論可視化教育理論與高中物理教學創新

張 鵡

(福建省晉江市僑聲中學,福建 晉江 362271)

“思維導圖”來源于“思維可視化”理論,它是英國心理學家托尼·布贊提出的一種圖解形式記筆記的方法,他通過運用圖文并重的方法,把各級主題的隸屬關系用與相關的“層級圖”表現出來,建立起一種“記憶鏈接”,它將原本在人的頭腦中“不可見”的思維用圖的方式呈現出來,這就是我們常說的“思維導圖”．“思維導圖”的出現,使人們對知識的理解更加清晰、直觀、便于記憶．

1 何謂“具象化”的“思維導圖”

在高中物理學習的過程中,有一部分學生不善于主動而深入地去剖析所學內容,無法將不同知識點之間的聯系找出來建立起一套知識結構,對學習內容的記憶比較“散”,導致物理學習成績難以提高,若在高中物理教學中引進并運用好思維可視化教學的“導學案”,教師則可以通過清晰的知識框架,幫助學生高效地梳理學習內容,加深學生對教學內容的理解,其中“思維導圖”就是很好的方法．“思維導圖”具有“具象化”具象型標志．其特點是直觀、便于識別和記憶、容易產生親和力和豐富的想象力．人類的思維活動具有復雜性,就其關于“思維”分類[1]的研究中,就有古典的二分法(即形象思維和邏輯思維),還有現代的、我國著名科學家錢學森先生的三分法(形象思維、邏輯思維和靈頓思維),這些分類中都不可否認地提到了“形象思維”,就是當我們在判斷周邊事物時,常常用形象化也就是“具象化”的方法把各類事物進行分類,具象思維是個體對其意識中的物象資料進行有目的加工(構建、運演、判別)的操作活動[2]．例如高中物理教學中給學生一個“物質”的概念之前,其實學生已在自己的頭腦中形成了這樣一個“物質”的具象．確立這種具象來自于人的意識,這種意識使本來無法看見的,或者說根本就沒有形狀的物質,變成了可以“看得見”的具體的立體的形態．學生在產生和確定這些概念之前,就必然已經在頭腦中形成了這種物質形態的立體的具體的形象了．盡管這種物質形態,我們沒有看見過或根本就無法看見,但是,我們在頭腦中卻能建立這種物質形態的具體的形象,建立這種想象的思維活動,是將一個復雜形象“模型化”,即抽象成一個較簡單的形象,在對新形象進行形象思維或者抽象的思維,形成“具象思維”,在形象思維活動過程中,就要用到概念、判斷、推理…等邏輯思維的形式,然后我們再將它繪制出來讓自己和別人都能“看見”，這就是我們在物理教學中運用“思維導圖”來引導學生學習的目的,讓學生自己和教師看到物理概念、規律等在學生頭腦中是如何形成的,掌握到什么程度．

2 如何繪制“具象化”的“思維導圖”

要繪制出一份好的“具象化”的“思維導圖”并不是一件簡單的事情,這需要學習者對所學知識和規律的深層次的掌握與領會,不同的學習者對知識概念的理解、掌握程度不同,就會有不同的歸類法,從而繪制出不同的“思維導圖”,“思維導圖”本身沒有好壞之分,最主要的目的是幫助學生更好、更深刻地理解所學知識,同時便于學生牢固地記憶,以便在解決實際問題時能快速地提取知識．繪制“思維導圖”這種技能是需要學生在教師的指導下,開展一些基本方法的訓練,然后再不斷引導、啟發和模擬,最終由學生自己獨立完成的過程．繪制思維導圖常見的方法有兩類,即電腦繪制和手工繪制．

方法1.采用電腦多媒體技術．運用“思維導圖”教學軟件,例如MM2009Pro軟件,教師可以利用該軟件的強大功能,將物理教學中的知識重點、概念等進行“可視化”呈現,引導學生觀察、理解并學會自己制作“具象思維導圖”．例如在電學實驗中,測定金屬絲的電阻率、描繪小電珠的伏安特性曲線、測電源電動勢等實驗中,涉及到的測量方法有伏安法,它們都用到了電流表、電壓表、滑動變阻器等元件,這些實驗可以分為控制電路和測量電路兩部分;控制電路中又涉及到滑動變阻器的分壓和限流兩種接法,測量電路涉及到電流表的內接、外接方法;測電阻時還涉及到利用電流表或電壓表讀數的“半偏法”進行測定,這幾個實驗學生往往忘記或運用時顯得雜亂,每次遇到這類問題的處理,也都屢屢出錯,為此,教師就可以通過指導學生來繪制一份內部關聯性較強的思維導圖,將“測金屬絲的電阻率”、“描繪小電珠的伏安特性曲線”和“測電源電動勢和內阻”3個主要實驗進行整合,讓學生更加清晰、明確地掌握好這些實驗方法．

圖1

圖1 “具象思維導圖”是指導學生通過電腦軟件制作而成的,它繪制的導圖結構簡捷、內聯關聯性強、分類清楚、可以讓學生更好地掌握與記憶．運用“思維導圖”軟件制作的優點是可以方便地插入或添加內容,但同時這以是它的缺點,由于方便修改,這會讓思維導圖的制作者前期的思考不夠深入,會導致“思維導圖”會無限制地擴大,反而不利于對物理知識、概念的提煉．

方法2.手繪“具象思維導圖”．在用電腦繪制出上圖后,本人在實際的教學中,指導要求學生運用此法用A4大小的紙張手工繪制自己的“思維導圖”,這種經提煉指導后的手工繪制法在實際教學中有更多的運用．第1步,要求學生準備一張A4大小的紙張,結合針對相關概念、重點、規律等進行構思;第2步,將主題在紙張的中點進行定位(若能用自己喜歡又與知識點結合緊密的圖最佳),然后根據其隸屬層級關系運用適當的技巧進行手繪制作．這樣做的好處在于學生要在一張A4紙上將較多的知識點、概念通過邏輯及隸屬關系畫好,學生是要認真去動一番腦筋的,這有助于學生更深層次去理解物理的概念、尋找物理知識間的規律．再者,將物理知識間的關聯繪制成一張“圖”之后,學生的“形象記憶”增加,達到把抽象的物理概念和規律具物化、具象化的目的,學生對知識的掌握和記憶會更深刻、持久．在復習電學實驗后要求學生繪一份導圖,如圖2就是其中一位學生繪制的“思維導圖”．

此份學生制作的“具象思維導圖”,首先采用了電源、電流表、待測電阻、滑動變阻器構成一個簡單的串聯電路,由此電路作為基本點,向外延伸為4大分支．分支1：梳理了限流式和分壓式的測量范圍及測量結果與真實值的誤差問題;分支2：整理了測電源電動勢和內阻的基本原理、電流表內外接的方法及測量結果等;分支3：拓展了定阻電阻的測量方法、實驗原理圖、伏安特性曲線等;分支4：進一步拓展了電流表的改裝內容,涉及到電流表、電壓表擴大量程、改裝方法及測量等內容,很好地把電學常見的實驗進行了有機整合．有了這樣一張圖,學生就對所學知識有了較高程度的認知和理解,幫助學生更好地掌握這些規律和使用方法．無論是運用軟件制作或手工繪制“思維導圖”,它們都具有將物理知識間的架構得到鮮明、直觀的體現,因為在人的大腦認知結構中,圖像傳送與記憶信息能力優于文字的傳遞,更加有助于學生的記憶．

圖2

3 “具象思維導圖”在高中物理教學中的作用

思維圖是把物理知識中的一些要素,按照其內部的聯系創建的一種可視化的網絡結構．利用視覺化的方法進行說明,將物理學中的各種學習概念相融合而成．在高中物理的教學中運用“具象思維導圖”的方式開展教學,能夠促進學生對于物理學習的思考,并能更深層次地進行探索,在實踐中將物理規律與生活經驗結合起來,幫助學生正確掌握與熟練應用物理規律．

3.1 幫助教師改進教學

(1) 提升物理教師的教學能力．教師在長期運用“具象思維導圖”授課的過程中,會進一步優化物理概念間的關系,引導學生科學思考,能夠更突出物理的教學原理與概念,促使學生將所學的知識進行系統性與概念性的消化,慢慢形成物理教師的一種應用概念圖開展教學的新模式．

(2) 教師還能夠充分利用學生繪制的“具象思維導圖”這一珍貴信息,及時反思和評價自己的課堂教學,例如教學中哪些知識點講了、哪些有遺漏、哪些問題沒講清楚等,進而依據學生的“思維導圖”,反過來對自己物理教學和方法進行改進．

3.2 促進學生學習,提高教學成績

(1) 物理“具象思維導圖”的結構看起來并不復雜,但卻幫助學生了解物理知識間的層級結構與特點,教師也可以通過觀察學生親手繪制的“思維導圖”明確學生對所學知識的理解程度．再者,教師還可以通過學生制作出來“思維導圖”的完整度,發現學生在高中物理學習時中會投入的時間和精力的多少．

(2) 構建知識框架,加深學生對教學內容的理解．在高中物理學習的過程中,有相當的部分學生不會主動深入剖析所學內容,無法將物理概念、知識與規律等內容之間的聯系找出來建立“知識框架”,因而會造成對所學知識的記憶比較零散,記憶量又大,使得物理學習水平難以提高．我們采用“思維可視化”的模式進行課堂教學,學生可以通過教師清晰的知識框架梳理教學內容,加深學生對教學內容的理解．例如,在講授“帶電粒子在復合場中的運動”時,教師則可以以電場和磁場的性質入手,將帶電粒子在電場中的加速、運動電荷在磁場中的圓周運動等規律用“具象思維導圖”的方式進行知識和概念的整合,然后,結合習題情境、過程、受力及狀態來進行分析,形成一般意義上的解題思路,這樣學生就可以將復雜的復合場問題,逐一解決．再如,我們可以把實驗原理相近的物理探究實驗,用“思維導圖”進行有機整合,在力學中的“研究勻變速直線運動”的實驗中,就可以將“探究物體是否做勻變速運動(求加速度)”、“勻變速直線運動的速度與時間的關系”、“勻變速直線運動的位移與時間的關系”甚至還可以將“自由落體運動”這幾個實驗,通過物理實驗原理,將其探究方法、測量量等內容聯系起來,建立一個系統的知識框架,有效幫助學生掌握其知識和技能．

(3) 幫助學生提高記憶力,提高學習效率．在每一節課教學結束之后,教師或要求學生及時通過“具象思維導圖”將所學重要知識和規律“繪制”出來,最終提煉成一張“具象圖”,使學生更清晰了解學習重點,促使學生掌握物理知識,提高學生物理學習效率．

(4) 能較完整地詮釋物理知識．由于思維導圖的可視化特征,我們可以整合具體的題目或問題,把題目中所涉及到的因素依據一定規律進行創立,形成“可視化”的知識架構,這樣可以避免學生因知識概念的雜亂而產生排斥學習物理的心理．我們利用“思維導圖”具備整體化的特點,可以把“導圖”中的知識進行完整的詮釋．

高中物理教學對物理學教學質量的要求在逐年提高,但由于高中物理學大部分知識是抽象性概念,使得高中物理教學難度增大,為了能更好地提高高中物理教學質量,幫助學生能更加簡單、明了地掌握好物理知識,可以通過思維可視化教學模式進行教學改革．