思维地图在优化物理教学中的应用

钱奇兰

（诸暨中学暨阳分校 浙江绍兴 311800）

思维地图在优化物理教学中的应用

钱奇兰

（诸暨中学暨阳分校 浙江绍兴 311800）

随着“读图时代”的到来，知识可视化越来越受到教育研究者的关注，同时，越来越多的知识可视化工具被开发和研究，如概念图、思维导图、思维地图等．本文初步介绍了思维地图，并且具体列举了思维地图的8种类型在物理教学中的应用．

思维地图 概念教学 规律教学 优化物理教学

随着科技的发展和生活节奏的加快，现代人处在这样一个时代：社会浮躁，密密麻麻的文字让人失去阅读的兴趣，因此需要图片来刺激我们的眼球，从而激发我们的求知欲，有人称之为“读图时代”．“读图时代”的到来，使我们处于一个被图像包围的环境，很多信息通过图像获取．

同样，学生在获取知识的过程中，面对以文字呈现的知识，总是缺乏求知欲以及学习的积极性，因此，为了解决这一棘手的问题，借助于日益发达的信息技术和工具软件，概念图、思维导图等知识可视化工具应运而生，并日益受到教育者的广泛关注．思维地图（Thin king Maps）是继这两者之后，又一种知识可视化工具，它自美国兴起以来，被新加坡、台湾等地广泛应用于各个领域，当然也包括教育领域．但纵观国内教育的研究，对思维地图的应用和研究还比较稀少，本文初步介绍了思维地图及其在优化物理教学中的应用．

1 思维地图

思维地图最早是1988年美国人David Hyerle博士基于认知心理学、语义学等理论建立的一种帮助语言学习的一种可视化工具．后来，惠特学院的Albert Upton和Richard Samson在此基础上，共同研究和创建了“Upton- Samson”模式，使用此模式可促进学生对知识的理解，并提高小组合作解决问题的能力等．David Hyerle以此模式为指导，开发了思维地图．

思维地图是“读图时代”学科教学中的一种有效的可视化工具，可以将知识以图片的形式进行组织和建构，以此促进学生对知识的组织、理解、记忆和掌握，并提升思考技巧．

2 思维地图的类型

思维地图是一种全新的将思维可视化的工具，它是根据人的思维特点而设计的，如分析、综合、比较、抽象、概括、分类、推理、因果分析等思维过程．基于这8种思考机制，思维地图有8种类型，如表1所示．

表1 思维地图8种类型［1］

续表

3 思维地图在优化物理教学中的具体应用

3．1 使用圆圈图优化概念教学

物理概念是高中物理的基础，也是重要的组成部分．学生对于概念的学习和理解往往存在一定的困难，有时候虽然背熟了书本上的话，但在进行答题的时候还是会出现迷糊的现象，以至于选错选项．究其原因就是他们只是记住了这一长串的概念，而非真正的理解，所以，我们在教学过程中，应帮助学生抓住或提炼出关于这个概念的关键词．借助思维地图中的圆圈图，可以将这个概念置于圆圈图的正中心，然后将这些关键词依次围在概念的四周，在学习过程中，若是找到了跟概念相关的重要信息，还可以补充进去．如图1就是“质点”概念圆圈图．

图1 质点概念圆圈图

3．2 使用起泡图优化规律教学

物理规律教学是高中物理教学的重点也是难点，学生对于规律的应用存在较大的问题，对于基础较差的学生甚至连一些基本的规律、基本公式都不清楚，又何况用规律去解题呢．运用思维地图中的起泡图，可以将规律的中心概念置于中心圆圈，然后外面四周的圆圈内写下相关的规律．以匀速圆周运动为例，起泡图如图2所示．

图2 匀速圆周运动起泡图

3．3 使用双起泡图优化相似概念的教学

物理概念教学中，总是存在一些相似的、比较容易混淆的概念，在新课教学中，如果不区分清楚，会影响到学生的后续学习．如果应用思维地图中的双起泡图可以形象、直观地将两者的区别呈现出来，加深学生对这两者共同点和区分点的理解．下面以“位移和路程”、“作用力与反作用力和平衡力”为例，制作了相关的双起泡图，如图3和图4所示．

图3 位移和路程双起泡图

图4 作用力与反作用力和平衡力双起泡图

作图时，将两个被比较的物理量放在两个中心圆圈内，如“作用力与反作用力”和“平衡力”、“位移”和“路程”，外面单独连接的圆圈内展示两个被比较的量之间的不同点，中间共同连接的圆圈内展示两个物理量的相同点．

3．4 使用树型图优化知识结构的教学

高中物理教材的设计符合学生认知规律的发展特点，从易到难，层层递进，但也有个缺点，知识点较零散，而学生又缺乏总结和归纳能力．借助于树型图，可以将这些零散的相关知识依次呈现在一张图中，形成一个知识的整体框架．如图5所示是“运动”的树型图．在最顶端写下被分类事物的名称，即“运动”，下面写下次级分类的类别，如“直线运动”、“曲线运动”，依此类推．

图5 运动的树型图

3．5 使用括号图优化物质组成教学

括号图有助于学生更好地形成对整体和部分的理解．如在“原子和原子核”一节中，就可以使用括号图展示原子的组成．如图6所示，括号左边是事物的名字或图像，在这里就写上“原子”，括号右边写上描述物体的主要组成部分，这里就是“原子核”、“核外电子”．这样的图形有助于学生理解一个物体整体和其各个部分之间的关系．

图6 原子的组成括号图

3．6 使用流程图优化实验教学

物理学是一门以实验为基础的学科．物理学中的规律都是通过实验或是在实验的基础之上推理得到，可见实验对于物理学的重要性．现在的高考越来越注重对实验的考查，所以物理教学中也要关注实验教学，让学生动脑设计、动手做，并在实验过程中发现和解决问题．准确、规范的操作步骤是做好实验的关键，借助于流程图可以将每个步骤以关键词的形式有序地呈现出来．下面以“验证机械能守恒定律”为例，制作相关的流程图，如图7所示．

图7 验证机械能守恒定律实验流程图

3．7 使用复流程图优化因果关系教学

一些物理现象或者物理量总是会因为各种原因或各种因素的变化而变化．比如探究加速度a与力F关系的实验，在平衡摩擦力的过程中，未平衡摩擦、平衡摩擦过度会得到不同的实验结果．再如电容器的电容C会受到相对介电常数εr，正对面积S，两极板间距离d的影响．若能将相应的因和果以图像的形式呈现出来，学生应该会有深刻的印象．下面以这两个例子为例制作了相应的复流程图，在中心方框里面写上重要的事件，即“探究a与F关系”、“电容C”，左边是影响的原因，右边是对应原因导致的结果，如图8，9所示．

图8 探究a与F关系复流程图

图9 电容C复流程图

3．8 使用桥型图优化类比概念教学

物理学中有些概念比较抽象，对于还是以形象思维为主的高中生来说理解起来比较困难，若在学习这些全新的、抽象概念的时候能与他们已有的概念知识形成类比，那么将有助于学生理解这些概念．

下面将电势能与重力势能类比制作了两者的桥型图．桥型左边横线的上面和下面写下具有相关性的一组事物，在这里分别写上重力场和电场，再按照两者的相关性，在桥的右边依次写下具有类似相关性的事物，以形成类比或类推，如图10所示．

图10 重力场与电场类比桥型图

思维地图是在信息时代的背景下应运而生的，它给教学带来了新的教学策略和教学方法，也给学生的学习提供了新的学习策略．8种不同形式的思维地图，各有特色，每种形式的思维地图在相应知识的教学中各有所长．在教学过程中，我们可以借助于思维地图软件Thin king maps进行制作，也可以手绘思维地图，这都将有利于优化我们的物理教学，帮助学生形成对概念、规律、因果量关系的理解．

其实，思维地图只是可视化工具的一种，在实际教学过程中，我们可以结合概念图、思维导图、思维地图等将知识更好地以图像的形式呈现出来，使它们更好地为我们的教学服务，取得更好的教学效果．

1 申灵灵，罗立群．思维地图及其在美国的应用．上海教育科研，2008（1）

2014- 05- 19）