物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)建

姜玉梅　周悅羚　解志秀

[摘 要]網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用還處于起始階段。文章結(jié)合九年級物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，闡述了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖構(gòu)建的五個(gè)原則。

[關(guān)鍵詞]網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 科學(xué)性原則 簡明性原則 整體性原則 適度性原則

[中圖分類號] G633.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 16746058（2015）080063

國外已將概念圖應(yīng)用于教學(xué)，并使之成為了一種有效的教學(xué)工具。從20世紀(jì)60年代發(fā)展至今，對概念圖的研究已經(jīng)比較成熟，成果也頗為豐富?？偟膩碚f，國外對概念圖的研究可以概括為以下幾個(gè)特點(diǎn)：1）教學(xué)功能從評價(jià)工具發(fā)展為教學(xué)技能與教學(xué)策略；2）繪制技術(shù)由手工繪制發(fā)展為軟件制作；3）應(yīng)用領(lǐng)域由科學(xué)學(xué)科向其他學(xué)科和社會(huì)應(yīng)用發(fā)展。

我國從20世紀(jì)90年代未開始研究概念圖在教學(xué)中的應(yīng)用，起步較晚，還處于介紹、引進(jìn)階段，港臺地區(qū)則相對較快。但我國近年來與概念圖相關(guān)的論文和著作越來越多，如：廣西師范大學(xué)出版社在2007年出版了中學(xué)階段各個(gè)科目的概念地圖和圖析題典，對中學(xué)知識進(jìn)行系統(tǒng)化的基本整理；胡小勇在2008年出版了《概念圖教學(xué)實(shí)訓(xùn)教程》系統(tǒng)地介紹概念圖應(yīng)用于教學(xué)的理論和方法。由此可見概念圖的研究已經(jīng)引起我國越來越多專家學(xué)者的注意。

我們提出的物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖作為知識結(jié)構(gòu)圖中的一種，與傳統(tǒng)的概念圖等知識結(jié)構(gòu)圖有著較大的區(qū)別。它是一種圖像化的視覺表達(dá)手段，但不同于一般概念圖的簡單概念呈現(xiàn)，而是將公式、單位、規(guī)律等多種物理元素加入節(jié)點(diǎn)定義中，使圖像能夠表示更豐富的物理內(nèi)涵；同時(shí)它又兼具復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)[1]的特性，擁有數(shù)據(jù)分析、定量理論研究的功能?；谶@樣的兩項(xiàng)特性，物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖除了能夠?qū)⑽锢碇R圖像化呈現(xiàn)，幫助教師、學(xué)生快速梳理章節(jié)內(nèi)容外，還能夠讓教師依據(jù)物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的分析，找出相互關(guān)聯(lián)的知識點(diǎn)，串連成知識講授脈絡(luò)。物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖能夠更準(zhǔn)確地表示出物理知識及其中包含的內(nèi)在聯(lián)系，幫助教師更好地梳理物理知識，從而更有效地優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。因此，要做到教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，首先要構(gòu)建物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。下面，將詳細(xì)介紹物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的概念及構(gòu)建。

一、物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的概念

物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖是在概念圖[2]的基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展得到的一種知識結(jié)構(gòu)圖。

首先，從其功能和結(jié)構(gòu)看，物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖不僅能夠像其他類型的知識結(jié)構(gòu)圖[3]一樣，將某個(gè)領(lǐng)域的知識圖像化，以視覺圖像的方式呈現(xiàn)出來，同時(shí)，它還具有復(fù)雜的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這也就意味著，教師可以利用網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的相關(guān)知識，對物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖中的拓?fù)鋮⒘窟M(jìn)行計(jì)算和分析，進(jìn)而開展更多的教學(xué)實(shí)踐和研究工作。

其次，從物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)成要素看，它有三個(gè)必不可少的組成要素，分別是節(jié)點(diǎn)、連接邊以及連接詞。

（1）節(jié)點(diǎn)。除了包含基本的物理概念之外，物理公式、物理符號、物理規(guī)律以及其他的物理術(shù)語[4]都可以作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。對于節(jié)點(diǎn)，研究者可以給它們賦予一定的權(quán)值，即點(diǎn)權(quán)，以表示各節(jié)點(diǎn)的重要程度等含義。

（2）連接邊。在不同節(jié)點(diǎn)間，如果存在著聯(lián)系，那么兩節(jié)點(diǎn)間必然存在連接邊將它們聯(lián)系在一起。和點(diǎn)權(quán)類似，連接邊也可能存在邊權(quán)，它表明了節(jié)點(diǎn)間聯(lián)系的重要程度或緊密程度等含義。

（3）連接詞。不同節(jié)點(diǎn)間的聯(lián)系，需要在連接邊間用一個(gè)詞或短語進(jìn)行準(zhǔn)確描述，使節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系能一目了然。這樣的詞或短語就是連接詞。

因此，簡單地說，物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖是由節(jié)點(diǎn)、連接邊、連接詞構(gòu)成的。

二、物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)建及實(shí)例分析

在物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)建過程中，主要需遵循五個(gè)原則，以確保物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的準(zhǔn)確、正確、明了等特點(diǎn)，使研究者能夠清晰、快速地掌握圖中的節(jié)點(diǎn)及各節(jié)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)情況。下面，將對構(gòu)圖的五個(gè)原則進(jìn)行詳細(xì)闡述，并通過九年級物理中的一些實(shí)例來分析說明。

1.學(xué)科特點(diǎn)的體現(xiàn)——科學(xué)性原則

物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖作為表示物理知識的工具，就必須遵循物理學(xué)本身的特點(diǎn)，即科學(xué)性。物理學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)性，要求物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖中所呈現(xiàn)的物理知識在表述時(shí)必須正確、準(zhǔn)確，符合客觀事實(shí)。而構(gòu)圖中的科學(xué)性原則，除了學(xué)科本身的科學(xué)要求之外，還包括符合學(xué)習(xí)者認(rèn)知規(guī)律的科學(xué)性。

具體而言，以九年級物理中“力”的概念為例。由于九年級的學(xué)生在認(rèn)知水平上還處于主要依靠形象感知的階段，對于“力”這樣比較抽象的概念，在認(rèn)知上可能會(huì)產(chǎn)生一定的困難。所以，如圖1所示，在構(gòu)建“力”的概念時(shí)，可以經(jīng)由“力的作用效果”這樣一個(gè)能夠具體感知的節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建得到“力”的概念圖，從而讓學(xué)生理解、掌握“力”的概念。這樣的構(gòu)建，既滿足了物理學(xué)本身的科學(xué)性，同時(shí)也符合了從學(xué)生的認(rèn)知水平出發(fā)進(jìn)行意義構(gòu)建的科學(xué)性。

2.清晰明了的要求——簡明性原則

在構(gòu)建物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖時(shí)，除了遵循首要的科學(xué)性原則之外，還應(yīng)當(dāng)遵循簡明性的原則。顯然，要將大段的物理原理或物理規(guī)律“翻譯”成簡單的圖形語言，讓研究者能夠簡潔迅速地掌握其中的內(nèi)涵，就需要有一個(gè)簡潔明了的物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。具備了簡明性的物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，能夠幫助教師優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。

以九年級物理中“運(yùn)動(dòng)”和“靜止”這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念的闡明過程為例，具體了解一下物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的簡明性原則。對比圖2和圖3可以看出，同樣是闡明“運(yùn)動(dòng)”和“靜止”的概念，圖2中運(yùn)用了6條連接邊才完成概念的闡述，而圖3中僅通過2條連接邊就達(dá)到了闡明的目的，并且，更加準(zhǔn)確地指出了判斷物體“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”的標(biāo)準(zhǔn)是相對于參照物的位置是否發(fā)生了改變，讓人可以簡潔明了了解、掌握物理知識。

依前所述，物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的簡明性有助于物理知識簡潔、準(zhǔn)確地呈現(xiàn)，提高學(xué)習(xí)效率。

3.信息完整的保證——整體性原則

由于物理科學(xué)所涉及的內(nèi)容相當(dāng)廣泛，各個(gè)章節(jié)中的知識都只是整個(gè)物理學(xué)中的一小部分，就好像僅是整個(gè)物理“機(jī)器巨人”身上的一個(gè)小零件一般。在認(rèn)識了各個(gè)零件之后，只有將它們整合起來，才能夠領(lǐng)略到物理的全貌。因此，教師在構(gòu)建物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖時(shí)，需要注意整體性原則，這樣才能更好地優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，保證學(xué)生可以更好地理解物理。

以九年級物理中的“速度”概念的構(gòu)建為例，可以了

解到物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的整體性原則。如圖4所示，在學(xué)習(xí)“速度”概念之前，學(xué)生已經(jīng)分別學(xué)習(xí)了“時(shí)間”、“路程”以及“機(jī)械運(yùn)動(dòng)”等概念，這些概念之間貌似并沒有關(guān)聯(lián)，但通過“速度”的學(xué)習(xí)，利用整體性原則，找出各節(jié)點(diǎn)間的聯(lián)系，就能夠?qū)⑦@幾個(gè)概念聯(lián)系在一起，從而形成一個(gè)整體知識，讓學(xué)生可以進(jìn)一步了解、掌握知識。

從前面敘述可以看出，物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的整體性原則能夠保證物理知識間的信息完整性，避免遺漏知識間的內(nèi)在聯(lián)系，有利于學(xué)生更好地掌握物理知識。

4.學(xué)習(xí)層次的體現(xiàn)——適度性原則

物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)建不僅要保證知識信息的完整無缺，也要確保呈現(xiàn)的知識不能超出學(xué)生的認(rèn)知程度。即物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)建應(yīng)遵循適度性的原則。

同樣是以九年級物理中“速度”概念的構(gòu)建為例?！八俣取睆钠涫噶啃詠碚f，是一個(gè)矢量。也就是說，“速度”是具備大小和方向兩個(gè)要素的，即“速度”與“大小”、“方向”都是存在聯(lián)系的。這些聯(lián)系本該在物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖中表征出來，但由于九年級階段不要求學(xué)生掌握“速度”的矢量性質(zhì)，所以如圖4所示，在構(gòu)建物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖時(shí)，遵循適度性原則，并不將“速度”的矢量性體現(xiàn)在圖中。

由此可見，在構(gòu)建物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖時(shí)，應(yīng)注意適度性原則，教師的教學(xué)會(huì)讓學(xué)生能夠更加恰當(dāng)?shù)赝瓿刹煌A段的學(xué)習(xí)要求。

5.圖像表征的特性——美觀性原則

物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖作為一個(gè)圖像化的表征工具，如果呈現(xiàn)出一個(gè)混亂、無序的狀態(tài)，那么將可能使研究者無法準(zhǔn)確地獲取圖中蘊(yùn)含的知識。也就是說，在構(gòu)建物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖時(shí)應(yīng)注意美觀性原則。

以九年級物理中“長度”與“時(shí)間”這一部分的物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖為例，由于該部分的知識節(jié)點(diǎn)和連接邊較多，使物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的閱讀產(chǎn)生一定的困難。對照圖5和圖6可以發(fā)現(xiàn)，圖5中的內(nèi)容顯得較為雜亂無章，影響研究者了解其中包含的物理內(nèi)容，而相比之下，圖6中的物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖就顯得較為美觀，能夠讓人清晰明了地領(lǐng)會(huì)到其中的知識，有利于教師理清知識間的聯(lián)系。

因此，物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的美觀性原則，同樣是確保教師能夠準(zhǔn)確掌握知識內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

三、結(jié)束語

綜上所述，物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖是一種能夠?qū)⒅R進(jìn)行圖像化表征，同時(shí)具備拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的知識結(jié)構(gòu)圖。為了充分發(fā)揮物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖應(yīng)有的作用，更加有效地輔助教師完成教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化工作，在構(gòu)圖時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循上述五個(gè)原則。讓物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖以科學(xué)、簡明、完整、適度、美觀的形式，幫助教師進(jìn)行相關(guān)物理知識的梳理，達(dá)到優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)的目的。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1]汪小帆，李翔，陳關(guān)榮.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006：9～10.

[2]希建華，趙國慶.“概念圖”解讀：背景、理論、實(shí)踐及發(fā)展——訪教育心理學(xué)國際著名專家約瑟夫·D·諾瓦克教授[J].開放教育研究，2006，12（1）：4～8.

[3]徐晨紅，蔡亞萍.概念圖、思維導(dǎo)圖和思維地圖的辨析[J].科教文匯，2010（11）：101～108.

[4]中國標(biāo)準(zhǔn)研究院.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10112959術(shù)語工作原則與方法[S].1999.

（責(zé)任編輯 易志毅）