淺析思維導(dǎo)圖在物理教學(xué)中的運(yùn)用

摘要：思維導(dǎo)圖是一種心智導(dǎo)圖，在促進(jìn)人們思維素養(yǎng)形成方面，不僅能引導(dǎo)人們?nèi)绾嗡季S，而且能提升人們思維的全面性、嚴(yán)密性、深刻性、發(fā)散性等思維品質(zhì)，對(duì)開發(fā)人們的思維潛能有著特殊的功效。思維導(dǎo)圖在物理教學(xué)中的運(yùn)用：引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，孕育思維智慧;引導(dǎo)解題構(gòu)思，提升分析能力;引導(dǎo)知識(shí)梳理，促進(jìn)貫通理解;引導(dǎo)延伸思考，強(qiáng)化探究意識(shí)。

關(guān)鍵詞：思維導(dǎo)圖;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);解題構(gòu)思;知識(shí)梳理;延伸思考

思維導(dǎo)圖，指以某個(gè)主題為核心進(jìn)行聯(lián)想，同時(shí)用文字、符號(hào)、線條、圖形等形式來簡(jiǎn)要表示各級(jí)主題之間的關(guān)系或作用的形象化語言。

思維導(dǎo)圖，作為一種思維語言工具，它用于課程教學(xué)，不僅能促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶與理解，而且對(duì)發(fā)展學(xué)生的思維素養(yǎng)有著很好的作用。本文就思維導(dǎo)圖在初中物理教學(xué)中的運(yùn)用，談?wù)剛€(gè)人的認(rèn)識(shí)。

一、 引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，孕育思維智慧

物理是以觀察和實(shí)驗(yàn)為主要研究方法的學(xué)科，規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、概念的建立、知識(shí)的形成等都離不開觀察和實(shí)驗(yàn)。尤其是實(shí)驗(yàn)，它既是科學(xué)探究的模擬，又是科學(xué)探究的重大突破，更是科學(xué)思維與方法智慧的集中體現(xiàn)。如阿基米德原理，人們不難發(fā)現(xiàn)物體浸沒水中的體積越大，受到的浮力就越大，但能作出“浮力大小等于排開的水重”的猜想就是人們科學(xué)探究的重大突破，進(jìn)而能設(shè)計(jì)巧妙的“排水”與“稱量”實(shí)驗(yàn)就是前人的科學(xué)方法與智慧的孕育過程。然而在實(shí)際的教學(xué)中，絕大多數(shù)教師僅是重視實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察與實(shí)驗(yàn)結(jié)論的分析，以形成知識(shí)結(jié)論為目標(biāo)落點(diǎn)，忽視了學(xué)生的思維啟迪與智慧孕育，這正是物理教學(xué)未能貫徹創(chuàng)新教育根本原因。

課程中的每個(gè)實(shí)驗(yàn)，它往往通過反復(fù)設(shè)計(jì)與不斷修正，是諸多科學(xué)家的智慧結(jié)晶。誠(chéng)然，要求學(xué)生要在課堂學(xué)習(xí)中來設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，似乎是天方夜譚。但作為在教師精心設(shè)計(jì)與指導(dǎo)下的課程學(xué)習(xí)，同時(shí)借助思維導(dǎo)圖，還是有可能引導(dǎo)學(xué)生突破實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)這個(gè)公認(rèn)的學(xué)習(xí)難點(diǎn)。如探究“平面鏡成像的特點(diǎn)”，設(shè)計(jì)怎樣的實(shí)驗(yàn)才能確定物與像的位置關(guān)系和大小關(guān)系呢？如果能借助思維導(dǎo)圖，那么學(xué)生就會(huì)抓住“確定物象位置關(guān)系”和“確定物象大小關(guān)系”這兩個(gè)主題進(jìn)行如下可能性的思維或聯(lián)想：

確定物象位置關(guān)系→確定物點(diǎn)與像點(diǎn)從而測(cè)量并比較兩者的距離→像在鏡后，看得見，摸不著，如何確定像點(diǎn)？→如果鏡面是毛玻璃，把手指放在像位置，那么就可以看到手指與像重疊，手指位置就是像點(diǎn);

確定物象大小關(guān)系→比較物與像的大小→把物體放在像位置來比較其大小;

針對(duì)上面的思維聯(lián)想，那么學(xué)生就可能會(huì)形成“使用毛玻璃觀察物像重疊”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。當(dāng)然，有的學(xué)生可能會(huì)聯(lián)想到“用照相機(jī)拍攝像來比較物象大小”，當(dāng)發(fā)現(xiàn)像會(huì)變小而否定，也可能產(chǎn)生“用紙嘗試描繪像”想法，實(shí)際又無法操作而放棄，等等。雖然其中的聯(lián)想對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)沒有產(chǎn)生直接的作用，但對(duì)開發(fā)學(xué)生的思維潛能與科學(xué)智慧的孕育卻有著不可否定的教育價(jià)值。

二、 引導(dǎo)解題構(gòu)思，提升分析能力

解題，指運(yùn)用知識(shí)采用一定的手段或方法來解答實(shí)際的問題。能否順利解題是課程學(xué)習(xí)中知識(shí)與技能目標(biāo)的重要方面，它不僅依賴于解題者對(duì)知識(shí)的理解與掌握，而且依賴于解題者對(duì)正確解題思路的形成或正確解題策略的制定，同時(shí)還取決于解題者對(duì)知識(shí)與方法的靈活運(yùn)用能力。解題構(gòu)思，就是指解題思路的形成或解題策略的制定?？梢?，解題構(gòu)思是解題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。就解題而言，思維導(dǎo)圖的作用是以問題為核心，開展對(duì)相關(guān)知識(shí)與方法的聯(lián)想或檢索，分析問題的背景與條件，找準(zhǔn)問題的癥結(jié)所在，在此基礎(chǔ)上形成正確的解題思路或解題策略。下面舉例說明：

題目：同一金屬材料制成兩個(gè)正圓錐體放置在水平面上，圓錐體的底面半徑r、高度h均不相等。關(guān)于圓錐體對(duì)水平面的壓強(qiáng)大小，下面說法正確的是（）

A. 底面半徑越大，壓強(qiáng)就越小

B. 圓錐高度越大，壓強(qiáng)就越大

C. 比值h/r越大，壓強(qiáng)就越大

D. 比值h/r越大，壓強(qiáng)就越小

知識(shí)與方法檢索：壓強(qiáng)大小→P=F/S或P=ρgh，前一個(gè)公式適用于分析固體的壓強(qiáng)，應(yīng)針對(duì)公式P=F/S對(duì)問題背景和條件進(jìn)行分析。題目沒有給出具體數(shù)據(jù)，不能直接計(jì)算大小，但從題目選項(xiàng)看，如果壓強(qiáng)大小由比值h/r決定，那么題目對(duì)h與r的大小必須給出明確的大小關(guān)系，然而題目未給出，故無法比較。由此可猜測(cè)：壓強(qiáng)僅與底面半徑或圓錐體高度這兩個(gè)因素中的某一個(gè)因素有關(guān)。

解題思路的形成：假設(shè)有關(guān)物理量，利用公式P=F/S來進(jìn)行邏輯推演。F=G，G=mg=ρVg=ρShg/3→P=F/S=ρgh/3，可見，圓錐高度越大，水平桌面受到的壓強(qiáng)就越大。選項(xiàng)B正確。

對(duì)于前面檢索到的公式P=ρgh，學(xué)生自然會(huì)聯(lián)想到這個(gè)公式是通過液柱這種假想模型而依據(jù)P=F/S推演得到的，雖然牽涉到底面積S，但F的展開式中也含有S，因此與S無關(guān)。在此基礎(chǔ)上如果學(xué)生再能進(jìn)行下面的比較思考：圓柱體的體積V=Sh，圓柱體體積為V=Sh/3，比值F/S也與S無關(guān)，那么他自然會(huì)借助公式P=ρgh對(duì)問題進(jìn)行直接判斷。

由上可見，上面的解題構(gòu)思過程，實(shí)質(zhì)就是分析能力的提升過程。

三、 引導(dǎo)知識(shí)梳理，促進(jìn)貫通理解

思維導(dǎo)圖是引導(dǎo)人們由此及彼進(jìn)行聯(lián)想與分析的思維工具，在課程知識(shí)梳理方面，它不僅能引導(dǎo)學(xué)生全面的回顧所學(xué)內(nèi)容，而且能較好地辨析其中的內(nèi)在聯(lián)系或從屬關(guān)系，促使學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容達(dá)到融會(huì)貫通性的理解和整體性的把握，從而形成知識(shí)系統(tǒng)化、技能熟練化、思維深刻化等良好的結(jié)構(gòu)性認(rèn)知。結(jié)構(gòu)性認(rèn)知的基本特征是穩(wěn)定性，它不會(huì)因新的內(nèi)容的增加而發(fā)生質(zhì)的改變，新的內(nèi)容只能充實(shí)并完善原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)性認(rèn)知，既便于學(xué)生的記憶，又便于學(xué)生在知識(shí)應(yīng)用中迅速地檢索并提起相關(guān)信息，從而促使學(xué)生在解決問題達(dá)到快捷化效益。

借助思維導(dǎo)圖引導(dǎo)知識(shí)梳理的教學(xué)活動(dòng)，其類型與功效主要體現(xiàn)在兩方面。一是對(duì)單元內(nèi)容梳理，促進(jìn)學(xué)生對(duì)單元知識(shí)結(jié)構(gòu)的貫通理解。如運(yùn)動(dòng)學(xué)單元，其中課題及其內(nèi)涵分別為：《動(dòng)與靜》——如何選擇參照物來描述運(yùn)動(dòng)，突出運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性;《長(zhǎng)度與時(shí)間的測(cè)量》——如何測(cè)量長(zhǎng)度與時(shí)間，為定量描述運(yùn)動(dòng)快慢做準(zhǔn)備;《快與慢》——如何描述運(yùn)動(dòng)的快慢，引入速度概念;《科學(xué)探究：速度的變化》——如何研究與描述運(yùn)動(dòng)快慢的變化——提出平均速度概念。如果學(xué)生能做到這樣的梳理，那么學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)單元的知識(shí)結(jié)構(gòu)與脈絡(luò)關(guān)系就有著清晰的貫通理解。二是對(duì)模塊內(nèi)容的梳理，促進(jìn)學(xué)生課程內(nèi)容的貫通理解。如力學(xué)模塊，以“力”這個(gè)主題為核心，借助思維導(dǎo)圖，自然會(huì)聯(lián)想到力的概念、力的種類（包括浮力）、力的作用效果（形變、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變、做功），再針對(duì)次級(jí)主題如“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變”，學(xué)生自然會(huì)聯(lián)想到牛頓第一定律，包括斜面實(shí)驗(yàn)以及摩擦力，由牛頓第一定律又會(huì)想到慣性，由慣性又會(huì)想到質(zhì)量，由質(zhì)量又會(huì)想到密度，由密度又會(huì)想到計(jì)算與測(cè)量，由測(cè)量又會(huì)想到天平，由天平又會(huì)想到杠杠……聯(lián)想越多，結(jié)構(gòu)性認(rèn)知的內(nèi)容就越豐富，而且理解也更深刻。正是這種更多更細(xì)的知識(shí)內(nèi)容的延伸聯(lián)想和交叉聯(lián)想，使得學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解達(dá)到融會(huì)貫通，這就是結(jié)構(gòu)性認(rèn)知的形成過程。

四、 引導(dǎo)延伸思考，強(qiáng)化探究意識(shí)

延伸思考，指在已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展一步或更深層次的思考。初中物理主要是定性地描述簡(jiǎn)單的物理現(xiàn)象或過程，較為深一步的內(nèi)容都放在高中學(xué)段，從引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的角度而言，初中物理學(xué)習(xí)有著廣闊的延伸思考空間。如《科學(xué)探究：速度的變化》，教材僅要求探究“重物下落”或“物體沿斜面下滑”中速度有無變化，不要求研究速度變化快慢。我們知道，“重物下落”的速度變化比“物體沿斜面下滑”快，那么如何描述速度的變化快慢呢？這就是可以引導(dǎo)學(xué)生延伸思考的問題。當(dāng)然，初中課標(biāo)對(duì)“速度變化快慢”的認(rèn)知不做要求，但作為促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)并發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)卻有著其重要的意義。換句話說，只要考試不作要求，適當(dāng)?shù)难由旖虒W(xué)是可行的。

引導(dǎo)延伸思考，首先是引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并提出問題。如“伏安法”測(cè)電阻，安培表不論是內(nèi)接還是外接，都存在測(cè)量誤差。如果教學(xué)中僅注重測(cè)量操作技能，那么學(xué)生的學(xué)習(xí)效益僅是停留在知識(shí)與技能的目標(biāo)層次。如果教師有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生分析安培表與伏特表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，那么學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn)無法消除誤差的事實(shí)，在此基礎(chǔ)上就會(huì)提出“哪一種接法誤差較小”“設(shè)計(jì)怎樣的測(cè)量電路可以消除因電表內(nèi)阻引起的誤差”等問題，那么學(xué)生的自主發(fā)展性學(xué)習(xí)則由此開始。其次是引導(dǎo)學(xué)生思考如何解決所提出的問題。如對(duì)于“哪一種接法誤差較小”的問題，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生借助思維導(dǎo)圖，從內(nèi)接或外接兩方面進(jìn)行思考：內(nèi)接或外接各受哪一種電表內(nèi)阻的影響？偏大還是偏小？電表的阻值大小對(duì)誤差有怎樣的影響？若安培表與伏特表的內(nèi)阻分別為0.1Ω和10kΩ，待測(cè)電阻約10Ω，為減小誤差，應(yīng)選用哪一種接法？待測(cè)電阻約為200Ω呢？確定安培表接法的一般依據(jù)是什么？……在思維導(dǎo)圖的引導(dǎo)下，不同的學(xué)生會(huì)有不同的思考選點(diǎn)，其中分析和解決問題的方法也有所不同，隨著思考的深入，學(xué)生的探究意識(shí)也會(huì)不斷地得到強(qiáng)化，思維潛能也會(huì)得到一定的開發(fā)。這就是借助思維導(dǎo)圖引導(dǎo)學(xué)生延伸思考的教學(xué)效益。

思維導(dǎo)圖是一種心智導(dǎo)圖，其作用是為思維引航，至于思維的品質(zhì)，它是在訓(xùn)練中逐步提升，會(huì)由思維的片面性逐步過渡到全面性，也會(huì)由思維的淺顯性發(fā)展為深刻性，更會(huì)由常規(guī)性思維突破躍升為創(chuàng)造性思維，這就是思維導(dǎo)圖用于課程教學(xué)價(jià)值所在。

思維導(dǎo)圖是用圖文形式來表示人們的思維過程，而舉例方面，本文僅作文字闡述，沒有給出相應(yīng)的導(dǎo)圖示例，其原因有二：一是學(xué)生的思維內(nèi)容不一，玉石兼有，難以示例;二是擔(dān)心插入導(dǎo)圖示例會(huì)增大文本的篇幅。在此特作說明。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙國(guó)慶.小學(xué)思維訓(xùn)練：思維導(dǎo)圖[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2015（7）：8-9.

[2]朱文斌.思維導(dǎo)圖在初中物理教學(xué)中的運(yùn)用[J].學(xué)子：理論版，2017（6）：1.

作者簡(jiǎn)介：

施躍明，福建省三明市，福建省三明市三元區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校。