思维导图在物理教学中的应用

    摘要：介绍思维导图和相关软件，阐述其在组织物理概念、探讨教学和学习问题和指导学生学习等方面的物理教学中的应用。

   思维导图已经开始被人们关注，因为它以直观形象的方式进行表达和思考，非常接近人的自然思维过程，特别是一些相关软件的开发和应用，更使这种思想方法深受欢迎，不论是企业还是教育，都在探索它的应用，因此我们将自己在实践中的一些体会写出，恳请指正。

   1．思维导图简介

   思维导图是英国人托尼·巴赞创造的一种提出笔记方法，和传统的直线记录方法完全不同，它以直观形象的图示建立起各个概念之间的联系（如图1所示）。

   思维导图和传统的记笔记方法相比有较大的优势。⑴它顺应了大脑的自然思维模式，可以让我们的各种观点自然地在图上表达出来。⑵能够加强记忆，因为在图示中通过使用关键词，既可以积极地听讲，又强迫我们在做笔记的时候就要思考句子的要点到底是什么。⑶激发右脑，因为在创作导图的时候还使用颜色、形状和想象力。根据科学研究发现人的大脑是由两部分组成的。左大脑负责逻辑、词汇、数字，而右大脑负责抽象思维、直觉、创造力和想象力。所以，图像的使用加深了我们的记忆，因为使用者可以把关键字和颜色、图案联系起来，这样就使用了我们的视觉感官。

   其实，思维导图不仅可以用于做笔记，还在制定计划、组织讨论等方面有用途。例如讨论问题时，可以由一人担任秘书工作，把整个讨论用思维导图的形式画出来。（如图2所示）

   对于每一个新的观点，秘书决定应该加在哪一个分支的下面。每个讨论者都会有一个自己的符号框图（或颜色）。利用这种方法，首先使每个观点都可以在图上根据它的位置而判断出其重要性。其次，大家可以明显地看出讨论正在向哪个方向发展，可以使参与讨论的人员者把注意力集中在主题上而避免跑题。再者，通过每个人使用不同的符号框图（或颜色）可以显示出是否有一两个人正在控制整个讨论过程，而刺激其他人员多发言。

   前思维导图已经在企业届有了广泛的应用，而且取得了较好的效果，例如波音公司在设计波音747飞机的时候就使用了思维导图。据波音公司的人讲，如果使用普通的方法，设计波音747这样一个大型的项目要花费6年的时间。但是，通过使用思维导图，他们的工程师只使用了6个月的时间就完成了波音747的设计！

   2.实现思维导图的手段

   2.1.纸＋笔

准备：几张白纸和不同颜色笔。

步骤：

   ⑴是把主题画在纸的中央。主题可以用关键字和图像来表示。所谓关键字，是表达核心意思的字或词。关键字应该是具体的、有意义的。这样，有助于我们进行回忆。

   ⑵考虑'次主题'，也就是在上一层主题下的延伸。

   ⑶在'次主题'后，罗列更为细节的要点。这个时候要注意的是，不要强迫自己用一定的顺序或结构来罗列要点。任何一个要点出现的时候，尽可以自然地将它用'关键字'的方式表达出来，并把它和最相关的'次主题'连接起来。

   ⑷整理思维过程。在完成思维导图后，再用阿拉伯数字把它们标记出来。任何一个'次主题'都要用一种颜色来表示。而且，如果可能的话，要尽可能用图像来表达一个关键字，这可以大大加深记忆。

   2.2.计算机

   计算机已经在许多方面取代了"纸＋笔"，在制作思维导图上，计算机也以它的操作快捷、图象形式多样和容量大的特点显示了比"纸＋笔"工具的优势。现在，制作思维导图的软件很多，如inspiration、mindmanager、personalbrain、brainstorm等，这些软件互有优缺点，在实际应用中可以根据需要进行选择。图3是利用不同软件制作的本文结构图，从中可以比较出它们的表达方式的特色。这些软件都非常容易掌握，因此不仅是教师可以使用，学生也可以使用，为学生学习又提供了新的工具。

   3.应用于物理教学的探索

　 3.1.组织概念，勾勒知识结构图

　 概念是物理学科知识的基础，然而在教学过程中我们发现，学生往往忽视对基本概念的掌握，特别是不能够形成概念网络，更不能够比较深刻的了解概念间的联系，这成为了学习困难的主要原因。在一般的教学过程中，教师也要求学生总结概念结构，但是往往由于检查不及时等原因，没有在教学过程中得到落实。现在可以利用有关软件，根据思维导图的要求，在老师的指导下由学生总结概念结构了，这种方法学生十分愿意接受，首先利用计算机可以提高学生的兴趣，调动学生积极思考，其次，不同学生的作品可以很方便的进行交流，每个学生都可以从他人那里学习到自己没有想到的东西。在实际操作中，我们有以下一些做法：

   教师制作出模版，学生按照模版完成内容。

   这种方法适用于学生刚刚接触思维导图或者面对比较复杂的概念结构。例如：在进行完电场的教学之后，为了使学生能够清晰掌握电场的概念结构，我们利用mindmanager制作了下面的模版，（如图4所示）学生根据模版总结回忆所学习的基本知识和它们的关系，并在文本输入区将各个概念的具体内容写出来。当然，如果学生有新的想法，可以在模版中进行改进。

   这种方式可以促使学生积极动手作和动脑思考，使他们能够从整体上掌握了基本知识结构和各个知识间的关系，在头脑中形成了清晰的概念网络。我们特别在高三教学中进行了实践，取得了较好的效果。

   学生根据自己的理解制作思维导图作品

   由于实现思维导图的软件操作简单，所以学生非常容易掌握。对于有些内容我们会让学生自己动手，根据自己对知识的理解，构造概念图。如图5所示的是学生在学习完磁场一章内容之后总结的知识结构图，在这里不仅列出了各个知识点，而且每一部分都在相应的文本区中写出了对该知识的理解。

   实践表明，学生来制作思维导图，能够激发他们的学习兴趣，促使学生积极思考，加强对知识的理解，也增强了他们的成就感，促进学生学习能力的提高。另外，也使他们在制作思维导图的过程中体会、观察知识间的关系，甚至发现自己从来没有注意和意识到的各个知识间的关系，从而产生一些具有创新性的理解，达到创新性的学习之目的。

   3.2.探讨问题，捕捉讨论中的灵感

   心理学研究认为，在讨论问题的过程中，人们的思维处于高度集中状态，接受和处理信息的能力强，灵感容易显现，所以将讨论中大家的意见和观点及时的记录下来，然后进行必要的整理，一定能够得到一个非常好的思维成果。思维导图和相关的软件在这里能够扮演重要角色了。

   教师在集体备课中共同讨论，完成教学设计

   备课是重要教学行为，如何才能提高备课的效果呢？除了教师自己认真研读教材、教学大纲、查阅有关资料之外，教师之间的讨论也是提高备课效果的重要方式，这样可以做到集思广益，智慧大家共享。然而在通常的备课过程中由于缺乏及时有效的记录和整理，集体讨论效果不好，而且容易跑题。现在我们按照思维导图的方法，利用inspiration软件记录备课过程，然后进行必要的整理，就避免了上述情况，图6是在一次集体备课中讨论"库仑定律"的教学时最终绘制的思维导图。

   在整个讨论过程中，大家仅仅围绕讨论内容展开话题，由一名教师负责记录下每个教师的观点，通过讨论确定各个部分的教学内容和教学方法。然后将讨论结果进行整理（这在inspiration中做起来非常方便），分别复制给各位教师，这样大家就得到了一份凝聚着集体智慧的教学设计了。这种方式特别对青年教师适用，这样可以使他们尽早的熟悉教学规律和教学内容。

   学生小组讨论，研究问题。

   在探究式课堂教学中，学生以小组为单位进行讨论是非常普遍开展的一种学习方式，然而也同样会出现我们前面所说的讨论中出现的问题，在讨论式教学中教学效率不高的现象是普遍存在的，要改变这种情况，只有将学生的注意力全部集中到讨论的中心话题上来，这正是思维导图解决的问题，同时利用适合的软件，还可以及时记录下讨论结果，体现集体思维的成果。在教学中，我们一般是首先筛选探究的问题，有些问题值得讨论，有些讨论的价值不高，在这方面要发挥教师的主导作用，课前进行筛选。在课堂上，学生分小组学习，每个小组至少一台计算机，一个学生作为小组的书记员，记录大家的讨论结果，因为考虑到mindmanager十分便于快速记录，所以我们在这样的课上多使用这个软件。图7就是高三学生在进行"测量电阻"专题复习时一个小组的课堂讨论记录。

   在上述讨论中，学生充分利用自己所掌握的知识对"测量电阻"问题从各种情况进行了深入的总结性研究，并且在每个栏目的"记录"中都对该问题进行了详细的说明，还绘制出了电路图。当小组的讨论完成之后，在通过校园局域网将讨论结果公布，交流各个小组的讨论结果，在这个过程中教师也可以将自己的总结公布，这样相互补充，取得了较好的复习教学效果，特别是从教师的角度来看，真正体会到了"教学相长"的内涵，师生都受益匪浅。

   3.3.指导学生，进行研究性学习

   研究性学习作为一种课程理念，可以单独举办综合课程，也可以结合课堂教学或者学科进行，如果将这种理念和网络教学联系起来，就产生了WebQuest。我们根据自己的实际情况，以课堂教学的内容为研究性学习的生长点，以WebQuest为主要学习形式，以思维导图为指导手段，开展了研究性学习，非常受学生欢迎。思维导图在其中的作用是指导学生的探究步骤和探究内容。如图8所示，是结合高中物理"万有引力定律"开展的WebQuest中思维导图主体图。

   学生根据图中的内容，选择学习和探究方式，其中有的部分是必须要学习的，如关于万有引力定律的知识部分，还有一些是学生进行选择的，可以进行课题学习（一般通过讲座、查阅资料的形式），还可以进行探究学习，如万有引力定律的应用部分就是要求学生在学习了基础知识后进行的小课题研究。
 
   4．应用展望

   通过思维导图能够极大地提高理解能力和记忆能力，它对于逻辑思维和创造性思维都有巨大帮助！通过使用"思维导图"，学生不再被动地去设法记下教师师的每句话和阅读一串串长长的句子，而是积极地对关键字进行加工、分析和整理，并和教师积极地对话，另外，它还非常有利于开发学生的空间智能。所以我们认为将思维导图引入教学，是为教学改革注入了新的活力。