基于思维导图的物理观念的形成与发展

林延依

[摘   要]思维导图是将思维图示化、可视化的一种表达方式，也是一种实用性强的思维工具，它的使用已经深入到各行各业中。文章以静电场的章末复习为例，从介绍思维导图是什么、干什么用、怎么用以及通過课堂教学实践探究达到什么样的预期效果等四个方面探讨思维导图在物理学科教学中的应用，分析探讨思维导图在应用中如何形成和发展学生的物理观念，发展学生的物理学科核心素养。

[关键词]思维导图;物理观念;核心素养;静电场;功能关系

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）08-0032-04

物理观念是物理学科核心素养的重要组成部分。物理观念是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识，是物理概念和规律等在头脑中的提炼与升华，是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。物理观念主要包括物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等要素[1]。下面笔者结合《静电场》章末复习教学实践，谈谈如何将思维导图融入课堂教学中，促进学生形成清晰、系统的物理观念，引导学生灵活应用所学物理知识解决实际问题，不断提高学生的物理学科核心素养。

一、思维导图例说

“兴趣是最好的老师。”兴趣可以激发学生学习物理的求知欲和探究欲，提升学生学习的主观能动性，进而提高课堂教学效率。在实际教学中，教师可向学生展示并介绍课前准备的思维导图（如图1），引导学生发散思维。

师：思维导图是一种有效使用大脑发散思维的思维图，它模拟人脑神经网络放射结构，以视觉形象化的图示展现认知结构、外化大脑思维图谱[2]。思维导图主要围绕一个中心主题，由主题、节点、连线、文字、图像、色彩等多种形式构成知识结构网络图，可以直观形象地表达人脑的思维特征。

师：图1中水果是中心主题，甜的、酸的是由水果联想到的两个分支主题，每个分支主题又可以有多个子主题，这就是思维导图。

二、思维导图的作用

集思广益更有利于培养学生的发散性思维和创新思维。

师：由图1所示的思维导图除了可以想到：水果是甜的、酸的外，还能联想到水果的其他不同分支主题吗？

生甲（反应比较快）：像西瓜、榴梿、哈密瓜这些水果个头比较大，而像荔枝、龙眼、黄皮这些比较小。

师：按水果个头大小来分，这点子非常好。

生乙：苹果、哈密瓜，以前只有北方有，我们南方没有，可以按南、北方来分。

师：很好！还有吗？

生丙（似乎受到启发）：南北方气候不同，我们也可以按气候来分，而且热带和亚热带水果比较丰富。

师：非常棒！

生丁：有些水果只有夏季才有，有些只有冬季才有。

师：按照季节分，这个思路也很棒！同学们可以自由联想，试着补充完善图1的思维导图。

师：思维导图可以借助MindMaster 、Xmind、iMindMap等软件辅助绘制，最简单的就是一笔一纸进行手绘。

引领学生共同补充，进一步完善思维导图（如图2）。引导学生主动发现问题：图中南方的草莓和黄皮也是小个的水果，大个的西瓜、哈密瓜也是甜的水果，说明子主题之间也可以建立起某种联系。且图2所示的思维导图还可以继续完善，每一个子主题可以按照水果的颜色、形状、味道、功效等展开。

课堂引入是为了让学生开动脑筋思考，鼓励他们大胆质疑创新，通过合作手绘思维导图，既能活跃课堂气氛，又能让学生体会头脑风暴带来的喜悦。大脑会积极地运转，各种各样的创意想法就会源源不断地往外冒，不但能激发大脑潜能，还能培养发散性思维，提升逻辑思维能力。

三、思维导图在《静电场》概念规律复习中的应用

常规的复习教学主要以教师的讲为主，以学生的练为辅，形式单一，学生容易产生消极的学习情绪。笔者尝试借助思维导图帮助学生快速厘清思路，建立思维逻辑，构建知识框架，提升学习效率。

1.讨论目录，确定主题

引导学生翻看课本有关《静电场》这一章的目录（共9节），包括电荷及其守恒规律、库仑定律、电场强度、电势能和电势、电势差、电势差与电场强度的关系、静电现象的应用、电容器的电容和带电粒子在电场中的运动，快速回忆所学内容。然后与学生一起讨论确定思维导图的中心主题——静电场。

2.合作交流，寻找联系

设置问题串，引导学生交流讨论问题。

（1）静电场的产生→静止电荷产生静电场。

（2）静电场的描述→电场较为抽象，可借助电场线形象描述。

（3）静电场的基本性质→电场有力的性质，通过场强E反映，也有能的性质，通过电势[φ]反映。

（4）电场的运用→电容器、带电粒子的运动。

引导学生一起归纳提炼与中心主题“静电场”紧密相连的分支主题，具体有“电荷”“电场线”“场强E”“电势[φ]”“带电粒子的运动”等五个分支主题，发展学生概括、归纳的抽象思维能力。

3.节点补充，力求完善

师：场和实物是物质存在的两种不同形式，电场虽然看不到摸不着，但它却是自然界中客观存在的物质（强化物质观念）。

师：与静电场紧密相连的5个分支主题找到之后，我们只需相继找到它们各自的子主题，进一步完善思维导图，就能构建更加完整的知识网络。请5位同学上黑板就5个分支主题进行节点补充，完善思维导图。其他同学在小组内合作完成思维导图，看看哪个小组完成得更快，思维导图更完善。

4.作品点评，择优展示

选择优秀的思维导图（如图3所示，知识网络相对比较完整）进行展示，鼓励学生点评作品。

生：静止电荷产生静电场。

师：是的，电荷是物质的一种属性，某物体具有吸引轻小物体的性质就说明该物体带了电或带了电荷。

生：电荷只有正、负两种，且可以通过摩擦、感应、接触三种方式来使物体带电。

师：非常棒！要知道不管哪种起电方式都不是创造电荷，电荷只能转移且在转移过程中总量不变。还要知道元电荷不是电荷，是指最小的电荷量。懂得判断什么情境下可将带电体抽象为点电荷，知道点电荷是理想化的物理模型。

师：电场是比较抽象的物质，可以借助电场线来形象描述。

解决问题的过程中，笔者始终以培养和发展学生的物理观念为宗旨，不断地引导学生从物理观念的视角审视问题（如图8），确定研究对象→受力分析→判断运动情况→建立相应模型→运用规律解决问题，并且鼓励学生思维创新，从不同角度解决问题。

思维导图是帮助学生建立思维逻辑的一种十分实用的思考工具，将思维导图融入课堂教学中，既能活跃课堂气氛，又能激发学生的学习兴趣，提高学生的合作交流能力，促进学生建构知识网络，形成清晰、系统的物理观念，发展学生概括、归纳、分析等抽象思维;既提升学生的记忆能力，又提高学生灵活应用所学物理知识解决实际问题的能力。

[   参   考   文   献   ]

[1]  中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：4.

[2]  闫小毛.思维导图：把物理问题画出来[J].北京教育（普教），2016（10）：64.

（责任编辑 易志毅）