用思维导图打开学生的物理思维

思维能力常常会伴随一个人的一生。高中生虽然基本的思维能力已经发展成熟，但是在根本思维的基础上借助相应的工具作用（思维导图）可以进一步促进学生思维能力更上一个台阶。高中物理是高中教育阶段学习难度较大的学科，学生除了掌握基本的物理知识之外，更重要的是发展物理思维，培养物理学科核心素养。在此基础上，笔者通过思维导图教学方式对学生的物理思维进行有效拓展，主要目的是切实提高学生学习物理的能力。一、什么是思维导图思维导图在我国教育领域的应用已经有较长的发展历程，也是广大教师较为青睐的辅助教学的重要手段。思维导图主要由一个核心与多个向外放射的知识点的外延组成，在向外放射的过程中需要发散思维再生成更多的知识分支，从而形成一个关联性的知识网络图。思维导图的应用比较广泛，除了适用于教师开展教学的各个环节，更适用于学生在学习和复习的过程中。无论是教师在教学时，还是学生在学习时都可以根据自己的需要用自己的方式去绘制思维导图，因为思维导图可以将大量的信息表示到一个知识图形中，有助于对信息的高效记录和组织，能够提升使用者的处理能力。当使用者对思维导图进行绘制时，需要先对内容进行整理和归纳，帮助使用者将零散的、模糊的知识内容变为清晰的知识结构，方便更好地理解。思维导图在连接、联想的过程中，用多彩的图形、主干关键词以及各式各样的连接线等，将平淡枯燥的内容变得生动形象，把混杂、庞大、零散的知识点汇聚到一张图上，从而形成一个知识体系，让人一目了然，从而实现更高效的知识运用。二、思维导图对培养学生物理思维的价值体现培养学生的物理思维能力是高中物理核心素养的内容之一，是学生学好物理的关键思维，只有具有严谨的物理思维，才能让学生在以后的物理探究过程中游刃有余。所以，思维导图对培养学生的物理思维的价值主要体现在以下方面：（一）有助于学生对高中物理知识的整体把握物理大致可以分为力学、热学、电学、光学、声学这几大板块。从初二开始学生逐渐接触物理知识，初中物理只是对这几大板块的初步学习，到了高中物理开始不断加深，其知识难度和知识层次也逐渐增加。但是，虽然经过多次改版之后的高中物理教材开始以大单元教学进行编排，但是学生在学习过程中还是会被相关联的知识弄得晕头转向，有的时候会将不同定律的表示公式记混淆，因为物理公式的表示符号较多；有的会被复杂的物理应用计算阻断思维，因为物理计算题太抽象；还有的直接弄混重要的物理概念，因为高中物理涉及的物理概念太多。当利用思维导图进行教学时，学生面对的这些问题就可以迎刃而解，在一目了然的知识思维导图下促进学生整体把握高中物理知识，提升物理思维能力。（二）有利于促进高中生物理建模能力的提升高中生的物理思维能力离不开其建模能力，通过知识建模达到对高中物理知识的深入理解和应用。但是，高中生学习的目的性较强，主要是为了在高考时能取得较好的成绩，所以他们会把较多的精力花费在研究高考题型上，而对高考题型的研究属于知识学习的后期阶段，当学生尚缺乏相应的建模能力就进行后期的高考题型攻克时，会遇到较多的阻力，从而影响后期的总复习效果。所以，高中物理教师想要将培养学生的物理思维中的建模能力贯穿到教学的各个环节，就应先借助思维导图为学生打下建模基础，才能为以后的学习提供强有力的思维保障。（三）可以为高中生以后的物理学习奠定思维基础思维导图在高中物理教学中的应用，是学生一种学习方法的总结，当学生掌握好这一门学习方法之后，在以后的知识学习过程中才可以游刃有余。因为思维导图的运用不仅可以培养学生的物理思维，而且可以提升学生的物理综合学习能力，促进学生核心素养的培养。这些都是学生学好物理知识的思维基础，打好这一基础才能让学生在物理知识海洋中自由翱翔。三、高中物理教学中用思维导图打开学生物理思维的方法在高中物理教学中，教师不仅要自己掌握思维导图教学的方法，还要教会学生学会利用思维导图提高自主学习能力，所以教师需要将思维导图辅助学习物理的技巧在教学中不断渗透，具体可以从以下方面探索：（一）在高中物理概念教学中应用思维导图，培养学生的物理发散思维物理概念是物理知识的基础，高中物理教材编排上，大都是以先讲概念再进行计算和实验验证，整个过程都离不开学生对关键物理概念的深入理解。传统的高中物理概念教学大都是教师口头传授再加上学生的“死记硬背”式自我消化，较少花费时间去教会学生怎样理解和记忆物理概念，所以当讲了几节课的知识之后，学生还是没有理解基础的概念，从而在后面的知识学习中遇到了较大的阻碍，严重影响了学习效果。所以，当我们在开展物理教学时，需要想办法让学生在基础的概念理解上实现突破，这就需要教师利用思维导图将复杂的、抽象的数学概念简单化、直观化，用直观的图形表示方式将物理概念呈现出来，在达到精解之后再以此为关键主干，进行思维导图枝干的填充，实现知识发散，给学生建立以物理概念为根基的知识关联脉络，促进学生系统化学习，提升思维能力。例如，在教学高中物理必修一《牛顿运动定律》中的牛顿第三定律这一基本概念时，课本上关于牛顿第三定律的具体叙述为：“两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。”对这一概念读起来不仅拗口，而且理解难度大。所以，教师在讲解时可以带领学生对这一概念的内容进行分析，找到概念的关键词，如“作用力”“反作用力”“相等”“相反”“一条直线”，根据这些关键词指导学生绘制简单的牛顿第三定律思维导图，方便学生更好的理解，可以绘制思维导图如下。这样清晰的物理概念思维导图，将概念中蕴含的元素以及理解思路明了地呈现了出来，看上去更直观，脉络更清晰，更有助于教师开展下一步的知识讲解。（二）在高中物理原理教学中应用思维导图，促进学生理解和转化知识的能力在高中物理知识结构中，一些固定的原理需要学生熟知，这些原理比较复杂、零散，关联性不强，如位移和路程的关系原理、抛物线原理、自由落体的原理、摩擦力大小关系的原理、传送带的使用原理、自行车运动原理等，每个原理都反映了一个物理知识点，单独去记忆这些物理原理显得费时又费力，而且容易记混淆。在教学中我们发现，在这些物理原理知识点中有的并不存在任何联系，而有的却有一些关系，这时我们就需要找到这些原理之间的内在关系，并用思维导图辅助归纳和总结，将有关系的物理原理进行归纳，形成举一反三的物理，方便学生再遇到同样的问题的时候，能用同样的物理原理去解决问题。例如，在解决摩擦力的原理问题时，在高三物理考试中，关于摩擦力的原理考查的比较多，但是其应用原理都是相贯通的。为了更方便学生能达到举一反三的学习目的，教师在讲到摩擦力的相关原理时，就可以先对用到摩擦力原理的例题进行总结和归纳，然后用思维导图进行清晰概括。如摩擦力和支持力的关系举一个典型的例子，并用小动画展示抬桥时停在桥面上方向的运动视频；摩擦力大小与物体表面光滑度情况的关系举一个典型的小例子，用动画展示在不同表面、在同一助力下小车的运动情况；摩擦力与惯性之间的关系并举例，用动画展示突然拉动小车，车上的木桩的运动情况；等等。这些信息都用思维导图清晰呈现出来，给学生深刻的学习体验，促进学生理解和对知识的转化，加强对物理原理的运用，方便后期的知识复习。（三）在高中物理模型教学中应用思维导图，培养学生的构图能力物理模型是一种思维形态，在高中物理教学中比较常用的模型有对象模型（如质点、点电荷、轻弹簧、刚体、理想气体等）、过程模型（如匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动、弹性碰撞、简谐运动、理想气体状态变化等）、结构模型（如原子核式结构模型、液体、气体、固体、绝缘体、导体等）、模拟模型（如光线、磁场线、电场线等）、条件模型（如真空、匀强磁场、匀强电场等），可以说物理学是物理模型的集合部。所以，教师在日常教学中，要注重明确物理模型的思维内核，忽略次要因素，突出主要因素，使得复杂的实际问题简单化、直观化，方便学生完成更为严谨的物理猜想和推理，最终实现问题的高效解决。但是，关于物理模型的运用，只通过教师的口头传授还远远不够，还需要借助思维导图来高效实现。对于抽象的物理模型就可以用信息技术工具绘制思维导图的方式，将模型细化，凸显出关键属性，来提升学生的科学思维能力。例如，在构建电场强度的概念模型时，在观察和分析的基础上得出，同一个电荷在场源电荷形成的电场中的不同位置受到的电场力大小、方向不同，这个电场力是对应着同一个检验电荷的，所以场源电荷周围不同的位置的电场会有强弱和方向之分。为了让学生理解这一原理，并通过物理模型提升物理思维能力，教师就可以在教学之后指导学生自主构建模拟模型，引导学生根据电磁场的概念和相关特征绘制出电场线，方便学生将知识转化成简单的模型。最后，教师再指导学生用思维导图对物理模型进行区分和构建，提升学生的构图能力。（四）在高中物理科学史教学中应用思维导图，培养学生的科学精神高中物理教学离不开物理学发展历史的教学，物理学史会从根本上激发学生学习和探究物理知识的动力，起到触动学生内心的作用，从而培养科学探究精神。高中物理的发展历史是由科学思想、科学方法和学科知识组成，其不仅仅包括诸多物理科学家们研究物理学发展历史的故事，更重要的是展现了科学家们深入思考与探究的过程。同时，随着新高考的施行，高中物理高考中对物理学的科学发展历程也会相应涉及，所以，在高中物理教学中有效渗透物理学发展史具有不可替代的育人作用。为更高效地提高物理教学的效率，最大限度地发挥物理学科学史的育人价值，教师可以充分利用思维导图的优势，把科学家们的探究故事、探究过程、探究结果等形成鲜明的对比，促使学生形成用批判性思维解决实际问题的能力。例如，在教学高中物理力学的发展历程时，教师可以先用多媒体为学生展示力学的发现历程，并把物理学家伽利略在力学的相关研究与德国马德堡半球实验、英国科学家牛顿三大运动定律以及英国物理学家胡克的胡克定律等进行科学对比，以年龄和人名为关键词构建物理学中力学的发展脉络思维导图，方便学生对力学的发展历史的深入理解，为学生对物理知识的深入探究奠定精神基础。（五）在高中物理实验教学中应用思维导图，培养学生的物理探究能力实验是高中物理教学的重要部分，新高考更加强调学生通过物理实验提高探究能力的要求。但是，物理实验步骤比较繁琐，比较考验学生的耐力和观察力。有的学生在参与高中物理实验时，虽然动手操作实验没有什么问题，而且得到的实验结果也比较准确，但是当在高考题型中出现相关的实验问题时却理不清实验思路，无法解决实际问题。为了帮助学生避免出现这一问题，教师在高中物理实验教学时，可以借助思维导图的方式来对物理实验进行梳理，学生也可以利用思维导图的方式来加深物理相关实验的记忆，从而提高物理实验探究能力。例如，在验证机械能守恒定律的物理实验时，教师可以引导学生先根据课本上的实验要求绘制出实验思维导图，以“机械守恒定律”为思维导图的主关键词，然后设置思维导图二级枝干，如实验目的、实验材料、实验步骤等，并进行细致划分。通过简单的思维导图梳理之后，学生再进行操作实验就可以轻松应对，从而达到对实验原理、步骤、方法的熟练掌