思维导图：有效教学的工具——改进高中物理课堂教学的研究，本文主要内容关键词为：课堂教学论文,高中物理论文,思维论文,工具论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、思维导图简述
思维导图(mindmap)是英国人东尼.博赞(Tony Buzan)发明的一种思维工具，它是语义网络的可视化表示方法，是人们将某一领域内的知识元素按其内在关联建立起来的一种可视化语义网络。思维导图以视觉化的形式阐明了在知识领域里学习者是怎样使概念之间产生关联的，并且揭示了知识结构的细节变化（如图1所示）。
图1 思维导图的和传统的笔记方式比较
思维导图按照发散性思维的特征，把注意的焦点清晰地集中在中央图形上，主题的主干从中央向四周放射。分支由一个关键图形或写在产生联想的线条上面的关键词构成，次级话题也以分支形式表现出来，附在较高层次的分支上。各分支形成一个连接的节点结构并且末端开放。
物理教学中应用思维导图，就是在整理和绘制思维导图的过程中，一方面通过查找关键词和核心内容的，帮助老师和学生加强对所学知识的理解并进一步的深化；另一方面利用联想和连线去帮助学生组织相关知识并使之结构化，使知识的获取、存储和提取更加便捷高效。通过这种可视化的过程中，逐步形成正确的物理概念和规律。这无疑对于中学物理教与学起到促进作用。
二、思维导图在物理课堂教学改进中的作用
思维导图的特点是将思维过程可视化。因此，将思维导图作为一个工具融入物理教学过程中，就可以供教师或学生回顾自己或他人整个思维过程，理清思维的脉络。而且，在思维导图制作过程中，人的左右半脑会同时运作，把形象思维和逻辑思维结合起来，这样一方面发挥出思考、记忆、分析等潜能，另一方面促进灵感的产生和创造性思维的形成。随着问题的展开，采用思维导图分析，可以在原有的基础上对问题加以延伸，引导思维的走向，对问题的解决起着促进作用。
1.利用思维导图改进物理课堂教学设计。教师在制作思维导图时，所呈现的思维架构，能够帮助教师对教学内容进行有效的操作化组织，在认识教学过程方面，拥有一个全局化的观念，注意将“做”“想”“讲”有机结合。利用思维导图引导，将教学内容转化为具有针对性、引导性、层次性的问题，创设符合学生心理特点的教学情境或操作任务，从而增强学习的兴趣和信心，帮助学生内化学习内容。
教师在利用思维导图进行教学设计相互交流过程中，也可以直接从图中的思维架构，明确所表达的思维内涵。而教师对于教学设计的思考问题的深度和广度，就决定了思维导图的品质，通过交流彼此教师头脑中的创造全景图，就会加强对所教内容的整体把握，从而理解根据教学过程的需要做出具体的合理的调整，整个教学过程和流程设计更加系统、科学、有效。
2.利用思维导图分析学生物理学习的思维活动。思维导图以简洁明了的图形表现复杂的知识结构，从而形象地呈现各知识点之间的联系，通过学生的思维导图，能够发现每个学生的知识结构，发现其对所学物理知识的理解和认识程度，思维导图能够极大地提高学生的逻辑思维和创造性思维，思维导图可以通过确定因果关系、区分概念的层级次序、组织概念之间的联系等方式提高对概念的理解，帮助学生掌握正确有效的学习方法策略。
在高中物理学习中，最主要的心理保证是学生具有良好的思维力。物理学习思维活动过程中会遇到一系列的障碍，这是目前造成物理学习出现困难的最主要心理原因。利用学生自己制作的思维导图，将有助于搞清他们物理学习过程中的思维障碍，改造他们不合理的认知结构，这样，学生思维能力就会不断提高。在关注整体教学质量提高的同时，也能够关注各个层次的学生的个体成长，发展并挖掘个体的独特性，最大限度地做到因材施教。
3.利用师生共同制作思维导图促进教学过程的互动。师生间的交流与沟通打破了传统的一言堂。在应用思维导图的教学过程中，学生为主体，教师的作用主要是积极的引导，并指导和回答学生在完成学习任务的过程中所遇到的问题，师生间可以比较自由地进行交流和沟通。在这个过程中学生不再处于听众或观众的位置。教师通过巡视的方式，与学生交流指导，调动每个学生积极参与。教学过程不再是教师传递信息的过程，而是学生以自己的理解方式去绘制思维导图，与教师共同参与知识创生的过程。
三、利用思维导图设计探究式课堂教学
物理课堂中的探究式学习属于一种定向的探究，要将物理学习的内容结合学生先前的经验来设计，在这样一个问题学习过程中，旨在培养学生灵活的知识基础，高层次思维能力以及学习能力。因此，需要教师能有效的诊断出学生问题学习过程中认知、情感与技能目标。教师“临床诊断”的本领在于“问题”的构建或“问题情境”的创设，“开处方”的本领则在于教学中“问题解决”的设计。“学会向知识提问”与“学会向问题解决提问”，体现了教学的情感与态度目标所向。因此利用思维导图进行教学设计的分析，引导教师找出“知识→问题→需求→感受”的情感逻辑转化线索，和“反思→问题→调整→体验”的情感逻辑转化线索，能够提高高中物理课堂教学有针对性，进而保证有效性。
以下是利用思维导图对《超重和失重》探究课进行教学设计的实例：
超重与失重是一种在日常生活中比较常见的物理现象。学生往往能够感受到，但并没有注意到这一现象的特点，也不知道这是超重或失重现象。那么怎样才能够让学生不是机械地记住超重和失重的运动形式，而是真正理解超重与失重的实质，通过上面的思维导图（图2）可以很清楚地发现这将是本节课要突破的难点，因此在教学过程的设计中以实验作为突破口，从观察现象到实验探究本质再到运用牛顿运动定律分析原因逐步深入到所要研究问题的核心，使实验探究和理论探究完美地结合在一起，让学生亲自体验探究的过程，全面深入地理解超重和失重现象。
图2
［情景实录］
1.实验探究
解决问题：什么情况下会出现超重和失重现象？
学生实验一：学生站在健康秤上，观察下蹲和站起时秤的示数的变化，并描述观察到的实验现象。
学生实验二：用弹簧秤吊着钩码突然向上运动，观察弹簧秤示数的变化情况，并描述观察到的实验现象。
经分析发现上升过程中有超重和失重，下降过程中也有超重和失重。显然出现超重还是失重现象并不是取决于速度的方向，那么出现超重还是失重现象究竟取决于什么因素呢？
结合称体重实验时的体验和感受，学生进一步分析物体在上升过程中运动情况是怎样发生变化的。
【提示1】上升过程可以分为哪两个阶段？
【提示2】比较超重（失重）现象所对应的两种运动情况在本质上有什么共同点？
小组代表交流分析结果：
1)物体上升过程可分为两个阶段：加速上升、减速上升；
物体下降过程也可分为两个阶段：加速下降、减速下降。
2)当物体加速上升和减速下降时会出现超重现象；
当物体加速下降和减速上升时会出现失重现象。
3)出现超重现象时加速度方向向上，出现失重现象时加速度方向向下。
2.理论探究
解决问题：为什么会出现超重和失重现象？
学生对超重现象中的物体进行受力分析，运用牛顿第二定律和牛顿第三定律写出物体对支持物的压力（或物体对悬挂物的拉力）F的表达式。
板书：超重：F=mg+ma
失重：F=mg-ma
思维导图在教师课堂设计中的优势非常明显。它能从以上看出，思维导图在引导教师对教学设计进行分析，针对特定主题的理解作为核心环节，兼顾引导学生进入课堂探究学习任务的导向中创设问题情境。这些问题是学生不熟悉的，但在学生的最近发展区内。思维导图呈现一个在课堂教学中可以完成的明确的学习任务。可以说，思维导图在教学设计中应用的优势在于利用思维导图的教学增加考虑到课堂中学生的主动性和师生的合作性，可以使设计更加全面。
四、利用思维导图提高物理概念的学习效率
学生在高中物理概念学习中感觉比较困难，主要是不能形成概念网络，不能够比较深刻地理解概念间的联系，影响物理概念的掌握。引导学生制作物理概念和规律的思维导图可以有利于促使学生积极动手制作和动脑思考，使他们能够从整体上掌握基本知识结构和各个知识点间的关系，在头脑中形成清晰的概念网络。下面以学生制作的两幅典型的思维导图反映他们对牛顿第一定律的逐步深化理解过程。
图3 学生单独制作
图3是学生将所学习的牛顿第一定律按照自己的理解制作的思维导图作品，从图中不难看出学生仅仅罗列了和牛顿第一定律相关的知识点，学生对牛顿第一定律的理解是松散的、表面的，没有建立和其他相关知识的内部联系，说明他没有正确理解牛顿第一定律以及它和惯性的区别，在力和运动关系中所起的作用。
图4 师生共同制作
经过教师的引导，学生重新体会、观察概念间的关系，学生在查找与牛顿第一定律内容有关的关键词和核心内容时，按其内在关联通过联想和连线组织了知识，使之结构化。图4是经过多次修改后的一张导图，在这里不仅列出了各个知识点，而且还明确了各个知识点之间的联系。学生在构思思维导图时需要对知识融会贯通，逐渐提高对牛顿第一定律的理解及对整体意义的把握。学生在制作思维导图的过程中甚至发现自己从来没有注意和意识到的各个知识点间的联系，学生对物理概念思考的深度大大提高了，学生也逐步发展了自己的思维品质。
实践表明，通过学生动手制作思维导图学习物理概念，能够激发他们的学习兴趣。思维导图的制作过程中，最关键的地方在于能够流畅地、清晰地表达自己的思想观点，使自己的思维思想过程可视化，帮助自己分析问题、整理思路，别人也可以借助于我们的思维导图更好地理解我们的思想意图。每个学生都可以从他人那里学到自己没有想到的东西。思维导图不但形象具体，脉络清晰，学生非常喜欢。学生在轻松愉快的活动中学会学习，真正地成为学习的主人。