高中物理概念图教学提升思维深刻性品质的研究

陈栋梁

（江苏省苏州市吴江盛泽中学，江苏苏州 215228）

引言

概念图的应用是美国康奈尔大学诺瓦克教授在奥苏贝尔所提出理论的基础上开发出的。概念图是一种知识以及知识之间的关系的网络图形化表征，也是思维可视化的表征[1]。诸多研究证明，概念图能有效促进学习者的抽象及创新等高级思维能力的形成。

一、概念图和物理思维品质的特征

概念图是指以图解的方式，直观地、结构化地描述概念、规律等相关内容之间相互关系的一种图。诺瓦克指出，概念、命题、交叉连接和层级结构是概念图的四个图表特征。

思维的深刻性是一切思维品质的基础。思维的深刻性是指思维活动的广度、深度和难度，集中表现在善于深入思考问题、抓住事物的规律与本质、预见事物的发展进程。因此，思维深刻性的指标集中在概括能力和逻辑推理能力上。基于此，本文重点讨论以高中物理概念图教学提升思维深刻性品质的策略。

二、高中物理概念图教学促进思维深刻性品质的策略

大量教学实践研究表明，教师应用概念图教学，可以培养学生善于抽象概括、深入思考、逻辑推理、归纳总结、预测和判断等能力。

（一）应用概念图教学，使学生学会抽象概括物理概念和物理规律

“加速度”是高一学生进入高中后，第一个需要掌握的非常抽象的概念，也是必修1 物理中一个非常重要的概念。但是由于其抽象性特征，大部分学生难以全面、深刻地理解其概念。教师采用如图1所示概念图逐步展开教学，可以帮助学生概括和总结“加速度”的概念、公式及物理意义。首先，教师可以通过图片展示从“北京”到“重庆”的路线图，说明沿不同路径，初位置和末位置相同，即位置改变相同，但时间不同，从而引出用“单位时间内位置的改变量”来描述物体位置变化的快慢，即运动的快慢，就是“速度”概念的内涵。其次，教师可以利用图片展示三辆赛车启动的画面。启动后，三辆赛车的速度都发生改变，但相同时间内，速度变化不同，说明三辆赛车的启动性能不同。这时，教师可以引导学生思考“用什么办法来比较三辆赛车的启动性”，从而引导学生总结概括“加速度”的公式、内涵及物理意义。

图1 “加速度”概念图

（二）应用概念图教学，使学生学会深入思考物理问题

在学习“机械能守恒定律”时，学生往往难以理解机械能守恒定律的内涵及条件，归根结底是因为没有从本质上理解牛顿第二定律、势能、动能、机械能及功能关系的内涵及内在联系。所以，在进行本课教学时，教师可以采用“机械能守恒定律”概念图，用流程图来展示思维的逻辑过程。

由牛顿第二定律出发，对时间积分就是动量定理，对空间位移积分就是动能定理，然后引入势能和机械能的概念图，从而使动能定律转化为功能关系，并由此得出机械能守恒定律。如此，学生便能理解各功能关系之间的内在联系，并掌握知识的来龙去脉，从而深入理解相关概念。

（三）应用概念图教学，使学生学会逻辑思维推理物理规律

在教学时，教师采用类比的方法，往往能培养学生类比推理的能力，从而使学生逐步学会运用逻辑思维推理物理概念和物理规律[2]。例如，在“电场强度”教学中，教师可以应用概念图进行类比教学，通过水的“密度”的比值定义，类比迁移到电场的力学性质、“电场强度”的比值定义，从具体到抽象，逐步提高学生的逻辑推理能力。

（四）应用概念图教学，使学生学会归纳总结物理概念和规律

作为当前高中物理课堂教学的常见课型之一，复习课若能应用概念图，即可实现学生对于学科概念及规律的有效把握。

例如，在复习“电场”这一章节内容时，教师可引入复习归纳概念图进行课堂教学：电场的核心内容囊括三个“二”，也就是二定律（电荷守恒与库仑定律）、二性质（电场的力学与能的性质）、二应用（电容器和带电粒子在电场中的运动）。教师用概念图对这些规律加以归类，有利于学生迅速掌握相关知识。

又如，在复习“电磁感应”这一章节内容时，教师可将整章节内容用概念图做如下归纳：“三大基础”与“三大应用”。其中，“三大基础”为产生电子感应现象的条件、感应电动势（或感应电流）方向与大小。基于以上所形成的五个方面的应用为等效电路、动力学分析、图像分析、能量问题、自感和互感。这种归纳能使看起来显得凌乱的概念与规律形成一个有机整体。学生也能借此搭建完善的知识框架。

由此可见，通过类似的章节复习中的归纳总结训练，教师可以有效地培养学生的归纳总结能力。

（五）应用概念图教学，使学生学会预测和判断物理问题的发展

“电势”是在电场中通过比值定义，明确提出的概念；但“引力势”并没有在书本中明确提出。教师通过“电势、引力势”的概念图进行类比教学，可以使学生在已知熟练“电势”定义的基础上，进行逻辑推理和判断，理解“引力势”的比值定义。用已知的物理知识去预测和推断未知的物理知识，是解决物理问题的高层次阶段[3]。而教师应用概念图教学，可以有效地培养学生预测和判断的能力。

结语

概念图教学的研究已经深入各个学科教学领域，同时，概念图教学在促进学生思维品质提升方面具有重要作用。新一轮课程改革提出的核心素养的核心要素之一，就是“科学思维”，所以概念图教学必将焕发出新的生命力。