智慧脑图在高中物理专题教学中的应用研究

摘  要  开展物理专题教学要做好资源整合、知识归纳、逻辑推理等工作，而思维导图作为可视化的学习工具，能够直观展现物理专题内容的知识重点、逻辑结构，满足物理学科核心素养的发展要求。乘着智慧校园建设的东风，将思维导图升级为集导图、视频、文本、习题、讨论区为一体的智慧脑图，既可辅助教师开展日常课堂教学，也方便学生课后复习自学，是推动物理学科教学发展新的生长点，也将是助力智慧校园建设的新举措。

关键词  智慧校园；思维导图；智慧脑图；核心素养；高中物理专题教学

中图分类号：G633.7    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）07-0043-04

0  引言

教育信息化、网络化、智慧化成为实现时代教育变革，推进教育现代化的有力抓手。当前，智慧校园建设方兴未艾，智慧课堂教学稳步推进，智慧学校基础软硬件设施建设不断推进，基本实现在校师生人手有终端、教学有智慧的良好局面。然而，智慧校园建设还有很大的进步空间，教育同仁还需扑下身子，努力钻研智慧教育。蓬勃发展的互联网产业以物理学的发展为先导，而作为高中核心课程之一的物理学科理应把握时代变革的脉搏，接轨科学技术前沿，拥抱移动互联，积极推动物理智慧教学；同时，注重融合传统教学手法，大胆创新，勇于探索智慧教学新模式，为智慧校园建设贡献力量。

思维导图是可视化的物理教学辅助工具，无数学者不断地研究、探索和优化，使其符合高中学生认知规律，帮助学生理清知识脉络，实现物理知识点的有效衔接，尤其对于科学化、系统化、全面化要求较高的高中物理专题学习优势明显。新时期，不仅要利用思维导图促进高中物理教学再提升，更要与时俱进，紧随物理教学的发展步伐，升级思维导图教学模式，形成智慧脑图，助力物理专题教学高效开展。

1  思维导图潜在优势能够满足高中物理教育教学的目标要求

1.1  思维导图的自身特质能够引导学生物理学科核心素养的养成

物理核心素养主要由物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面构成，绘制思维导图的过程能够在无形中培养学生物理核心素养[1]。思维导图以知识要点为节点，通过树状类图形将新知识与旧知识建立紧密联系，深化学生对物理核心概念的理解和物理原理的灵活应用，强化学生对物理观念的认识。在构建思维导图的过程中，不是对物理知识或概念简单罗列，而是要根据物理知识内在的逻辑关系、因果关系、递推关系等条件，循序渐进地对所学知识进行推理论证，帮助学生理顺知识点、概念间的内在规律与联系，提高学生科学思考和解决问题的能力，培养学生的科学思维。在绘制思维导图时，要求学生能够收集、处理物理信息，分析、解决绘制过程中遇到的问题。学生可以独立思考，也可以组成团队，发挥团队力量共同绘制导图，对物理问题开展科学探究。制作思维导图时，学生应当秉持严肃认真的态度，不能把绘图当作游戏，而应该把探寻科学本质当作绘图动机，自觉养成科学的态度与责任[2]。

1.2  思维导图能够辅助学生参与高中物理专题学习

设计高中物理专题教学时，要依据知识点属性进行归纳提炼，整理成同一性质特征的主题单元教学课程。开展教学时，既可以针对学生必须掌握的重难点，也可以针对学生已经学过的知识进行复习强化，帮助学生解决学习过程中遇到的困难与问题，为学生梳理知识、查漏补缺，从而引导学生构建物理学习的知识框架[3]。思维导图最大的优势就在于能够梳理知识，帮助学生在脑海中形成对物理知识全面、系统的理解，在大脑中勾勒思维图像。结合物理思想绘制出来的思维导图，课程重难点突出，知识脉络清晰，既可以用作新课教学，帮助学生记忆新知识，也可以用于复习，帮助学生温故知新，消化吸收学过的教学内容。同时，思维导图中还可以附录一些物理专项习题，指导学生开展针对性练习，巩固所学知识，强化物理原理的应用。思维导图的特性符合学生物理专题学习的需求，结合传统教学手段，能够提升高中物理专题教学效率，增强学生大脑活力，发散学生思维，成为专题教学的辅助工具[4]。

1.3  思维导图具备升级为智慧脑图的软硬条件

传统思维导图多是要求学生手绘、书写知识要点，从而构建知识脉络，形成辅助学生理解与记忆的思维图像。虽然传统思维导图结构紧密、形象直观，但是功能略显单一、不够立体多样。而设想升级形成的智慧脑图，则强调借助智慧校园建设平台，运用移动互联的创新技术，打造集聚文字、图片、声音、视频、软件等多重元素的综合化、立体化、智慧化的思维导图，帮助学生多角度、广视野学习物理知识，辅助教师开展物理授课。当前，智慧校园建设历经资金投入、技术加强、教师培训、实践教学等关键环节，软硬件得到显著提升，实现了教师、学生人手一部平板电脑，同时合作企业为学校开展智慧课堂教学提供技术服务与后勤保障，具备将思维导图升级为智慧脑图的信息技术条件。

在信息化教学领域，高中物理学科经过多年深耕，积累了大量在线资源，包括教学设计、多媒体课件、习题试卷、答疑解析、教学视频等丰富网络素材；并且诸如智学网、网易云课堂、学科网、省级基础教育资源应用平台等各大网络教学媒体如火如荼地发展，为智慧脑图的开发绘制提供了保障。

2  智慧脑图在物理教学中的应用策略

2.1  引导学生运用平板APP独立绘制智慧脑图

智慧校园建设为每一位学生提供硬件保障，学生人手一部平板电脑，方便运用平板APP绘制智慧脑图。应用市场可选择的思维导图软件种类繁多，支持PC、手机、平板多场景使用，操作便捷。常用的思维导图绘制APP有XMind、MindMaster、Mind-Line、印象笔记等，这些软件在应用市场可以直接下载。各类软件都提供使用说明，有利于学生快速掌握应用技巧。教师只需要引导学生把物理知识、思想、原理绘制在一张图中即可，形成符合学生理解的简易版智慧脑图。下面借助XMind软件，以“万有引力与宇宙航行”这一专题为例，一起探究思维导图绘制，智慧脑图如图1所示。

打开XMind软件之后创建一个“万有引力与宇宙航行”主题，然后以课时为分类标准，分别列出“行星的运动”“万有引力定律”“万有引力理论成就”“宇宙航行”四个子主题，随后在子主题后列出每节课的主要内容。比如“行星的运动”这一节主要讲述开普勒三定律，可以把开普勒三定律主要内容与公式展示出来，对需要重点突出的部分添加虚线或填充色彩强调标识，如开普勒定律的理想化处理方法，添加一条引导线。

在绘制智慧脑图时，需要注意一些事项。小标题分类方法很多，文中举例是以传统章节为分类依据，适合学生学习新知识时使用，而学生绘制时建议以具体需求为分类依据。例如：为了复习考试，可以以知识点为分类标准；为了查漏补缺，可以按照同类错题作为分类标准。教师在引导学生绘制智慧脑图时，一定要向学生多强调必须弄清知识点之间的联系，需要推导的公式应当亲自动手推一推，需要理解的定律要熟悉定律探究过程，避免学生机械地制作知识图。绘制智慧脑图时，学生要处理大量的文字与图片，耗费大量精力，这是得不偿失的。教师可以把教学设计、多媒体课件、测试习题分享给学生，学生可以使用教师分享的知识内容，按照自己的绘制思路和学习要求，直接复制粘贴形成自己的智慧脑图，减少不必要的工作量。

2.2  创作智慧脑图，助力智慧课堂教育教学

教师可以依据教学需要运用计算机绘制智慧脑图，从形式上看，这个脑图和传统思维导图没有太多差别，而教师要完成的任务就是丰富脑图内涵。脑图中每个知识节点背后都可以添加链接，点击知识节点就可以进入链接网页窗口，窗口中可以包含很多内容。例如：添加一些讲解知识点的视频，附带详细梳理知识点的教学设计，提供用于巩固知识点的专项练习。同时，还可以在窗口内部设置讨论区，让学生在讨论区发表言论，提一些关于知识点理解的疑难问题和改进意见，加强师生沟通交流，形成脑图反馈机制。脑图中还应注意数据搜集与统计，搜集学习情况、视频观看率、练习频次、疑难困惑等学生的使用信息，运用大数据分析学情，帮助教师针对学生开展个性化教学辅导。下面以“万有引力与宇宙航行”专题下“宇宙航行”为例，展示智慧脑图设计思路，如图2所示。

“宇宙航行”这节有三个知识重点，包括宇宙速度、人造地球卫星、多星模型，脑图要把这三个知识点的要点部分呈现出来，同时通过附带链接实现知识精讲。比如绘制宇宙速度脑图时，要阐述三个宇宙速度定义、意义、应用，当点击宇宙速度节点时可以打开链接窗口，里面包含宇宙速度视频精讲，视频内容可以是宇宙速度理论研究、宇宙速度与发射人造卫星、宇宙速度与逃离地球、太阳系等科普探究类视频。学生观看这些视频，可以丰富对宇宙的认知，激发探索宇宙的热情，塑造科学探究的精神；可以加强物理理论学习与科学实践联系，培养科学思维；可以鼓励有志学生努力学习，立下航天报国的志愿，升华科学态度与责任[5]。

宇宙速度脑图中要附录详细的教学设计、案例分析等文本，方便学生随时查看，强化学生对物理知识的识记与理解，深化学生对物理观念的认识。同时，后面还要附录宇宙速度相关习题，可以是典型例题，引导学生对知识的理解；也可以是高考真题，帮助学生熟悉高考考查要点；还可以是创新题型，用来提高学生解决新问题的能力。一系列精心准备的习题，能够很好地巩固学生所学知识。通过添加微视频、教学文本、课后习题、讨论区，思维导图不再是孤立的图片，而是一幅立体式、多功能、可互动的智慧脑图，带给学生逻辑性、系统性的学习体验。

2.3  多方通力合作，助力智慧脑图开发与应用

开发智慧脑图的理论研究、资源储备等条件已经成熟，教师、企业、学校要通力合作，落实智慧脑图构建。教师作为教学实践的主体，绘制智慧脑图的主要责任人，需要参与智慧脑图绘制全过程，完成导图绘制、视频编辑、文本上传、习题精选、讨论答疑等任务。企业需要协助教师搭建网页平台，提供视频输入接口、文本展示窗口、习题推送服务、讨论区管理等，把以往积累的教学资源充分利用起来，将智慧脑图构建融入智慧校园平台建设中，实现自身创新进步。学校是智慧校园建设的主力军，智慧脑图发展离不开学校的支持。学校应主动拥抱创新，积极为智慧校园建设贡献力量，把智慧脑图构建作为智慧课堂建设新的突破口，积极动员教师参与探究，鼓励学生学习智慧脑图，促进智慧校园建设取得创新突破。相信教师、企业、学校共同发力，定能实现智慧脑图促教学的良好局面。

3  结束语

智慧脑图作为思维导图的升级版，能够发挥思维导图的优势，高效利用以往储备的教学资源，形成综合性、智慧性的物理学习辅助工具，带给学生全方位、立体式的学习体验，有效促进高中物理专题教学。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2] 陆永华.指向物理核心素养的“主线”深度教学实践研究： 以电磁感应单杆模型微专题复习为例[J].物理教师，2020，41（9）：19-23.

[3] 涂后胜.高考物理复习专题设计的探讨[J].中学物理，2013，31（19）：26.

[4] 艾静，熊建文.思维导图在高中物理综合性问题分析中的应用[J].物理教师，2013，34（9）：28-30.

[5] 张文卿.运用思维导图开展高中物理单元教学设计[J].物理教师，2017，38（11）：9-14.

*项目来源：蚌埠市2020年“高三教育教学质量提升研究”专项课题“高三物理专项题型深度讲评策略研究”（项目编号：〔2020〕ZX044）。

作者：闫翔，蚌埠第三中学，中学二级教师，研究方向为信息技术在高中物理教学中的应用（233000）。