思维地图在初中物理规律教学中的应用

赵娟

摘   要：文章通过对思维地图的阐述与解析，具体分析思维地图在初中物理教学中的应用，并设计基于思维地图的初中物理规律教学案例。

关键词：思维地图;初中物理;规律教学

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2019）12-0008-3

思维地图（Thinking Maps）是一种知识可视化工具，不仅有助于知识的呈现和传递，还能帮助学生进行知识的重构、记忆和应用[1]。本文对思维地图在初中物理规律教学中的应用作初步探索，使之能更有效地为教学服务。

1    思维地图及类型

思维地图最早是1988年美国人David Hyerle博士等在语义学、认知心理学等理论基础之上开发出来的一种帮助学习的语言工具[2]。思维地图共有8种类型（表1），它们的合理、有效使用，可将信息加工过程中一些零散的知识点建构成比较系统的知识组块，进而形成知识网络，降低记忆难度，拓展记忆容量[3]。

2    思维地图在初中物理规律教学中的应用

思维地图能很好地显化思维过程，方便教师引导学生进行物理规律的归纳与演绎，有利于培养学生的分析、推理等思维能力。我们对在物理规律教学“提出问题”“探索规律”“讨论规律”和“运用规律”四个阶段中如何具体运用思维地图作如下探索。

第一阶段：创设便于发现问题、探索规律的物理环境。在这个教学过程中教师可以采用圆圈图（Circle Map）和气泡图（Bubble Map），它有助于之后与其他思维地图一起组织信息，完善知识网络，提高学生提出问题的效率。

第二阶段：思维加工，建立规律。在这个教学过程中教师可以引导学生借助流程图（Flow Map），将实验探究的每个步骤以关键词的形式有序地呈现出来，引导学生用复流程图（Multi-flow Map）制作物理现象——原因图，训练学生将他们认为的物理现象起因与其结果联系起来，以达到建立物理规律的教学目的。

第三阶段：引导学生对物理规律进行讨论，加深理解。在这个教学过程中教师可以引导学生通过树形图（Tree Map）和流程图（Flow Map）回顾整堂课的教学过程，更好地梳理规律。

第四阶段：引导学生运用规律解决问题，加深对物理规律的理解和掌握。在这个教学过程中，教师可以引导学生自主绘制括号图（Brace Map），对规律进行层层分析、细化，以便更深入地理解物理规律。

3    “科学探究：牛顿第一定律”教学案例

3.1    教学内容分析

“科学探究：牛顿第一定律”选自沪科版初中《物理》八年级第七章第一节的内容。教学需要解决的问题是，如何从一个受到阻力并最终停止运动的真实实验“过渡”到不受力的理想实验，并最终得出物体将一直保持匀速直线运动状态的结论，这就需要具有清晰的教学逻辑，还需要借助的是利用“理想实验”来释疑;其次，如何破除学生头脑中“力是维持物体运动状态的原因”，并得出“力是改变物体运动状态的原因”的结论也是教学重点。

3.2    教学过程

3.2.1    创设情境，提出问题

教师创设情境并请学生思考“物体的运动需要力吗？”让学生以小组为单位使用圆圈图描述日常生活中关于“力与运动”的现象以及猜想，如图1所示。

图1  “物体的运动需要力吗？”圆圈图

3.2.2    实验探究，科学推理，建立规律

（1）实验探究

教师给出实验装置：斜面、木板、棉布、毛巾、小车、刻度尺等（图2）。组织学生以小组为单位，根据讨论“阻力对物体运动的影响”，结合实验装置，设计实验方案，并画出复流程图。教师进行演示实验，学生根据实验观测结果将复流程图补充完整，如图3所示。

图2  小车在不同粗糙程度的表面上滑动实验

图3  实验复流程图

（2）科学推理

首先，学生根据实验观测结果进行科学推理，得出“当小车所受阻力为零时，小车滑行的距离将变为无限远”的结论。并让学生使用流程图把逻辑推理过程写出来，如图4所示，进行展示交流。

图4  科学推理流程图

其次，应用理想条件，引导学生进行科学推理，得出“当阻力为零时，小车将会滑行无限长的时间，速度不再改变，即保持匀速直线运动状态” 的结论。并让学生使用流程图把逻辑推理过程写出来，如图5所示，进行展示交流。

图5  科学推理流程图

结合上述两点结论可以得出：在理想条件下，小车将会一直保持匀速直线运动状态持续运动下去。此时，学生已经否定了“力是维持物体运动状态的原因”，并在头脑中确立“力是改变物体运动状态的原因”的结论。

3.3    实验讨论规律，加深理解

在完成新课学习之后，引导学生制作一张本节课知识和推导方法的树形图，如图6所示。

图6  “牛顿第一定律”树形图

接着让学生使用流程图回顾整堂课的教学过程，如图7所示。教師向学生强调本堂课使用的方法：实验探究和科学推理，在以后的学习中我们可以借鉴并应用这种研究思路。

3.4    运用规律，解决问题

在水平轨道上有一辆实验车，其顶部装有电磁铁，电磁铁下方吸有一颗钢珠。在实验车向右匀速直线运动的过程中，钢珠因断电下落。图8是以实验车为参照物描述的钢珠下落示意图。请你应用牛顿第一定律解释原因。

图7  教学过程流程图

图8  钢珠下落示意图

参考文献：

[1]梅尹，蔡铁权. 思维地图及其在中学物理教学中的应用[J].物理教学，2015，37（9）：2-10.

[2]申灵灵，罗立群.思维地图及其在美国的应用[J].上海教育科研，2008（1）：58-61.

[3]容中逵. 新基础教育课程改革的系统辩正与观点重申[J].课程·教材·教法，2011（6）：15-22.

[4]江婷婷.思维地图在初中物理的应用研究[D].上海：上海师范大学硕士学位论文，2018.

[5]刑红军.初中物理高端备课[M].北京：中国科学技术出版社，2014.

（栏目编辑    赵保钢）