利用思维导图开展物理教学研究----以苏科版《从粒子到宇宙》复习课为例

周盼盼   

（苏州市青剑湖学校    江苏    苏州   215000）

摘要：初中物理复习课的概念和知识点较多，利用思维导图有助于知识结构化、思维可视化以及教学高效化。将其应用于《从粒子到宇宙》单元复习中，通过设计以“知识串”为核心载体，促进单元复习知识的结构化；精选实验“情境”为核心载体，助力单元复习思维的可视化；巧设以“问题链”为核心载体，促进单元复习的高效化。

关键词：思维导图；单元复习；思维可视化；教学应用

思维导图，即运用文字、图片、视频动画等可视化教学方式，将物理教学中的概念、规律和公式生动形象的展示出来，并借助学生头脑中的思维逻辑和视觉信息，实现对所学知识的主动建构过程。它是将人脑中隐性的知识通过节点进行链接，构建出结构清晰的网状图式，从而实现知识的显性化和可视化。在初中物理复习课教学中，通过绘制思维导图，可以链接相关的物理概念和整合知识点，使得物理复习课更具逻辑性和系统性，从而帮助学生梳理知识脉络，从根本上掌握知识体系。大量事实和研究表明，思维导图等可视化教学工具的使用将极大提高学生学习的积极性，促进教学的发展。

一：绘制思维导图，开展思维可视的初中物理教学

初中物理复习阶段时间紧、任务重并且物理概念、规律众多，知识联系紧密，需要学生有较强的理解、归纳、整合的能力。为了减轻学生学习负担，教师需要突出重难点，抓住主干内容。针对概念性较强的教学内容，单纯的采用死记硬背的方法是不可取的，学生缺少理解过程，也无法从视觉听觉上给学生强烈的冲击感，学习效果往往会不尽人意。因此教学中需要教师为学生搭建思维框架，绘制思维导图，有条不紊的呈现学生的思维过程，帮助学生构建知识体系。思维导图在构成元素上较为全面，逻辑性和系统性较强，其相对于其他教学形式更加直观，对知识的表征更具层次性。它不仅仅是知识的梳理与整合，同时还是知识的补充与创新。

物理学科的特点不仅体现在概念、规律抽象丰富，更重要的物理学科还是一门以观察和实验为基础的学科。复习课中教师利用图例、视频、动画等可视化教学资源是非常有必要的。格式塔心理学家认为：学习就是知觉的重新组织，要认清十五的内在联系、结构与性质。因此教学中要充分调动学生的视觉、听觉等，可视化教学有助于学生将零散碎片化知识建构出联系，形成知识体系的结构化，让学生更有条理的掌握所习得的知识。

二：思维导图在初中物理教学中的作用

1：可将知识结构化

应用思维导图，帮助学生有序梳理章节知识，将繁杂知识点建立起联系。在此过程中，也有助于学生对比与区别相关概念。比如在实际教学中，物理教师可以将课堂中学生容易混淆的概念和变式难题通过绘制思维导图呈递进形式进行讲解，并引导学生对相关知识点进行横纵向对比，发现知识间的差异性和相关性，促进学生对物理知识本质的掌握，最终实现知识的结构化。

2可将思维可视化

物理学科教学目标不仅要求学生熟练掌握教材中的知识点，更是要拓宽学生的思维，提高学生的科学探究能力。针对这一教学特点，在实际教学中教师在绘制思维导图时，可以插入图例、动画视频讲解或者文字描述来增加可视化特点，引导学生主动思考和拓宽思维。

3：可提高教学实效

运用思维导图还可以将教学内容进行高度的整合，实现教学的高效化。通过思维导图的分支形式将教学的相关知识呈现出来，使得学生在学习主要知识的同时，也能链接和回顾旧知识知识，促进新旧知识之间的相互渗透与整合。思维导图的多元整合功能不仅能让学生更系统、直观的学习知识，而且能由此及彼，链接相关知识，帮助学生建立起完整的知识体系。其中可视化的教学模式会使得物理课堂更加清晰，提高课堂教学效率。

三：思维导图在初中物理复习教学中的应用

笔者以苏科版《从粒子到宇宙》单元复习为例，探讨思维导图在初中物理单元复习中可视化教学的应用。

1：设计以“知识串”为核心载体，促进单元复习知识的结构化

奥苏贝尔的有意义学习理论认为：教师教学的基本任务是找出教学的知识生长点，建立起某种支架，然后围绕生长点开展讲解，建立联系，形成知识体系。良好的思维导图如同桥梁一般建立起知识与知识之间的联系，以“思维导图”为线索，将整章知识点串联，帮助学生理清知识脉络，建立完整的知识体系。学生学习知识不是杂乱无章、毫无规律的，而是顺着思维导图的思路围绕“从粒子到宇宙”这一主题展开复习，实现知识的整合和发散。首先在单元复习引入环节中，通过一段精彩视频展示微观粒子和宏观宇宙的变化，吸引学生注意力，激发学生学习兴趣。结合这段视频总结本节复习课的主要内容即微观粒子和宏观宇宙，以此建构出主框架。如图1所示，从粒子世界展开，引导学生回答有哪些微观粒子并逐个拓展延申知识点，包括：分子动理论内容、原子组成、电子发现以及原子核组成等。

梳理好粒子世界的知识串后，紧接着着眼宏观宇宙，宇宙的起源还有宇宙的两个学说：中心说和结构说。如图2所示。

设计以“知识串”为核心的载体，紧密联系本单元的主要知识点，将零散碎片化的知识通过思维导图串在一起。这样，学生在对“该资源信息加工”的过程中，才能将单元复习内容梳理整合，建立联系，在头脑中形成知识网络图，便于学生理解记忆。

2：精选实验“情境”为核心载体，助力单元复习思维的可视化

皮亚杰认为：学习者的知识是在一定的情境下，借助于他人的帮助，如人与人之间的协作、交流，利用必要的信息等等，通过意义的建构而获得。物理单元复习阶段，因为所复习的内容学生在新课教学阶段都已经学过，所以学生会觉得复习内容没有挑战性，觉得自己都会的情况。基于以上情况，笔者认为教师需要在教学方式上加以改进，不是前篇一律的单项输出，知识点讲解，而需适当的精选图片、动画和视频甚至课堂实验等情境为学生注入活力，提高学生学习兴趣，更是助力单元复习的可视化教学，提高课堂教学效率。在复习微观粒子中的分子动理论内容时，通过播放二氧化氮扩散现象（如图3）、水和酒精混合实验（如图4）以及能吊起重物的铅柱视频（如图5），让学生自己回忆分子动理论内容，由教师根据学生表述总结分子动理论的内容。

图（3）                 图（4）                    图（5）

通过展示微观粒子数量级（如图6所示），让学生比较分子、原子、原子核、电子、质子和夸克之间大小关系？以及一般分子数量级？并回忆电子的发现者？原子核式结构模型的提出者等。通过播放丝绸摩擦过的有机棒玻璃靠近毛皮摩擦过的橡胶棒视频（如图7所示），让学生总结正负电荷的定义，以及电荷之间相互作用的原理。

             图（6）                                图（7）

通过播放天体运动的视频（如图8），引导学生梳理宏观宇宙的天体运动情况，包括：宇宙的起源、宇宙的中心说、以及宇宙的结构。

图（8）

精选实验“情境”为核心载体，创设出鲜活的教学情景，形象直观的展示教学内容，增强单元复习的可视化，将复杂抽象的理论知识转化为学生容易理解的内容，能够有效增强课堂教学趣味性，提高学生学习物理的兴趣。

3：巧设以“问题链”为核心载体，促进单元复习的高效化

奥苏贝尔提出：有意义的学习过程（meaningful learning)的实质，就是符号代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立非任意的（nonarbitrary)和实质性的（substantive)联系。单元复习的目标是提高学生将旧知识迁移应用的能力，运用已有的知识经验去理解新知识。教师需要善于观察学生的已有能力和知识储备，通过设计“知识链”为核心的思维载体，使学生的思维能更加连贯和具有逻辑性，帮助学生灵活的将新旧知识建立起联系，达到迅速解决新问题的目的，最终促进单元复习的高效性。

在复习分子动理论的分子间有间隙时，教师首先播放水和酒精混合的视频，然后引导学生回答一下几个问题：

问题1：混合后液面明显下降，说明什么问题？

生：说明分子间有间隙。

追问：水和酒精混合实验，是先倒入水还是酒精？还是顺序对实验没有影响。

生：应该先倒入水，再倒酒精

继续追问：为什么呢？请同学解释原因。

生：因为酒精的密度比水小，先倒入水，再倒入酒精，使实验现象明显；如果顺序反了，酒精在下面，水在上面，由于水密度大，就会向下渗透，混合液体后，实验现象不明显。

师：分子动理论除了分子间存在间隙，还有哪些内容？

生：回答如图9所示。

                           图（9）

通过以“问题链”为核心的思维载体，将问题设计成由浅入深、具有逻辑顺序的形式，不断启发学生深度思考，挖掘内在内容，揭示知识本质。并运用思维导图形式整合和归纳学生思考，使学生在主动求知中巩固知识、提升解决问题的能力，建构良好的知识结构体系。学生在迁移运用中，有效提升了学生的认知结构和解决问题的能力，促进教学的高效化。

本节课以苏科版物理《从粒子到宇宙》的单元复习为例，尝试进行绘制思维导图，构建可视化的初中物理教学。应用思维导图，构建可视化教学，有助于在单元复习中帮助学生建立完整的知识网络，梳理出单元知识的重难点；有利于实现教学的可视化，提高学生课堂学习的积极性；有助于复习效率的提高，实现教学的高效化。

参考文献：

[1]许辉勇.图式在初中物理单元复习中的应用--以粤沪版《从粒子到宇宙》为例[J].湖南中学物理，2020（11）：83-84.

[2]单柳旭.绘制思维导图，建构思维可视化课堂[J].中学生物教学，2020（10）：22-23.

[3]陈琦，刘儒德.当代教育心理学[M].北京：北京师范大学出版社，2017：157，165.

[4]王海先.运用思维导图，培养生物学科思维[J].交流探讨，2017（18）：55-56.