用思維導(dǎo)圖打開學(xué)生的物理思維

思維能力常常會伴隨一個人的一生。高中生雖然基本的思維能力已經(jīng)發(fā)展成熟，但是在根本思維的基礎(chǔ)上借助相應(yīng)的工具作用（思維導(dǎo)圖）可以進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生思維能力更上一個臺階。高中物理是高中教育階段學(xué)習(xí)難度較大的學(xué)科，學(xué)生除了掌握基本的物理知識之外，更重要的是發(fā)展物理思維，培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)。在此基礎(chǔ)上，筆者通過思維導(dǎo)圖教學(xué)方式對學(xué)生的物理思維進(jìn)行有效拓展，主要目的是切實提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的能力。一、什么是思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖在我國教育領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有較長的發(fā)展歷程，也是廣大教師較為青睞的輔助教學(xué)的重要手段。思維導(dǎo)圖主要由一個核心與多個向外放射的知識點的外延組成，在向外放射的過程中需要發(fā)散思維再生成更多的知識分支，從而形成一個關(guān)聯(lián)性的知識網(wǎng)絡(luò)圖。思維導(dǎo)圖的應(yīng)用比較廣泛，除了適用于教師開展教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，更適用于學(xué)生在學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)的過程中。無論是教師在教學(xué)時，還是學(xué)生在學(xué)習(xí)時都可以根據(jù)自己的需要用自己的方式去繪制思維導(dǎo)圖，因為思維導(dǎo)圖可以將大量的信息表示到一個知識圖形中，有助于對信息的高效記錄和組織，能夠提升使用者的處理能力。當(dāng)使用者對思維導(dǎo)圖進(jìn)行繪制時，需要先對內(nèi)容進(jìn)行整理和歸納，幫助使用者將零散的、模糊的知識內(nèi)容變?yōu)榍逦闹R結(jié)構(gòu)，方便更好地理解。思維導(dǎo)圖在連接、聯(lián)想的過程中，用多彩的圖形、主干關(guān)鍵詞以及各式各樣的連接線等，將平淡枯燥的內(nèi)容變得生動形象，把混雜、龐大、零散的知識點匯聚到一張圖上，從而形成一個知識體系，讓人一目了然，從而實現(xiàn)更高效的知識運(yùn)用。二、思維導(dǎo)圖對培養(yǎng)學(xué)生物理思維的價值體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力是高中物理核心素養(yǎng)的內(nèi)容之一，是學(xué)生學(xué)好物理的關(guān)鍵思維，只有具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢硭季S，才能讓學(xué)生在以后的物理探究過程中游刃有余。所以，思維導(dǎo)圖對培養(yǎng)學(xué)生的物理思維的價值主要體現(xiàn)在以下方面：（一）有助于學(xué)生對高中物理知識的整體把握物理大致可以分為力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)這幾大板塊。從初二開始學(xué)生逐漸接觸物理知識，初中物理只是對這幾大板塊的初步學(xué)習(xí)，到了高中物理開始不斷加深，其知識難度和知識層次也逐漸增加。但是，雖然經(jīng)過多次改版之后的高中物理教材開始以大單元教學(xué)進(jìn)行編排，但是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中還是會被相關(guān)聯(lián)的知識弄得暈頭轉(zhuǎn)向，有的時候會將不同定律的表示公式記混淆，因為物理公式的表示符號較多；有的會被復(fù)雜的物理應(yīng)用計算阻斷思維，因為物理計算題太抽象；還有的直接弄混重要的物理概念，因為高中物理涉及的物理概念太多。當(dāng)利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行教學(xué)時，學(xué)生面對的這些問題就可以迎刃而解，在一目了然的知識思維導(dǎo)圖下促進(jìn)學(xué)生整體把握高中物理知識，提升物理思維能力。（二）有利于促進(jìn)高中生物理建模能力的提升高中生的物理思維能力離不開其建模能力，通過知識建模達(dá)到對高中物理知識的深入理解和應(yīng)用。但是，高中生學(xué)習(xí)的目的性較強(qiáng)，主要是為了在高考時能取得較好的成績，所以他們會把較多的精力花費(fèi)在研究高考題型上，而對高考題型的研究屬于知識學(xué)習(xí)的后期階段，當(dāng)學(xué)生尚缺乏相應(yīng)的建模能力就進(jìn)行后期的高考題型攻克時，會遇到較多的阻力，從而影響后期的總復(fù)習(xí)效果。所以，高中物理教師想要將培養(yǎng)學(xué)生的物理思維中的建模能力貫穿到教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，就應(yīng)先借助思維導(dǎo)圖為學(xué)生打下建?；A(chǔ)，才能為以后的學(xué)習(xí)提供強(qiáng)有力的思維保障。（三）可以為高中生以后的物理學(xué)習(xí)奠定思維基礎(chǔ)思維導(dǎo)圖在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用，是學(xué)生一種學(xué)習(xí)方法的總結(jié)，當(dāng)學(xué)生掌握好這一門學(xué)習(xí)方法之后，在以后的知識學(xué)習(xí)過程中才可以游刃有余。因為思維導(dǎo)圖的運(yùn)用不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的物理思維，而且可以提升學(xué)生的物理綜合學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。這些都是學(xué)生學(xué)好物理知識的思維基礎(chǔ)，打好這一基礎(chǔ)才能讓學(xué)生在物理知識海洋中自由翱翔。三、高中物理教學(xué)中用思維導(dǎo)圖打開學(xué)生物理思維的方法在高中物理教學(xué)中，教師不僅要自己掌握思維導(dǎo)圖教學(xué)的方法，還要教會學(xué)生學(xué)會利用思維導(dǎo)圖提高自主學(xué)習(xí)能力，所以教師需要將思維導(dǎo)圖輔助學(xué)習(xí)物理的技巧在教學(xué)中不斷滲透，具體可以從以下方面探索：（一）在高中物理概念教學(xué)中應(yīng)用思維導(dǎo)圖，培養(yǎng)學(xué)生的物理發(fā)散思維物理概念是物理知識的基礎(chǔ)，高中物理教材編排上，大都是以先講概念再進(jìn)行計算和實驗驗證，整個過程都離不開學(xué)生對關(guān)鍵物理概念的深入理解。傳統(tǒng)的高中物理概念教學(xué)大都是教師口頭傳授再加上學(xué)生的“死記硬背”式自我消化，較少花費(fèi)時間去教會學(xué)生怎樣理解和記憶物理概念，所以當(dāng)講了幾節(jié)課的知識之后，學(xué)生還是沒有理解基礎(chǔ)的概念，從而在后面的知識學(xué)習(xí)中遇到了較大的阻礙，嚴(yán)重影響了學(xué)習(xí)效果。所以，當(dāng)我們在開展物理教學(xué)時，需要想辦法讓學(xué)生在基礎(chǔ)的概念理解上實現(xiàn)突破，這就需要教師利用思維導(dǎo)圖將復(fù)雜的、抽象的數(shù)學(xué)概念簡單化、直觀化，用直觀的圖形表示方式將物理概念呈現(xiàn)出來，在達(dá)到精解之后再以此為關(guān)鍵主干，進(jìn)行思維導(dǎo)圖枝干的填充，實現(xiàn)知識發(fā)散，給學(xué)生建立以物理概念為根基的知識關(guān)聯(lián)脈絡(luò)，促進(jìn)學(xué)生系統(tǒng)化學(xué)習(xí)，提升思維能力。例如，在教學(xué)高中物理必修一《牛頓運(yùn)動定律》中的牛頓第三定律這一基本概念時，課本上關(guān)于牛頓第三定律的具體敘述為：“兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。”對這一概念讀起來不僅拗口，而且理解難度大。所以，教師在講解時可以帶領(lǐng)學(xué)生對這一概念的內(nèi)容進(jìn)行分析，找到概念的關(guān)鍵詞，如“作用力”“反作用力”“相等”“相反”“一條直線”，根據(jù)這些關(guān)鍵詞指導(dǎo)學(xué)生繪制簡單的牛頓第三定律思維導(dǎo)圖，方便學(xué)生更好的理解，可以繪制思維導(dǎo)圖如下。這樣清晰的物理概念思維導(dǎo)圖，將概念中蘊(yùn)含的元素以及理解思路明了地呈現(xiàn)了出來，看上去更直觀，脈絡(luò)更清晰，更有助于教師開展下一步的知識講解。（二）在高中物理原理教學(xué)中應(yīng)用思維導(dǎo)圖，促進(jìn)學(xué)生理解和轉(zhuǎn)化知識的能力在高中物理知識結(jié)構(gòu)中，一些固定的原理需要學(xué)生熟知，這些原理比較復(fù)雜、零散，關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，如位移和路程的關(guān)系原理、拋物線原理、自由落體的原理、摩擦力大小關(guān)系的原理、傳送帶的使用原理、自行車運(yùn)動原理等，每個原理都反映了一個物理知識點，單獨去記憶這些物理原理顯得費(fèi)時又費(fèi)力，而且容易記混淆。在教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，在這些物理原理知識點中有的并不存在任何聯(lián)系，而有的卻有一些關(guān)系，這時我們就需要找到這些原理之間的內(nèi)在關(guān)系，并用思維導(dǎo)圖輔助歸納和總結(jié)，將有關(guān)系的物理原理進(jìn)行歸納，形成舉一反三的物理，方便學(xué)生再遇到同樣的問題的時候，能用同樣的物理原理去解決問題。例如，在解決摩擦力的原理問題時，在高三物理考試中，關(guān)于摩擦力的原理考查的比較多，但是其應(yīng)用原理都是相貫通的。為了更方便學(xué)生能達(dá)到舉一反三的學(xué)習(xí)目的，教師在講到摩擦力的相關(guān)原理時，就可以先對用到摩擦力原理的例題進(jìn)行總結(jié)和歸納，然后用思維導(dǎo)圖進(jìn)行清晰概括。如摩擦力和支持力的關(guān)系舉一個典型的例子，并用小動畫展示抬橋時停在橋面上方向的運(yùn)動視頻；摩擦力大小與物體表面光滑度情況的關(guān)系舉一個典型的小例子，用動畫展示在不同表面、在同一助力下小車的運(yùn)動情況；摩擦力與慣性之間的關(guān)系并舉例，用動畫展示突然拉動小車，車上的木樁的運(yùn)動情況；等等。這些信息都用思維導(dǎo)圖清晰呈現(xiàn)出來，給學(xué)生深刻的學(xué)習(xí)體驗，促進(jìn)學(xué)生理解和對知識的轉(zhuǎn)化，加強(qiáng)對物理原理的運(yùn)用，方便后期的知識復(fù)習(xí)。（三）在高中物理模型教學(xué)中應(yīng)用思維導(dǎo)圖，培養(yǎng)學(xué)生的構(gòu)圖能力物理模型是一種思維形態(tài)，在高中物理教學(xué)中比較常用的模型有對象模型（如質(zhì)點、點電荷、輕彈簧、剛體、理想氣體等）、過程模型（如勻速直線運(yùn)動、勻變速直線運(yùn)動、平拋運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動、彈性碰撞、簡諧運(yùn)動、理想氣體狀態(tài)變化等）、結(jié)構(gòu)模型（如原子核式結(jié)構(gòu)模型、液體、氣體、固體、絕緣體、導(dǎo)體等）、模擬模型（如光線、磁場線、電場線等）、條件模型（如真空、勻強(qiáng)磁場、勻強(qiáng)電場等），可以說物理學(xué)是物理模型的集合部。所以，教師在日常教學(xué)中，要注重明確物理模型的思維內(nèi)核，忽略次要因素，突出主要因素，使得復(fù)雜的實際問題簡單化、直觀化，方便學(xué)生完成更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢聿孪牒屯评?，最終實現(xiàn)問題的高效解決。但是，關(guān)于物理模型的運(yùn)用，只通過教師的口頭傳授還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要借助思維導(dǎo)圖來高效實現(xiàn)。對于抽象的物理模型就可以用信息技術(shù)工具繪制思維導(dǎo)圖的方式，將模型細(xì)化，凸顯出關(guān)鍵屬性，來提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。例如，在構(gòu)建電場強(qiáng)度的概念模型時，在觀察和分析的基礎(chǔ)上得出，同一個電荷在場源電荷形成的電場中的不同位置受到的電場力大小、方向不同，這個電場力是對應(yīng)著同一個檢驗電荷的，所以場源電荷周圍不同的位置的電場會有強(qiáng)弱和方向之分。為了讓學(xué)生理解這一原理，并通過物理模型提升物理思維能力，教師就可以在教學(xué)之后指導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建模擬模型，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)電磁場的概念和相關(guān)特征繪制出電場線，方便學(xué)生將知識轉(zhuǎn)化成簡單的模型。最后，教師再指導(dǎo)學(xué)生用思維導(dǎo)圖對物理模型進(jìn)行區(qū)分和構(gòu)建，提升學(xué)生的構(gòu)圖能力。（四）在高中物理科學(xué)史教學(xué)中應(yīng)用思維導(dǎo)圖，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神高中物理教學(xué)離不開物理學(xué)發(fā)展歷史的教學(xué)，物理學(xué)史會從根本上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探究物理知識的動力，起到觸動學(xué)生內(nèi)心的作用，從而培養(yǎng)科學(xué)探究精神。高中物理的發(fā)展歷史是由科學(xué)思想、科學(xué)方法和學(xué)科知識組成，其不僅僅包括諸多物理科學(xué)家們研究物理學(xué)發(fā)展歷史的故事，更重要的是展現(xiàn)了科學(xué)家們深入思考與探究的過程。同時，隨著新高考的施行，高中物理高考中對物理學(xué)的科學(xué)發(fā)展歷程也會相應(yīng)涉及，所以，在高中物理教學(xué)中有效滲透物理學(xué)發(fā)展史具有不可替代的育人作用。為更高效地提高物理教學(xué)的效率，最大限度地發(fā)揮物理學(xué)科學(xué)史的育人價值，教師可以充分利用思維導(dǎo)圖的優(yōu)勢，把科學(xué)家們的探究故事、探究過程、探究結(jié)果等形成鮮明的對比，促使學(xué)生形成用批判性思維解決實際問題的能力。例如，在教學(xué)高中物理力學(xué)的發(fā)展歷程時，教師可以先用多媒體為學(xué)生展示力學(xué)的發(fā)現(xiàn)歷程，并把物理學(xué)家伽利略在力學(xué)的相關(guān)研究與德國馬德堡半球?qū)嶒?、英國科學(xué)家牛頓三大運(yùn)動定律以及英國物理學(xué)家胡克的胡克定律等進(jìn)行科學(xué)對比，以年齡和人名為關(guān)鍵詞構(gòu)建物理學(xué)中力學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)思維導(dǎo)圖，方便學(xué)生對力學(xué)的發(fā)展歷史的深入理解，為學(xué)生對物理知識的深入探究奠定精神基礎(chǔ)。（五）在高中物理實驗教學(xué)中應(yīng)用思維導(dǎo)圖，培養(yǎng)學(xué)生的物理探究能力實驗是高中物理教學(xué)的重要部分，新高考更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過物理實驗提高探究能力的要求。但是，物理實驗步驟比較繁瑣，比較考驗學(xué)生的耐力和觀察力。有的學(xué)生在參與高中物理實驗時，雖然動手操作實驗沒有什么問題，而且得到的實驗結(jié)果也比較準(zhǔn)確，但是當(dāng)在高考題型中出現(xiàn)相關(guān)的實驗問題時卻理不清實驗思路，無法解決實際問題。為了幫助學(xué)生避免出現(xiàn)這一問題，教師在高中物理實驗教學(xué)時，可以借助思維導(dǎo)圖的方式來對物理實驗進(jìn)行梳理，學(xué)生也可以利用思維導(dǎo)圖的方式來加深物理相關(guān)實驗的記憶，從而提高物理實驗探究能力。例如，在驗證機(jī)械能守恒定律的物理實驗時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生先根據(jù)課本上的實驗要求繪制出實驗思維導(dǎo)圖，以“機(jī)械守恒定律”為思維導(dǎo)圖的主關(guān)鍵詞，然后設(shè)置思維導(dǎo)圖二級枝干，如實驗?zāi)康摹嶒灢牧稀嶒灢襟E等，并進(jìn)行細(xì)致劃分。通過簡單的思維導(dǎo)圖梳理之后，學(xué)生再進(jìn)行操作實驗就可以輕松應(yīng)對，從而達(dá)到對實驗原理、步驟、方法的熟練掌