定法”，物理学科有其学科本身的特点，结合物理学科本身的规律和青少年的心理特点，参照国内外专家研究成果，笔者提出以下五条关于高中物理教学的基本原则。

1.物理科学性原则

从微观粒子到广大的宇宙都是由物质构成并遵循基本运动规律的，其相关研究多是由物理学科为基础，辅以其他学科进行的。因此，物理学成为自然科学当之无愧的领头羊与奠基者。随着物理学科的发展，其逐渐形成以数学为语言，以实验为检验标准的最为精密的自然科学学科。在高中物理教学过程中，首要的原则便是要坚持科学性。对于教学的科学性，最基本的就是教师传授给学生的物理知识一定是准确的、严谨的。这就要求教师要用正确的物理语言准确表达，正确教授。另一方面，考虑到中学生的认知水平和心理特点以及新课程标准要求，教师要科学地处理教学内容，把握知识的深浅难易与不同层次学生的认知水平，才能真正成为学生学习的引导者。

在高中阶段，教师既要把知识讲清楚讲准确，又要结合学生认知实际循序渐进，螺旋式上升地处理教学内容，不要一次把某一个问题讲太深入、太全面。否则，学生不仅不能完全掌握还会产生畏难情绪。笔者作为一线高中教师，在教学中就曾犯过这样的错误。例如，在讲到高中物理选修3-1《闭合电路的欧姆定律》这一章节时，为了解释电源电动势大于路端电压的原因，以电磁学中的相关知识详细介绍了电源内部的电势分布，结果学生由于理解能力和知识储备不够，导致认知结果并不理想，使这一节的教学效果大打折扣。

所以，要想在教学中使学生准确地掌握知识和物理学研究方法，教师必须处理好以下三点：一是了解当前学生的知识水平与认知能力，二是把握好教学内容及其要点，三是处理好课堂教学展现形式与学生学习方法的对接。只有如此，才能有效地完成教学内容并帮助学生清晰地构建基本知识结构与逻辑关系。

2.物理教育性原则

所有教育的终极目标都是培养与塑造学生，其中教书与育人是最为重要且不可分割的两个环节。教育规律决定了所有学科的教学均具有其独特的教育性，物理学科作为基础科学的领头羊也不例外，同样要在教学过程中将物理学科的教育性作为重要的内涵知识传授给学生，这就要求教师要把教育性渗透到教学过程中的每个环节，培养学生的科学素养的同时还要对学生进行思想品德方面的教育。例如学习了能量的相关知识后，除了教会学生掌握能量的相应物理规律外，还要引导学生将知识与自然和社会相结合，树立物理学科独有的运动观、物质观与能量关，进一步形成节约能源、维护生态平衡、缔造人与自然和谐共生的社会意识，最终帮助学生形成正确的人生观、世界观和道德观以及将科学服务于社会的高尚品格。

3.教学艺术性原则

教学产生的效果除与学生的认知因素有关之外，还与教师的教学手段密切相关。教师的教学手段包含语言、板书、提问、出题等诸多因素，可以统称为教师教学的“艺术性”。人类是情感动物，教师与学生的交流其实也是情感的交流，“亲其师才能信其道”，在科学性和教育性之外，教学的艺术性正是构建师生交流的桥梁，是科学性和教育性成果完美体现的重要手段，是教师取得最佳教学效果的表现形式，创造性地运用教学方法，使学生能够更好地理解重点、掌握知识，从而达到育人的目的。

教学是教师和学生共同参与的活动，要想取得完美的教学效果，只有将科学、教育和艺术三原则完全融合，在教学过程中相互辅助、互为体现，才能真正將教学过程变为一种艺术。

4.注重物理学的思想和方法教育原则

在物理学产生与发展的过程中逐步形成物理学独有的思想和方法体系。在高中物理教学过程中，思想与方法的教学是物理知识教学最为重要的内容，也是学生能否真正掌握物理知识的关键，更具有普遍的适应性。

物理教学应该以育人为主，教学为辅，而育人的关键是对物理学思想和方法的教育。主要手段是再现物理规律的产生过程，在探究中将物理学思想方法与知识完美融合，使学生在探究的过程中形成物理学的思想方法，提高分析与解决问题的能力，深层次地掌握物理知识，提高物理学科核心素养。

5.理论联系实际原则

物理学作为自然科学的带头学科，从微观粒子到宏观宇宙，从自然环境到人们的日常生活都与物理息息相关。例如，在讲高中物理必修1《圆周运动》的相关知识时，可以举一些生活中的例子，向学生提出问题，引发学生思考。例如，大桥的引桥有什么作用？公路的弯道外侧要高于内轨的原因？过山车在最高点时为什么人翻转却不会落下来？等等。以生活的实际现象为问题引发学生的兴趣，以探究式的学习方法激发学生的学习内动力，从而提高学生学习物理的兴趣和能力。同时，在探究问题的过程中，消除学生对知识脱离实际的偏见，使学生回归到知识来源于生活的本质，更有助于学生发现现实生活中各种现象的物理规律并解释。培养了学生从物理的角度观察生活中的现象，发现问题，运用物理规律解决问题，使物理回归生活，更有效地培养了学生的物理价值观。因此，高中物理教学必须坚持理论联系实际的原则。

二、思维导图融入物理概念教学的具体策略

在物理学习中，概念学习是基础，就像是建造大楼的砖石，想要建立起物理学这座摩天大楼，就必须要掌握好物理知識的概念。但是概念学习往往存在许多困难，原因在于概念琐碎、繁多，需要反复记忆，概念与概念间的物理联系也纷繁复杂。学生在概念学习中掌握层次较浅、难以理解和掌握概念内部或概念间复杂的逻辑关系，导致在概念性习题解答中不易获得成就感，不如做对一道计算题来得容易、便捷。笔者在教学中也发现概念题的得分率往往比较低。但是物理学概念，作为物理学大厦的基石，对物理学思想的形成具有重要的作用。基于对物理教学原则中的教育性、艺术性及方法教育的考虑，如何有效地将相关知识发散、归纳并分析出来成为检验教学效果的重要依据。经过研究发现，思维导图具有整体性、条理性、发散性和联想性四个特点，当其与物理概念教学相融合时，通过图像的显性表达，可以更加高效地提升高中学生的相关物理思维能力，取得意想不到的教学效果。

运用思维导图进行物理概念教学的具体策略如下。

1.模仿策略

模仿策略是指学生在教师示范下进行由远及近、从浅到深的仿照练习，逐步形成独立绘制思维导图的能力。借助该策略运用思维导图可通过演示、模仿性练习、自主学习和迁移四个步骤。

（1）讲解演示。教师应从思维导图的基本原理入手，从核心知识到发散知识到知识间的联系，逐层深入由点及面的讲解，并辅助以简单的思维导图绘制过程为范例。

（2）模仿练习。教师和学生可以在同一个主题下进行思维导图绘制，教师首先绘制该主题下的思维导图框架，重点介绍绘制方法与思路，学生在现有框架的基础上进行模仿和拓展，同时允许学生改进创新，逐步摸索，让学生在交流中分析自制导图的优劣并改进。

（3）自主练习。学生在经历课堂上的集体学习、独立模仿和后期改进之后，逐步尝试自选主图独立绘制，在练习中加深对思维导图绘制方法的了解和应用，同时加深物理概念的学习和理解，不断地拓展概念知识的外延，逐步在脑海中形成整体的知识框架，将各种相关联的知识点串联起来，形成可视化的知识脉络。

（4）迁移使用。在学生具备独立绘制思维导图能力之后，开始引导学生在平时的学习中运用思维导图，如笔记整理、错题归纳、实验分析和知识总结等。同时，可以采用多种形式的思维导图，以期使知识理解更为透彻，知识脉络更为清晰，使学生能够建构自身物理知识体系，达到知识系统化的目的。

2.独立学习和课堂小组交流策略

教师制定好学习目标后，学生围绕目标进行深入思考与拓展，构建思维框架。思维导图的构建与绘制过程是学生理解物理概念知识、分析各知识点间联系、构建知识体系的过程。学生通过自己建构概念知识的过程，能更为准确地把握各层次概念的内涵及其关联。而后，在教师指导下开展课堂小组活动，小组成员间相互交流讨论，将学生间不同的思维汇集在一起，集思广益，不仅能完善概念知识的框架，这种思维的碰撞也能开阔学生的眼界，活跃学生的思维，探索问题解决的新思路，激励学生进行不懈的探知，进而激发学生的求知欲。而且还能增加师生间、学生间的相互沟通，活跃课堂气氛。需要注意的是教师在学生讨论期间要进行巡视、控制好时间、进度与课堂纪律，在观察的同时指导学生，并对学生交流的情况进行总结。

3.反馈和完善策略

反馈与完善是检验学生学习效果的有效手段，通过反馈，可以及时发现并深入了解教学中的各种问题，为达到最佳的教学效果而及时改进教学，笔者曾尝试使用“思维评价量化表”进行教学反馈，师生共同给出解决方案进行完善。教师和学生可以在课上或者课后评价学生独立绘制完成的导图，探讨其优劣与改进方案，进而使思维导图更加完善。

4.支架式策略

为帮助学生在已有知识脉络的基础上搭建更加完善的知识框架，而采用支架式策略，能够促进学生对知识的深层次理解，形成系统的物理学思想。该策略下运用思维导图可通过搭建知识框架、创设问题情景、独立探索绘制、小组合作学习和效果评价五步。

（1）搭建知识架。教师借助思维导图，围绕核心概念知识和关联知识节点，根据知识关联性的远近和难易，绘制最初的知识框架。同时要以学生现有的知识水平和理解能力为出发点，遵循深入浅出，循序渐进，充分分析知识与知识间的联系。

（2）创设问题情景。教师需要紧扣教学主题创设问题情境，并围绕这一情景，展开构图，从中心主题出发沿着各个方向将物理概念和规律嵌入图中，逐步创设出脉络清晰、概念完备的物理知识框架。

（3）独立探索绘制。学生在听取了教师讲解和演示后，在个人知识水平和能力的基础上选择合适的主题进行思维导图创作。比如以高中物理必修2《万有引力与航天》作为主题，根据本章内容，分出四个分支：①人类对行星的认识；②万有引力定律；③宇宙航行；④理论成就。就这四个分支，每一部分将相关知识概念和物理规律嵌入，图中各分支间的关系以物理概念间的关联度为基础。在制图过程中，学生要独立思考，围绕知识的出现、发展、形成以及联系等方面将知识脉络整理清楚。教师从旁引导，使学生能够沿框架层次发散思考。

（4）小组合作学习。分学习小组，就每组学生独立绘制好的思维导图，共同讨论，集思广益，互相学习，互相补充。优化每一章节的思维导图，将知识间的联系做得清晰、明了，达到最好的学习效果，使学生更为透彻地理解知识，最终学会物理学思想和方法的学习。

三、经验与改进

笔者通过大量的教学对比发现，将思维导图融入高中物理概念教学中，可以对教师的教学效果和物理能力培养起到很大的促进提升作用。同时也可以为诸如实验教学、习题教学等物理知识教学提供做宝贵的参考。但局限于有限的课堂教学时间和独立个体间的思维与认知水平的差异，导致思维导图不能充分展开，也无法解决所有学生的疑难问题。同时因为不同学生的物理水平与绘图能力各有不同，思维层次也存在差异，导致思维导图教学的效果在每个学生上的体现也是有差别的。最后，鉴于物理各部分知识章节的差异较大，不同章节的教学与思维导图相融合的形式也一定是千变万化的，教师只要遵循教学主旨，通过与课堂教学的不断融合，就一定能达到物理教学的最佳效果，真正培养学生的“物理学科核心素养”。

（作者单位：河南省许昌市高级中学461000）