思维导图在初中物理解题中的应用

张 程

(无锡市辅成实验学校,江苏 无锡 214001)

思维导图是一种图形化、视觉化的高效思维工具,结合逻辑、顺序、文字、图像、颜色、空间、整体等要素,可以将各种知识和信息简化成一张图表.教师在指导学生使用思维导图时,要运用新颖有趣的教学方法,让他们在不断练习中不仅学会如何绘制思维导图,更能从中锻炼物理思维,进而提升物理学科核心素养.

1 找准思维导图中心,挖掘题目枝干

在解物理题目时,我们首先要做的就是读题,解析题目的枝干是什么含义,涉及到什么方面的知识,这样才能在解题时熟练调用知识,所以在列思维导图时,就要对着题目找准知识中心,由中心发散,由点到面,这样才能更好地梳理思路解决问题[1].

例1一辆汽车以20 m/s的速度行驶了10 s,求汽车一共行驶了多少路程?首先,教师要带领学生一起找准导图的中心,教师可以提问:“同学们知道这道题目在考我们哪一块的知识吗?”学生可以很快回答出这道题目主要考查的是物体运动问题,所以他们就要先将“物体运动问题”写在导图的中间.找出中心后,教师引领学生继续读题,让他们找出题目中已知的条件和待求的量,作为中心的两条支线.在“已知”这条线中,学生将题目语句提炼成一个个物理量,如“汽车以20 m/s的速度”就可以写成“汽车运动速度v=20 m/s”,“行驶了10 s”写成“行驶的时间t=10 s”;在待求这条线中,学生就要写上未知的量,即“汽车行驶的路程s=?”在这道题目中,他们要快速回忆物体路程的运动公式,即s=vt,并将其列入已知这条支线中(见图1),在思维导图的指导下,学生即可在题目下方写出正确答案:s=vt=20×10=200 m.这道题目由运动问题这个中心点发散到时间、速度、路程等要素,又由这些要素汇聚成运动问题,学生掌握思维导图的画法,便可以快速解答.

图1 树形思维导图

在主观解答题中,以思维导图理清题干是一种重要的方法,在客观选择题中,这种方法更是快速高效,除了题干可以提供许多信息,有时题肢也能提供重要的解题信息,学生将这些信息整理在已知的支线中,会得到意想不到的收获,并且快速得到解题思路.

2 划分思维导图层级,反向解决问题

思维导图简单清晰的一个重要原因是层级分明,遇到稍微复杂的物理题目,学生往往会出现抓不住重点问题,有时感觉有效信息很少,有时感觉有效信息过多,不知从何下手,此时,一张层级分明的思维导图就能解决问题.教师可以打破固定思维模式,利用思维导图教授学生反向解决问题.

例如,在物理电学实验题中,一般题目会给出背景、实验数据、实验步骤等,让学生根据这些信息进行计算.

例2小明在实验室选择了符合实验要求的器材探究“通过电阻的电流与电阻两端电压的关系”,并画出实验电路图.他的实验步骤如下:

①按照电路图连接电路;

②调节电阻箱的阻值为R1,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,用电压表测量R1两端的电压U1、用电流表测量通过R1的电流I1,将R1、U1、I1的测量数据记录在表格中;

③断开开关S,调节电阻箱的阻值为R2,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片到另一位置,用电压表测量R2两端的电压U2、用电流表测量通过R2的电流I2,将R2、U2、I2的测量数据记录在表格中;

④仿照上述步骤,改变4次电阻箱的阻值R,用电压表测量R两端的电压U、用电流表测量通过R的电流I,将R、U、I的测量数据记录在表格中.

根据以上叙述,回答下列一系列问题.这样的综合题题目的信息量非常大,此时根据题目列出的信息正向绘制思维导图不太实用,教师可以反向教学,先让学生将这方面的知识以思维导图的的方式列出来,再去用题目对应知识来解决,这样就会简单明了.首先,这个题目涉及到的知识是电学实验知识,教师引导学生将这类问题先分为四个层级.第一层级:一是分析电压、电流、电阻的关系,二是用电流表与电压表测量电阻,三是测定灯泡功率;第二层级:实验的目的,即由电流与电压、电阻的关系推导出欧姆定律;第三层级:实验原理;第四层级:操作步骤.按照这样的层级列好思维导图(见图2),学生在解题时只要对应题目找到其相关的方面,就可以调动这一层级的知识,不用受其他因素的干扰.

图2 多重流程思维导图

随着物理知识越来越复杂,很多题目在解答时不局限于一个点,而在于整个面,它可以涉及多个知识点,看起来十分繁琐,但其实抽丝剥茧后就可以发现,这些错综复杂的题目还是得回归到最基本的模型.反向解题,先列出层级分明的思维导图,再根据导图调取知识即可化繁为简.

3 优化思维导图细节,汇总解题知识

思维导图是可以重复利用的资源,解题前列出的思维导图起到辅助解题的作用,解完题之后这些导图就成为总结复习的资料[2].此后遇到类似的问题时,学生可以不断添加知识点,优化导图细节,更好地汇总解题知识,每次添加与完善都是复习的过程,可以帮助学生不断巩固,提高知识运用的熟练程度.

例3在一个斜面上,已知木箱A重G=400 N,工人用F=75 N的拉力,将木箱从斜面底部匀速拉到顶端,斜面长s=4 m,斜面高h=0.5 m,求:(1)斜面的机械效率;(2)所做的额外功.这道题考的是物体运动受力与做功的问题,根据思维导图从上到下列出已知信息:木箱重G=400 N,拉力F=75 N,斜面长s=4 m,高h=0.5 m,有用功W=Gh,总功W总=Fs,机械效率为W有用/W总×100%,未知是斜面的机械效率和所做的额外功.绘制思维导图如图3,解题后,学生就可以进行提炼,将其中通用的知识点单独列出来,重新整理成一个新的思维导图,如这道题目中机械效率的公式、有用功的求法以及额外功的求法等,当然在整理的时候也要注意细节,如最简单的公式概括在一个大括号内,需要进一步推导的公式概括在一个括号内,有多种计算方法的量概括在一个括号内,并且在标记的时候根据知识点的难易程度和自己的记忆程度用不同颜色的笔标注出来.以这张思维导图为基础,此后再遇到类似却又有其他知识点的题目,学生就可以不断添加标注,将其汇总在一起.如在一道类似的题目中,多加了一小问,求木箱与斜面之间的摩擦力,学生就要在导图中增添摩擦力有关的知识点,当然,为了突出重点,可使添加的知识点更加明显,教师要教授学生一些绘制思维导图的细节优化方法,如圆圈式、气泡式、树形图、桥状图等.

思维导图的绘制不是简单叠加的过程,教师要引领学生学习思维导图的绘制形式,重难点标注方法,优化导图细节,以帮助他们绘制思维导图时条理更加清晰,在不断优化的导图中复习巩固,解题时才会更加游刃有余.

总之,初中物理知识对于学生的思维框架构建以及知识点连接有很高的要求,学习绘制思维导图是锻炼他们这些能力最好的方法[3].学生要将解题与思维导图紧密结合,用思维导图指导解题,由解题不断优化思维导图,以达到巩固复习的效果.在思维导图绘制的过程中,学生解题的效率和能力自然会得到提升,攻克物理难题的信心也会倍增,同时养成独立思考和举一反三的好习惯,从而提升学科素养.