高中物理教学使用思维导图的几个误区＊

新课程标准正式发布以后，培养学生科学思维[1]，提高思维品质成为核心素养教学目标体系中一个很重要的方面。思维导图作为一种知识可视化的呈现工具，是物理教学研究的热点，得到日益密切地关注。但在实际的教学应用中因认识不到位而不得要领，存在因舍本逐末、僵化教条而引起的一些误区或偏差。

一、简单罗列知识，对思维导图的“可视化”定位不准

物理教学要对学生的认知过程以及存在的困难做细致入微的了解和评估，在课堂教学中运用思维导图引导学生对知识梳理提炼是可行的，但是梳理是针对各知识之间的逻辑关联而非知识本身。

思维导图的结构要符合认知结构而不仅是物理学科本身的逻辑结构，皮亚杰建构主义的学习观[2]认为对学生而言，只有与自己的认知网络发生有机的同化顺应才能形成新的知识结构，当然这种新的知识结构需要辅以有效检查理解。以人教版教材为例，在“电场强度”一节的新课教学中，课堂上教师引导学生完成的思维导图如图1所示，无独有偶，在教学实践的过程中，很多没有进行过思维导图训练的学生提交的预习作业也大致相同。图1中，对“电场强度”一节的教学内容概括全面而准确，但是这种思维导图只是实现了知识在视觉上的非线性表达，没有梳理各物理概念之间的内在逻辑关系，也就起不到思维的整理和归纳作用，更谈不上对知识架构的透彻理解。建构主义的学习观要求把学习者原有的知识经验作为新知识的增长点，也就是说教学活动要首先注重学生的认知规律，充分考查学生的原有知识、思维特点、生活经历的理解和体验并制定教学方法和情境[3]，在此基础上尽量契合学生的思维规律和物理学科本身的逻辑规律。图1直接可视化了知识本身，呈现知识代替了获得知识的思维分析和整理过程，学生自然就觉得“没啥用”“花架子”，思维导图也就失去了它应用的功能和价值。如果教师也就此简单理解，对“可视化”的本质定位不准，在实际运用中简单处理知识的学习过程，舍本逐末，就成了思维导图教学工具的异化和扭曲。

  

图1

同样是电场强度的一节课，图2则清晰地梳理了新旧概念之间的逻辑关系。图中横向主线梳理“场源电荷Q在空间激发看不见摸不着的电场，而电场的基本作用是对置于其中的任意电荷具有力的作用”。上下两个分主题分别作为描述这种力的性质的分支。在第一个分支中核心主题是电场强度的代数表达式，围绕该主题梳理比值定义法及其单位、点电荷场强公式的推导、人为规定正电荷受力方向为电场方向三个知识点；在第二个分支的核心主题是电场强度的形象化表达——电场线，围绕该主题梳理了电场线如何形象地描述电场强度大小和电场的方向两个问题。

小麦AL型细胞质雄性不育系异交结实率的研究…………………… 聂迎彬，孔德真，崔凤娟，桑 伟，穆培源，徐红军，田笑明（1）

  

图2

在互感一节的教学中思维导图设计如图3，相较于文字和语言等信息而言大脑对颜色、粗细线条的变化、图象更为敏感，在短时间内刺激大脑的活跃程度并引起注意，形成较好的短时记忆、提高思维的效率。在教学实践中学生被外观所吸引从而主动学习和了解这一学习策略工具，收效明显。但须指出的是如果颜色、线条等后期美化毫无依据任由教师自己的喜好进行，最后会起到反效果，不利于教学；过度优化则更不可取，在教学效果上收效甚微。

目前，电气自动化在光伏建筑和光伏水泵系统方面的应用比较广泛，尤其是在软件控制方面的使用。在实践中，不论是光伏发电站还是光伏水泵系统的监控，必须对太阳能板的发电情况和工作情况进行监控，这不仅是为了保障设备的稳定、安全运行，还能及时发现问题，防患于未然，减少意外的发生。为此，必须合理灵活地运用监控软件和通信方式，常见的几种通讯方式有串口、通用分组无线服务技术以及北斗无线通信。

小朋友通常喜欢颜色鲜艳的东西，认为色彩斑斓的书包很漂亮。不过，这类书包在印染的过程中可能会加入更多重金属等有害物质。此外，为了规避游离甲醛对身体的伤害，你在购买书包时还需要闻闻书包的气味。如果书包的气味特别重，说明它可能含有对人体有害的刺激性气体和超标物质，最好不要购买。

二、构图过程中过于注重外观美化

(一)作为教学展示的策略工具而言，优化外观有一定的积极意义

各中心主题突出、层级结构清晰、关键词提炼准确，各分支的逻辑顺序梳理合理、言简意赅。在新课学习时，学生能够依据该图准确地抓住要领，完成新旧知识的有机重构，即使遗忘，也可以很快地由该图对知识的重新定位和意义建构。[4]不仅如此，在引导学生自主预习和制图时，也应当重视可视化的实现过程即学习和认识的过程，而非知识结构的可视化结果，在实际教学实践中，那些没有受过思维导图训练的学生转变了态度，再次拿起“思维导图”工具运用到平时的学习中，从问卷调查和实际的检查评测来看都收到了切实有效的效果。

另一方面，制约思维品质的发展主要因素为学生的学习动机水平、对知识的深度理解。学习者了解到有意义的关系、理解了一个完形的内在结构、弄清了事物的真相，会伴有一种令人愉快的体验[9]。这是人类所能具有的最积极的体验之一。可以说思维导图建构过程本身就具有激励、唤醒、鼓舞的作用，激发学生学会思考，学会用科学思维去认识问题，解决问题。

  

图3

(二)作为学生的学习策略工具而言外观整齐即可，过度优化毫无必要

一方面高中学生的生理、心理发展接近成熟，从总体来讲，高中生的认知发展已接近成人的水平[5]。他们能发现事物的一些主要细节和事物的本质方面，高中生的稳定性、持久性都比初中生要强，具有更高的抽象概括、反省和监控能力。即使在记忆材料时，也力求把握其内在联系，而不是单纯地进行机械识记。通过大量时间和精力，运用线条粗细、颜色变化、形象化图形完成的构图只能在引起注意、促进形象化记忆方面有增强效果[6][7][8]，但是，较长时间后我们无法很好地回忆当初的色彩、线条的粗细。

对于一些难于生物降解的毒性物质可使用强氧化剂将其氧化分解，降低其污染程度。以芬顿试剂(Fe2+和H2O2)为主的系列高级氧化技术在水处理中得到了越来越广泛的应用[4]。

新课改要求落实学生的主体地位，以学生为中心展开教学，要求物理教师将平时的课堂教学向从知识本位、学科本位出发的观念转变，物理学科本身的逻辑结构不代表学生的认知结构，教师应当着眼于学生的认知规律和前知识结构进行思维导图的教学设计，创设情境、引导学生有针对性地梳理和提炼新旧知识之间的逻辑关联并加以可视化表达。在这种视觉梳理的过程中完成前认知结构与新知识的有机重组或重构，形成新的结构化认知。

因此，于学生而言，学业负担已经偏重，时间和精力是学生的最大的资源；于教师而言，教学的目的在于知识能够内化到学生现有的知识体系中，美观不是思维导图的核心目的。无论是学生个人的“知识梳理”型思维导图，还是“交流评价”型思维导图，处理好层级结构、主题分支、关键词就够用了。

三、为思维导图所“囿”，不能围绕教学实际拓展变化

思维导图作为一种教学工具并非功能完备，其自身的发展中也吸收其他工具和理论的优点不断地完善。1974年东尼·博赞 (Tony Buan) 出版第一本Use Your Head，向世界公布这一脑力开发的高效学习工具，指导人们用“画”的方法来记录思考和穿古装的过程；2006年与Chris Griffiths合作开发了第一款思维导图软件imindmap，实现了这一工具的数字化，易于修改、操作便捷；在使用上在随后的几个版本里面陆续增加了插入图象、视频、超链接等与时俱进的功能。思维导图作为非线性思维的可视化工具并非万能的，教师可以根据学习知识的类型不同以及学习者自身的偏好灵活选择其他的思维可视化工具，如概念图、流程图、维恩图、四象限图等，不必局限于思维导图这种单一中心主题的形式。在“曲线运动”一节的教学中引导学生用维恩图表述曲线运动与抛体运动的关系并嵌套在思维导图中如图4所示，相得益彰。

使用思维导图工具进行物理教学的目的是使学生对知识有清晰的结构化认知，而目的达成的保障是构图过程的思维参与和聚焦。教育部新课程标准发布以后广大物理教师在积极探索思维导图与教学的深度融合时更应依据教学实际和教学规律合理地取舍甚至发展改进，探索出既符合实际教学又兼顾核心素养目标导向的教学模式。

  

图4

[＊本文系广州市教育科学规划(Guangzhou education scientific research project)2016年度课题“基于思维导图的高中物理课堂教学实效性的研究”(1201554015)的研究成果]

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，2018：4-5.

[2]J.Piaget.Psychology and Epistemology： Towards A Theory of Knowledge[M].NewYork：Grossman，1971：70-71.

[3]皮连生.教育心理学[M].上海：上海教育出版社，2004：164.

[4]施良方.学习论[M].北京：人民教育出版社，1994：93-96.

[5]董圣鸿，王珍.高中生认知方式特点及其与学绩关系的研究[J].心理学探新，2003：2.

[6]G.Cocchini，R.H.Logie，S.S.Della，et al. Concurent performance of two memory tasks：Evidence fordomain-specific working memory systems[J].Memory & Cognition，2002(7)：1086-1095.

[7]N.Cowan，L.D.Nugent，E.M.Elliott，et al. The role of attention in the development of short-term memory：Age differences in the verbal span of apprehension[J].Child Development，1999(5)：1082-1097.

[8]R.W.Engle，S.W.Tuholski，J.E.Laughlin，et al. Working memory,short-memory,and general fluid intelligence：Alatent-variable approach[J].Journal of Experimental Psychology-General，1999(3)：309-331.

[9]张西方. 学习理论与方法[M].开封：河南大学出版社，2006：67.