论可视化教育理论与高中物理教学创新

张 鹉

(福建省晋江市侨声中学,福建 晋江 362271)

“思维导图”来源于“思维可视化”理论,它是英国心理学家托尼·布赞提出的一种图解形式记笔记的方法,他通过运用图文并重的方法,把各级主题的隶属关系用与相关的“层级图”表现出来,建立起一种“记忆链接”,它将原本在人的头脑中“不可见”的思维用图的方式呈现出来,这就是我们常说的“思维导图”．“思维导图”的出现,使人们对知识的理解更加清晰、直观、便于记忆．

1 何谓“具象化”的“思维导图”

在高中物理学习的过程中,有一部分学生不善于主动而深入地去剖析所学内容,无法将不同知识点之间的联系找出来建立起一套知识结构,对学习内容的记忆比较“散”,导致物理学习成绩难以提高,若在高中物理教学中引进并运用好思维可视化教学的“导学案”,教师则可以通过清晰的知识框架,帮助学生高效地梳理学习内容,加深学生对教学内容的理解,其中“思维导图”就是很好的方法．“思维导图”具有“具象化”具象型标志．其特点是直观、便于识别和记忆、容易产生亲和力和丰富的想象力．人类的思维活动具有复杂性,就其关于“思维”分类[1]的研究中,就有古典的二分法(即形象思维和逻辑思维),还有现代的、我国著名科学家钱学森先生的三分法(形象思维、逻辑思维和灵顿思维),这些分类中都不可否认地提到了“形象思维”,就是当我们在判断周边事物时,常常用形象化也就是“具象化”的方法把各类事物进行分类,具象思维是个体对其意识中的物象资料进行有目的加工(构建、运演、判别)的操作活动[2]．例如高中物理教学中给学生一个“物质”的概念之前,其实学生已在自己的头脑中形成了这样一个“物质”的具象．确立这种具象来自于人的意识,这种意识使本来无法看见的,或者说根本就没有形状的物质,变成了可以“看得见”的具体的立体的形态．学生在产生和确定这些概念之前,就必然已经在头脑中形成了这种物质形态的立体的具体的形象了．尽管这种物质形态,我们没有看见过或根本就无法看见,但是,我们在头脑中却能建立这种物质形态的具体的形象,建立这种想象的思维活动,是将一个复杂形象“模型化”,即抽象成一个较简单的形象,在对新形象进行形象思维或者抽象的思维,形成“具象思维”,在形象思维活动过程中,就要用到概念、判断、推理…等逻辑思维的形式,然后我们再将它绘制出来让自己和别人都能“看见”，这就是我们在物理教学中运用“思维导图”来引导学生学习的目的,让学生自己和教师看到物理概念、规律等在学生头脑中是如何形成的,掌握到什么程度．

2 如何绘制“具象化”的“思维导图”

要绘制出一份好的“具象化”的“思维导图”并不是一件简单的事情,这需要学习者对所学知识和规律的深层次的掌握与领会,不同的学习者对知识概念的理解、掌握程度不同,就会有不同的归类法,从而绘制出不同的“思维导图”,“思维导图”本身没有好坏之分,最主要的目的是帮助学生更好、更深刻地理解所学知识,同时便于学生牢固地记忆,以便在解决实际问题时能快速地提取知识．绘制“思维导图”这种技能是需要学生在教师的指导下,开展一些基本方法的训练,然后再不断引导、启发和模拟,最终由学生自己独立完成的过程．绘制思维导图常见的方法有两类,即电脑绘制和手工绘制．

方法1.采用电脑多媒体技术．运用“思维导图”教学软件,例如MM2009Pro软件,教师可以利用该软件的强大功能,将物理教学中的知识重点、概念等进行“可视化”呈现,引导学生观察、理解并学会自己制作“具象思维导图”．例如在电学实验中,测定金属丝的电阻率、描绘小电珠的伏安特性曲线、测电源电动势等实验中,涉及到的测量方法有伏安法,它们都用到了电流表、电压表、滑动变阻器等元件,这些实验可以分为控制电路和测量电路两部分;控制电路中又涉及到滑动变阻器的分压和限流两种接法,测量电路涉及到电流表的内接、外接方法;测电阻时还涉及到利用电流表或电压表读数的“半偏法”进行测定,这几个实验学生往往忘记或运用时显得杂乱,每次遇到这类问题的处理,也都屡屡出错,为此,教师就可以通过指导学生来绘制一份内部关联性较强的思维导图,将“测金属丝的电阻率”、“描绘小电珠的伏安特性曲线”和“测电源电动势和内阻”3个主要实验进行整合,让学生更加清晰、明确地掌握好这些实验方法．

图1

图1 “具象思维导图”是指导学生通过电脑软件制作而成的,它绘制的导图结构简捷、内联关联性强、分类清楚、可以让学生更好地掌握与记忆．运用“思维导图”软件制作的优点是可以方便地插入或添加内容,但同时这以是它的缺点,由于方便修改,这会让思维导图的制作者前期的思考不够深入,会导致“思维导图”会无限制地扩大,反而不利于对物理知识、概念的提炼．

方法2.手绘“具象思维导图”．在用电脑绘制出上图后,本人在实际的教学中,指导要求学生运用此法用A4大小的纸张手工绘制自己的“思维导图”,这种经提炼指导后的手工绘制法在实际教学中有更多的运用．第1步,要求学生准备一张A4大小的纸张,结合针对相关概念、重点、规律等进行构思;第2步,将主题在纸张的中点进行定位(若能用自己喜欢又与知识点结合紧密的图最佳),然后根据其隶属层级关系运用适当的技巧进行手绘制作．这样做的好处在于学生要在一张A4纸上将较多的知识点、概念通过逻辑及隶属关系画好,学生是要认真去动一番脑筋的,这有助于学生更深层次去理解物理的概念、寻找物理知识间的规律．再者,将物理知识间的关联绘制成一张“图”之后,学生的“形象记忆”增加,达到把抽象的物理概念和规律具物化、具象化的目的,学生对知识的掌握和记忆会更深刻、持久．在复习电学实验后要求学生绘一份导图,如图2就是其中一位学生绘制的“思维导图”．

此份学生制作的“具象思维导图”,首先采用了电源、电流表、待测电阻、滑动变阻器构成一个简单的串联电路,由此电路作为基本点,向外延伸为4大分支．分支1：梳理了限流式和分压式的测量范围及测量结果与真实值的误差问题;分支2：整理了测电源电动势和内阻的基本原理、电流表内外接的方法及测量结果等;分支3：拓展了定阻电阻的测量方法、实验原理图、伏安特性曲线等;分支4：进一步拓展了电流表的改装内容,涉及到电流表、电压表扩大量程、改装方法及测量等内容,很好地把电学常见的实验进行了有机整合．有了这样一张图,学生就对所学知识有了较高程度的认知和理解,帮助学生更好地掌握这些规律和使用方法．无论是运用软件制作或手工绘制“思维导图”,它们都具有将物理知识间的架构得到鲜明、直观的体现,因为在人的大脑认知结构中,图像传送与记忆信息能力优于文字的传递,更加有助于学生的记忆．

图2

3 “具象思维导图”在高中物理教学中的作用

思维图是把物理知识中的一些要素,按照其内部的联系创建的一种可视化的网络结构．利用视觉化的方法进行说明,将物理学中的各种学习概念相融合而成．在高中物理的教学中运用“具象思维导图”的方式开展教学,能够促进学生对于物理学习的思考,并能更深层次地进行探索,在实践中将物理规律与生活经验结合起来,帮助学生正确掌握与熟练应用物理规律．

3.1 帮助教师改进教学

(1) 提升物理教师的教学能力．教师在长期运用“具象思维导图”授课的过程中,会进一步优化物理概念间的关系,引导学生科学思考,能够更突出物理的教学原理与概念,促使学生将所学的知识进行系统性与概念性的消化,慢慢形成物理教师的一种应用概念图开展教学的新模式．

(2) 教师还能够充分利用学生绘制的“具象思维导图”这一珍贵信息,及时反思和评价自己的课堂教学,例如教学中哪些知识点讲了、哪些有遗漏、哪些问题没讲清楚等,进而依据学生的“思维导图”,反过来对自己物理教学和方法进行改进．

3.2 促进学生学习,提高教学成绩

(1) 物理“具象思维导图”的结构看起来并不复杂,但却帮助学生了解物理知识间的层级结构与特点,教师也可以通过观察学生亲手绘制的“思维导图”明确学生对所学知识的理解程度．再者,教师还可以通过学生制作出来“思维导图”的完整度,发现学生在高中物理学习时中会投入的时间和精力的多少．

(2) 构建知识框架,加深学生对教学内容的理解．在高中物理学习的过程中,有相当的部分学生不会主动深入剖析所学内容,无法将物理概念、知识与规律等内容之间的联系找出来建立“知识框架”,因而会造成对所学知识的记忆比较零散,记忆量又大,使得物理学习水平难以提高．我们采用“思维可视化”的模式进行课堂教学,学生可以通过教师清晰的知识框架梳理教学内容,加深学生对教学内容的理解．例如,在讲授“带电粒子在复合场中的运动”时,教师则可以以电场和磁场的性质入手,将带电粒子在电场中的加速、运动电荷在磁场中的圆周运动等规律用“具象思维导图”的方式进行知识和概念的整合,然后,结合习题情境、过程、受力及状态来进行分析,形成一般意义上的解题思路,这样学生就可以将复杂的复合场问题,逐一解决．再如,我们可以把实验原理相近的物理探究实验,用“思维导图”进行有机整合,在力学中的“研究匀变速直线运动”的实验中,就可以将“探究物体是否做匀变速运动(求加速度)”、“匀变速直线运动的速度与时间的关系”、“匀变速直线运动的位移与时间的关系”甚至还可以将“自由落体运动”这几个实验,通过物理实验原理,将其探究方法、测量量等内容联系起来,建立一个系统的知识框架,有效帮助学生掌握其知识和技能．

(3) 帮助学生提高记忆力,提高学习效率．在每一节课教学结束之后,教师或要求学生及时通过“具象思维导图”将所学重要知识和规律“绘制”出来,最终提炼成一张“具象图”,使学生更清晰了解学习重点,促使学生掌握物理知识,提高学生物理学习效率．

(4) 能较完整地诠释物理知识．由于思维导图的可视化特征,我们可以整合具体的题目或问题,把题目中所涉及到的因素依据一定规律进行创立,形成“可视化”的知识架构,这样可以避免学生因知识概念的杂乱而产生排斥学习物理的心理．我们利用“思维导图”具备整体化的特点,可以把“导图”中的知识进行完整的诠释．

高中物理教学对物理学教学质量的要求在逐年提高,但由于高中物理学大部分知识是抽象性概念,使得高中物理教学难度增大,为了能更好地提高高中物理教学质量,帮助学生能更加简单、明了地掌握好物理知识,可以通过思维可视化教学模式进行教学改革．