概念图在理论力学知识建构中的应用

魏婧　郑文

摘要：文章将概念图引入理论力学的教学改革中，遵循三个设计原则，将概念图设计作为教师的教辅手段和学生的考评方式，组织学生亲身参与，发挥学生的主观能动性，达到知识的深层理解、能力的全面培养和情感的深刻认知。

关键词：概念图；教学改革；理论力学

0引言

随着现代科学技术的发展，力学的应用领域已经渗透到各个方面，与此同时也衍生出了很多新兴力学学科。理论力学作为各门力学分支的基础，现广泛地开展在各大工程类专业的技术基础课程中。理论力学不仅为学习一系列后续课程奠定基石，还为解决工程问题提供了技术支撑。但是由于理论力学知识体系复杂，知识概念细小且繁多，导致学生在知识点的理解中容易混淆，对知识框架不清晰，影响了教学质量。经过几年的教学实践，将概念图引入理论力学的教学改革过程中，可以取得较好的教学效果。

1概念图概述

概念图是20世纪印年代由美国康奈尔大学（Cornell University）的诺瓦克（Joseph D.Novak）教授提出的。狭义的概念图是表征和组合知识结构的一种工具，通常以图表形式呈现。上海师范大学黎加厚教授提出了广义的概念图，将人脑中的思想、理念等隐形知识用图表的形式表达出来，将其具体化、可视化，以达到更好的沟通和交流。

通过概念图可将学生的已掌握知识点与理论力学中的未知知识点建以联系，便于学生发现自身认知结构与知识结构之间的差异，明确学习目标，完成学习任务。通过连接词将理论力学的众多概念连接为命题，并使用符号或注释加以标注，形成知识层级结构，既有利于学生的感知理解也有助于学生创造力和逻辑思维能力的培养。

2理论力学概念图设计原则

2.1整体到局部的原则

理论力学概念图的设计应遵循由整体到局部的原则，按层级结构梳理知识点，明确它们的地位，用连接符号或标注表述清楚相互的关系，以解决课程知识概念杂乱繁多，学生易混淆的问题。从上而下，深度剖析，以刚体的简单运动为例，设计了如图l所示的一个层次鲜明的概念图，其他章节亦可按同样的原则应用。

2.2相似对比原则

相似对比原则是指将知识点名称或物理意义相类似的概念进行对比排列。如“二力平衡條件”和“作用力与反作用力原理”，“力矩”与“力偶矩”，“绝对运动”、“相对运动”、“牵连运动”等都是学生易于混淆且理解不清的概念，以“二力平衡条件”和“作用力与反作用力原理”为例设计概念图如图2所示，通过相似对比排列，加深学生的印象，达到良好的教学效果。

2.3思维模式的原则

理论力学概念图的设计还应按照思维模式的原则，遵循学生的惯性思维，有助于知识结构的理解和掌握。以点的运动学为例，按照平时的思维习惯，将概念图结构框架设计为：“什么是点的运动”-“如何描述点的运动”-“点的运动规律是什么”-“点的运动轨迹分类有哪些”等步骤设计了如图3所示的概念图。

总之，依据各章节知识点综合考虑上述原则，充分利用概念图的特点，建立易于理解的知识框架，使学生明确学习目标，理清学习内容，合理安排学习活动，提高学习效率。

3概念图在理论力学教学中的应用

3.1教辅手段

概念图作为一种表征知识的工具，能以简明的图表形式表达课程复杂的知识体系，能具像地描述知识点的含义及关系，做到知识点的整合。图表的形式相对于纯文字，更易于吸引学生的注意力，提高学习的兴趣，且直截了当的知识点关系网也易于学生理解和掌握，在教学中起到着重强调的作用，从而提高教学效果，故概念图也不失为教师教学过程中一种良好的教辅手段。

3.2考评手段

概念图除了是教师的一种教学手段外，还可以让学生以个人或者团队的形式利用word、wps或相关概念图制作软件，如Inspiration、MindManager等也参与概念图的设计。概念图的设计是建立在对相关知识点的理解、掌握、分析、比较、总结的基础之上的，在设计过程中，学生间也需对知识体系做到充分的沟通和交流，支持头脑风暴，集体讨论以达到最优的概念图。这不仅是一个再学习的过程，也是一个训练思维能力、沟通交流能力和实际操作能力的过程。最终通过所设计的概念图成果以达到教学考评和能力培养的目标。

4总结

本文将概念图引入理论力学的教学过程中，一改以往以教师为中心的讲授形式，以知识体系的图表框架和学生亲身参与设计的方式，围绕学生，调动学习的积极性、自主性，促进学生的知识建构，通过概念图的设计改变学生对知识体系的认知方式，引导学生之间的对话和交流，在巩固理论力学知识，全面提升理论力学的教学质量的基础上，培养学生高级思维能力、沟通交流能力和实际操作能力，达到知识、能力、情感的三重目标。概念图随着教学实践的深入开展和完善，必将应用到其他力学课程的教学工作中去。endprint