浅析思维导图在物理教学中的运用

摘要：思维导图是一种心智导图，在促进人们思维素养形成方面，不仅能引导人们如何思维，而且能提升人们思维的全面性、严密性、深刻性、发散性等思维品质，对开发人们的思维潜能有着特殊的功效。思维导图在物理教学中的运用：引导实验设计，孕育思维智慧;引导解题构思，提升分析能力;引导知识梳理，促进贯通理解;引导延伸思考，强化探究意识。

关键词：思维导图;实验设计;解题构思;知识梳理;延伸思考

思维导图，指以某个主题为核心进行联想，同时用文字、符号、线条、图形等形式来简要表示各级主题之间的关系或作用的形象化语言。

思维导图，作为一种思维语言工具，它用于课程教学，不仅能促进学生对知识的记忆与理解，而且对发展学生的思维素养有着很好的作用。本文就思维导图在初中物理教学中的运用，谈谈个人的认识。

一、 引导实验设计，孕育思维智慧

物理是以观察和实验为主要研究方法的学科，规律的发现、概念的建立、知识的形成等都离不开观察和实验。尤其是实验，它既是科学探究的模拟，又是科学探究的重大突破，更是科学思维与方法智慧的集中体现。如阿基米德原理，人们不难发现物体浸没水中的体积越大，受到的浮力就越大，但能作出“浮力大小等于排开的水重”的猜想就是人们科学探究的重大突破，进而能设计巧妙的“排水”与“称量”实验就是前人的科学方法与智慧的孕育过程。然而在实际的教学中，绝大多数教师仅是重视实验现象的观察与实验结论的分析，以形成知识结论为目标落点，忽视了学生的思维启迪与智慧孕育，这正是物理教学未能贯彻创新教育根本原因。

课程中的每个实验，它往往通过反复设计与不断修正，是诸多科学家的智慧结晶。诚然，要求学生要在课堂学习中来设计相应的实验，似乎是天方夜谭。但作为在教师精心设计与指导下的课程学习，同时借助思维导图，还是有可能引导学生突破实验设计这个公认的学习难点。如探究“平面镜成像的特点”，设计怎样的实验才能确定物与像的位置关系和大小关系呢？如果能借助思维导图，那么学生就会抓住“确定物象位置关系”和“确定物象大小关系”这两个主题进行如下可能性的思维或联想：

确定物象位置关系→确定物点与像点从而测量并比较两者的距离→像在镜后，看得见，摸不着，如何确定像点？→如果镜面是毛玻璃，把手指放在像位置，那么就可以看到手指与像重叠，手指位置就是像点;

确定物象大小关系→比较物与像的大小→把物体放在像位置来比较其大小;

针对上面的思维联想，那么学生就可能会形成“使用毛玻璃观察物像重叠”的实验设计思路。当然，有的学生可能会联想到“用照相机拍摄像来比较物象大小”，当发现像会变小而否定，也可能产生“用纸尝试描绘像”想法，实际又无法操作而放弃，等等。虽然其中的联想对实验设计没有产生直接的作用，但对开发学生的思维潜能与科学智慧的孕育却有着不可否定的教育价值。

二、 引导解题构思，提升分析能力

解题，指运用知识采用一定的手段或方法来解答实际的问题。能否顺利解题是课程学习中知识与技能目标的重要方面，它不仅依赖于解题者对知识的理解与掌握，而且依赖于解题者对正确解题思路的形成或正确解题策略的制定，同时还取决于解题者对知识与方法的灵活运用能力。解题构思，就是指解题思路的形成或解题策略的制定。可见，解题构思是解题的关键环节。就解题而言，思维导图的作用是以问题为核心，开展对相关知识与方法的联想或检索，分析问题的背景与条件，找准问题的症结所在，在此基础上形成正确的解题思路或解题策略。下面举例说明：

题目：同一金属材料制成两个正圆锥体放置在水平面上，圆锥体的底面半径r、高度h均不相等。关于圆锥体对水平面的压强大小，下面说法正确的是（）

A. 底面半径越大，压强就越小

B. 圆锥高度越大，压强就越大

C. 比值h/r越大，压强就越大

D. 比值h/r越大，压强就越小

知识与方法检索：压强大小→P=F/S或P=ρgh，前一个公式适用于分析固体的压强，应针对公式P=F/S对问题背景和条件进行分析。题目没有给出具体数据，不能直接计算大小，但从题目选项看，如果压强大小由比值h/r决定，那么题目对h与r的大小必须给出明确的大小关系，然而题目未给出，故无法比较。由此可猜测：压强仅与底面半径或圆锥体高度这两个因素中的某一个因素有关。

解题思路的形成：假设有关物理量，利用公式P=F/S来进行逻辑推演。F=G，G=mg=ρVg=ρShg/3→P=F/S=ρgh/3，可见，圆锥高度越大，水平桌面受到的压强就越大。选项B正确。

对于前面检索到的公式P=ρgh，学生自然会联想到这个公式是通过液柱这种假想模型而依据P=F/S推演得到的，虽然牵涉到底面积S，但F的展开式中也含有S，因此与S无关。在此基础上如果学生再能进行下面的比较思考：圆柱体的体积V=Sh，圆柱体体积为V=Sh/3，比值F/S也与S无关，那么他自然会借助公式P=ρgh对问题进行直接判断。

由上可见，上面的解题构思过程，实质就是分析能力的提升过程。

三、 引导知识梳理，促进贯通理解

思维导图是引导人们由此及彼进行联想与分析的思维工具，在课程知识梳理方面，它不仅能引导学生全面的回顾所学内容，而且能较好地辨析其中的内在联系或从属关系，促使学生对课程内容达到融会贯通性的理解和整体性的把握，从而形成知识系统化、技能熟练化、思维深刻化等良好的结构性认知。结构性认知的基本特征是稳定性，它不会因新的内容的增加而发生质的改变，新的内容只能充實并完善原有的认知结构。结构性认知，既便于学生的记忆，又便于学生在知识应用中迅速地检索并提起相关信息，从而促使学生在解决问题达到快捷化效益。

借助思维导图引导知识梳理的教学活动，其类型与功效主要体现在两方面。一是对单元内容梳理，促进学生对单元知识结构的贯通理解。如运动学单元，其中课题及其内涵分别为：《动与静》——如何选择参照物来描述运动，突出运动的相对性;《长度与时间的测量》——如何测量长度与时间，为定量描述运动快慢做准备;《快与慢》——如何描述运动的快慢，引入速度概念;《科学探究：速度的变化》——如何研究与描述运动快慢的变化——提出平均速度概念。如果学生能做到这样的梳理，那么学生对运动学单元的知识结构与脉络关系就有着清晰的贯通理解。二是对模块内容的梳理，促进学生课程内容的贯通理解。如力学模块，以“力”这个主题为核心，借助思维导图，自然会联想到力的概念、力的种类（包括浮力）、力的作用效果（形变、运动状态改变、做功），再针对次级主题如“运动状态的改变”，学生自然会联想到牛顿第一定律，包括斜面实验以及摩擦力，由牛顿第一定律又会想到惯性，由惯性又会想到质量，由质量又会想到密度，由密度又会想到计算与测量，由测量又会想到天平，由天平又会想到杠杠……联想越多，结构性认知的内容就越丰富，而且理解也更深刻。正是这种更多更细的知识内容的延伸联想和交叉联想，使得学生对课程内容的理解达到融会贯通，这就是结构性认知的形成过程。

四、 引导延伸思考，强化探究意识

延伸思考，指在已有认知的基础上进行拓展一步或更深层次的思考。初中物理主要是定性地描述简单的物理现象或过程，较为深一步的内容都放在高中学段，从引导学生自主学习的角度而言，初中物理学习有着广阔的延伸思考空间。如《科学探究：速度的变化》，教材仅要求探究“重物下落”或“物体沿斜面下滑”中速度有无变化，不要求研究速度变化快慢。我们知道，“重物下落”的速度变化比“物体沿斜面下滑”快，那么如何描述速度的变化快慢呢？这就是可以引导学生延伸思考的问题。当然，初中课标对“速度变化快慢”的认知不做要求，但作为促进学生的自主学习并发展学生的科学素养却有着其重要的意义。换句话说，只要考试不作要求，适当的延伸教学是可行的。

引导延伸思考，首先是引导学生发现问题并提出问题。如“伏安法”测电阻，安培表不论是内接还是外接，都存在测量误差。如果教学中仅注重测量操作技能，那么学生的学习效益仅是停留在知识与技能的目标层次。如果教师有意识地引导学生分析安培表与伏特表内阻对测量结果的影响，那么学生就会发现无法消除误差的事实，在此基础上就会提出“哪一种接法误差较小”“设计怎样的测量电路可以消除因电表内阻引起的误差”等问题，那么学生的自主发展性學习则由此开始。其次是引导学生思考如何解决所提出的问题。如对于“哪一种接法误差较小”的问题，教师就可以引导学生借助思维导图，从内接或外接两方面进行思考：内接或外接各受哪一种电表内阻的影响？偏大还是偏小？电表的阻值大小对误差有怎样的影响？若安培表与伏特表的内阻分别为0.1Ω和10kΩ，待测电阻约10Ω，为减小误差，应选用哪一种接法？待测电阻约为200Ω呢？确定安培表接法的一般依据是什么？……在思维导图的引导下，不同的学生会有不同的思考选点，其中分析和解决问题的方法也有所不同，随着思考的深入，学生的探究意识也会不断地得到强化，思维潜能也会得到一定的开发。这就是借助思维导图引导学生延伸思考的教学效益。

思维导图是一种心智导图，其作用是为思维引航，至于思维的品质，它是在训练中逐步提升，会由思维的片面性逐步过渡到全面性，也会由思维的浅显性发展为深刻性，更会由常规性思维突破跃升为创造性思维，这就是思维导图用于课程教学价值所在。

思维导图是用图文形式来表示人们的思维过程，而举例方面，本文仅作文字阐述，没有给出相应的导图示例，其原因有二：一是学生的思维内容不一，玉石兼有，难以示例;二是担心插入导图示例会增大文本的篇幅。在此特作说明。

参考文献：

[1]赵国庆.小学思维训练：思维导图[M].北京：北京师范大学出版社，2015（7）：8-9.

[2]朱文斌.思维导图在初中物理教学中的运用[J].学子：理论版，2017（6）：1.

作者简介：

施跃明，福建省三明市，福建省三明市三元区教师进修学校。