思维导图在高中物理教学中的作用

付彪

思维导图又叫“心智图”，是一种重要的教学辅助工具和学习方法。大家虽然知道思维导图有用，但是很多人并不清楚思维导图可以在物理教学中的哪些方面运用，如何运用？本文笔者尝试从教师和学生两个角度分析思维导图的作用，以期让思维导图更好地服务于高中物理教学。文章从四个方面举例说明思维导图在物理教学中的应用，对物理教师使用思维导图进行教学，学生使用思维导图进行学习提供一定的参考借鉴作用。

一、思维导图可以帮助学生构建知识体系，将所学知识由工作记忆转化为长时记忆

根据认知负荷理论，人类的记忆结构包含瞬时记忆、工作记忆和长时记忆，瞬时记忆（又称感觉记忆）是一种极为短暂的记忆，特点是记忆时间短、容量大、记忆的信息很容易消失，能够留存的记忆便成为工作记忆，工作记忆（短时记忆）是指人脑通过注意力控制将瞬时记忆进行整合编码，使信息在头脑中储存的时间更长一些，工作记忆的容量是有限的，知识长时间不从头脑中提取很容易忘记，思维导图可以通过图形等方式构建知识间的逻辑关系，删减零散信息，将重点信息形成知识网络，就可以将工作记忆变为长时记忆，而长时记忆的空间几乎是无限的。这样就可以解决高三复习阶段很多学生会出现将高一、高二学过的知识完全遗忘的问题。学生即使一时遗忘了知识的细节，由于在之前形成了知识网络，也会从记忆中慢慢提取出相关信息，从而不断补充自己的知识网络，有助于形成更完善的知识网络。思维导图能够帮助学生更好地掌握知识点，完善学生的学习体系。在学习过程中，学生可以通过制作思维导图来更好地记录和总结所学的知识点，从而形成一个完整的知识框架。这个框架将有助于巩固学习内容，使学生更好地理解、记忆和掌握知识点，从而为今后的学习提供更为系统化的结构。如图1的思维导图，即是将光和电磁波相关知识通过思维导图的方式进行整合、梳理，可以帮助学生实现长时记忆的目的。

思维导图能够帮助学生更好地展示自己的学习成果。在学习过程中，学生可以利用思维导图的形式，将知识点进行串联和整合，使其更加契合主题，清晰地呈现出层次章节结构，这样更容易引起听众的兴趣和关注。同时，学生利用思维导图的方式进行展示，还可以通过互动的方式和听众进行更有意义的交流。

二、思维导圖可以帮助学生检查对物理知识体系和知识间逻辑关系的掌握情况

在传统物理教学中，我们习惯通过试卷检查学生对知识的掌握情况，但试卷往往检测的是学生对某个知识点或某种解题方法的掌握情况，并不能反映学生对物理知识体系和知识间的逻辑关系的掌握情况，而思维导图可以在这个方面做很好的补充。知识在学生的头脑中实现由点到面再到知识网络的建构，增强学生对知识的理解并实现长时记忆。

这里分享一个制作思维导图的好工具——“XMind”，我们用“XMind”制作完思维导图后可以将思维导图保存在系统中，学生在学习新知识后可以将思维导图展开，根据现有认知将思维导图进行重新梳理和整合，整合过程就是对知识网络进行复习和再记忆的过程。“XMind”软件还具有“关闭功能”，学生可以将某一分支处于关闭状态，先通过主干知识在头脑中回忆分支的每个知识点，再点开检查自己对物理知识的掌握情况，进而检查自己对物理知识体系和知识间的逻辑关系的掌握情况，从而提高学习效率（见图2）。

三、思维导图可以帮助学生提升解题效率

大多数学生头脑中的物理知识都是零散的，或者只是一些物理公式，在读取物理问题中头脑飞速旋转，查找与题中相符的物理知识或物理公式，遇到简单问题或者基础年级时还比较奏效，但遇到涉及很多物理知识点的大型综合题或者到了高三阶段，往往无法找到知识间的关联，导致无从下手。而如果学生养成绘制思维导图的习惯，就能够很快通过知识间的逻辑关系找到解题关键，通过严密的逻辑推理形成解题思路，大大提高解题速度和准确度。以下面习题为例进行阐述。

例题：粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的装有水的杯中（见图3）。把木筷往上提起一段距离后放手，木筷就在水中上下振动，判断木筷的振动是不是简谐运动，并陈述求证的思路。

本题源于初中生学过的自制“密度计”情境，是学生熟悉的情境，但是之前学生只研究其静止的状态。我们在生活中虽然也会见到类似的实际情境，如湖面上漂浮物的运动，但是如何将木筷的上下振动与简谐运动建立联系？很多学生看到本题都会感觉无从下手。这时学生如果能用思维导图的方式思考问题，问题就会迎刃而解。教师提到“简谐运动”，让学生围绕这一关键词进行拓展，一系列关于简谐运动的知识点便会以思维导图的形式在学生头脑中涌现出来，帮助学生找到解决问题的思路，然后运用动力学的观念，结合初中浮力的知识基础解决该问题（见图4）。

思维导图能够激发学生的思考和创造力，使学生更加主动地参与课堂教学。在课堂中，教师可以引导学生绘制思维导图，帮助学生从线性思维向网状思维转变，从而更加灵活地理解知识点，并将知识点有机地组合在一起。这样不但能够激发学生的学习兴趣，还能够提高学生的创造力，从而更好地挖掘学生的学习潜力。

四、思维导图有利于教师高效备课

思维导图不仅可以提高学生的学习效率，也可以服务于教师进行教学设计，尤其是高三复习阶段。高三的综合复习阶段每节课的内容多、难度大，对教师来说，备课的工作量是非常大的。高三教师常常需要用大量的时间进行备课，课堂上需要花费大量的时间复习知识点和讲解习题，虽然用了很多时间，但是学生仍然不会自己分析问题。教师如果能够在课前将授课内容绘制成思维导图，教学目标将会变得更明确，授课内容也会更丰富有趣，学生对物理知识的理解形成了知识网络，将有益于学生对知识的复习和归纳整理，也有助于学生解决复杂的物理问题，大大提高了教师的备课效率和教学效果。

本文以“力”的概念为例，“力”既是高中最为重要的基本物理概念之一，也是物理学的基础。但究竟什么是力？力如何进行分类？很多学生头脑中是混乱的，导致研究问题时不能正确地进行受力分析，出现漏掉某个力或重复分析的情况。由于力的知识点比较复杂，教师在授课前如果能够提前绘制“力”的思维导图（见图5），就能够让讲授更富有逻辑性，学生也可以很清晰地知道高中阶段学习过哪些力，这些力的区别和联系，再分析受力物体时的先后顺序，以及这些力的作用效果，最终知道需要分析哪些力。可见，思维导图可以帮助学生建立思维体系，提高学习效率。

思维导图能够帮助教师更好地组织教材，并更好地向学生讲解教材。教师可以将相关知识点归纳在一起，清晰地呈现给学生，这样可以让学生更容易理解知识点的内涵和外延。同时，教师可以利用思维导图的形式，让学生更加深入地理解知识点。

五、结语

思维导图作为一种重要的教学辅助工具，其作用不仅在于工具本身，重在帮助教师更有逻辑地教、学生更高效地学。本文从四个方面尝试分析如何将思维导图应用于物理教与学中去，每一部分笔者均举例进行了阐述。笔者经过研究发现，思维导图确实能帮助教师和学生梳理知识间的逻辑关系，构建知识网络。但在实际教学中，很多教师与学生疲于应付教学进度和考试，很少花时间去研究思维导图的应用，笔者希望通过本文的研究，能够加深大家对思维导图的认识，加强对思维导图的运用。

（作者单位：北京市延庆区第一中学）

编辑：陈鲜艳