概念网络图在高中物理教学中的应用

姜玉梅 崔佳欣

[摘要]物理概念是物理学的基本元素，掌握相关的物理概念是学好物理的前提。文章简单介绍了概念网络图，并举例说明概念网络图在物理教学中的应用。

[关键词]概念网络图高中物理度集聚系数

[中图分类号]G633.7[文献标识码]A[文章编号]1674-6058（2015）02-0065

20世纪60年代，诺瓦克教授提出了概念图，概念图作为一种组织和表征知识的工具，已经越来越得到人们的重视和广泛应用。概念图对教学的促进作用主要从教学策略、学习策略和评价策略三个方面来体现。概念图作为一种教学策略，它能够很好地促进教师的教学；作为一种学习策略同样也可以很好地帮助学生学习；概念图最初就是作为一种评价策略而诞生的，同样它作为教与学的评价工具也有深远的意义。

一、概念网络图的理论综述

1984年诺瓦克将概念图表述为：概念图就是用来组织与表征知识的工具，是一种以科学命题的形式显示概念之间的意义联系，并用具体事例加以说明，从而把所有的基本概念有机地联系起来的网络图。

概念图可用数学图论理论定义，它是一种用节点代表概念，用边表示概念间关系的网络图。对于每个给定的图，每个圆圈（方框）内的概念对应网络中的节点，圆圈（方框）与圆圈（方框）之间由连接词相连，这样的线对应网络中的连线。根据网络图，可以分析图中每个概念的度及集聚系数等相关拓扑参量。

度的大小表示的是与某个概念有关系的概念的多少；集聚系数的含义是：其值越接近1，表明它和它的“邻居”越抱成一团，关系就越紧密；反之越接近于零，则说明它与它的“邻居”老死不相往来，关系就越疏远。对应在概念网络图中，可算出每个概念的度和集聚系数，从中找到度和集聚系数比较大的概念。度越大说明与它有关系的概念越多，集聚系数越大表明它与周围概念的关系越紧密，这两个维度都可以表明它的重要性。所以说从这些方面分析出“图”中的概念的重要性，以及概念之间关系的远近程度等，这对我们的教学有较大的帮助。

二、概念网络图在物理教学中的运用

以《机械能守恒定律》教学为例，绘制并分析概念网络图，然后以此为基础进行教学设计，图1即是绘制的概念网络图。

图1：机械能守恒定律的概念网络图在机械能守恒定律的概念网络图中，找到边数最多、集聚系数最大的概念。具体是动能和势能，这两个概念都有五条边且集聚系数也相等，又考虑到之前学习的是动能定理，所以此节新课就从动能出发，开始讲。然后过渡到动能和势能可以相互转化，抽象出一个机械能守恒模型（平抛运动），利用之前的动能和势能推导出机械能守恒，这就过渡到了本节课新学的内容。

详细的教学过程就是让学生针对物体从A运动到B的情况，分别写出A、B两点的动能，进而写出此过程动能的变化量，这就是从动能这个概念开始讲解，再引导学生思考动能为什么发生改变，过渡到合外力做功。在此过程中只有重力做功，重力（合外力）与相对高度（位移）的乘积即是重力势能，重力势能属于势能，势能又属于机械能，此时就已经进行到概念网络图的中心汇合处，也就是说整体的设计就是依据这个概念网络图进行的，反映在概念网络中就是从动能这个节点出发，开始讲解，通过与它相连的一个个概念的讲解，环环相扣又回到了势能与动能可以相互转化这个结论。机械能包括动能和势能，再加一个限制条件只有重力或弹力做功，运动过程中机械能是守恒的，即本节课学习的新内容——机械能守恒定律。

运用概念网络图设计这节课，目的是为了让学生更清楚概念与概念之间的关系，以及重要的定律的适用条件。然后通过课后练习进行反馈收集，结合反馈情况对教学效果进行分析。

（责任编辑易志毅）