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大学物理课程教学中思维导图的应用探究

2020-11-21 275 上传者：管理员

摘要：针对目前大学物理课程教学中存在的具体问题，提出将思维导图这种可视化思维工具运用到大学物理教学中进行辅助教学，阐述了大学物理教学中运用思维导图的可行性，并结合实例介绍了思维导图的具体实施。利用思维导图可以提高大学物理课程教学效果，有助于学生的物理思维能力和自主学习能力的培养。

关键词：
大学物理
思维导图
物理思维
物理教学
课程教学
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大学物理课程是高等院校理工科专业的一门重要通识性必修基础课，它不同于其他具体专业课程，课程讲授的基本概念、基本理论和基本方法在对学生的逻辑思维、创新能力及应用意识等方面的培养和训练上发挥积极的促进作用，其内容和思想对后继课程的学习和科学素质的培养都具有深远而持久的影响[1]。通过大学物理课程的学习，不仅可以使学生掌握专业课程学习中必备的物理理论知识，做好相应的知识储备，同时可进一步提高学生的科学素养，增强学生分析和解决实际问题的能力，培养学生科学探究精神和创新意识，因此大学物理以物理知识为载体，在培养学生科学素质和创新能力方面具有积极作用，在应用性人才培养上具有其他课程所无法代替的重要地位。但是，目前大学物理教学中普遍面临着教学内容多，知识涉及领域广，教学时数少；部分学生物理基础知识薄弱，自主学习能力差，学习积极性不高；教学方法和手段单一等一些具体问题，在很大程度上影响了大学物理的教学的有效实施。因此，进行大学物理教学改革，探索符合学生实际、满足应用型人才培养需求的大学物理课程教学方法势在必行。

一、思维导图概述

思维导图（Mindmap）是一种发散性的、图像式思维的工具，是英国著名心理学家、教育学家TonyBuzan发明的一种有效的思维模式[2]。它源自脑科学理论，是表达发散性思维的简单有效而且实用的图形思维工具。思维导图是用图解的形式和网状的结构，加上关键词和关键图像，储存、组织和优化信息。思维导图以人类脑细胞为模型，通过中心主题向四周发散多个主题、子主题从而构成网状结构。主题上的关键词或图像能够唤起相关知识记忆，起到揭露事实、思想和信息的作用。

由于根据脑细胞的形状和形式绘制的思维导图符合大脑联想和想象的工作方式，可以优化人们的思维和记忆，提高工作和学习效率，能激发人的创造力[3]，因此受到了大家的普遍关注，许多教育工作者在理论和教学实践中都进行了相应研究与实践。思维导图是集图画、关键词、节点与线连接起来的多彩的图文结合体，在实际教学和学习过程中能使课程内容中心突出、层次分明、易于理解、可操作性强[4]。教师在教学中运用思维导图进行教学设计，可以提升教学设计效率，也便于后期优化设计。在课堂教学中利用思维导图能够很清晰的向学生展示出教学内容的整体知识结构框架，能够便于让学生把握教学的重难点及知识点间的关联性，利于学生整合零散知识，激发学生思维能动性和学习积极性，使学生积极主动参与到课堂教学活动中来，有效提高了教师教学的有效性。

图1真空中静电场的思维导图

二、大学物理教学中应用思维导图的可行性

大学物理的教学内容多、知识抽象，只有对物理概念、物理规律有了深刻地理解才能做到运用物理知识灵活的去解决问题。在大学物理课程教学中将教学内容用思维导图构建知识框架，有利于学生明确学习重点，把握物理知识脉络，从而构建清晰的物理过程图像。思维导图构建的网状知识结构有利于知识的记忆和联想，便于将中学物理知识与大学物理知识进行衔接，实现新老物理知识点的有机知识整合，进行知识重构，从而形成完整的物理知识体系。

形象思维有助于物理学的形成与发展，物理学习开始于学生对客观存在的事物形象的感知，然后把各个感官感受到的物理形象整合成物理表象，最后对物理表象进行形象加工后抽象出物理概念或物理规律，其中形象思维为逻辑思维的运行提供形象的材料支撑[5]。物理学科知识特点要求在物理学习过程中，不仅要注重抽象能力的训练和培养，同时也要重视学生形象思维的锻炼，要注重形象思维与逻辑思维的互补。通过思维导图进行知识可视化，不仅可以提高学生学习兴趣，而且可以培养学生的发散思维，能实现学生创新思维能力的培养。

利用思维导图进行辅助大学物理课程教学，一方面能帮助任课教师减轻备课负担，通过思维导图的绘制，明晰教学思路，理清知识点间的联系，依据学情更好地进行教学设计。另一方面借助思维导图学生能容易理清知识脉络及知识结构框架，可以帮助学生有效把握学习重点，提升学生的预习工作的实效性，在课堂中更容易实现在教师的讲解下将抽象的物理知识进行理解并内化。

三、思维导图在大学物理教学中的应用

（一）思维导图在学生课前预习中的运用

学生课前预习是保证课堂教学有效性的重要环节，课前通过自主学习提前了解教学的相关内容在保证课堂教学有效实施过程中显得尤为重要。比如在上真空中静电场之前，学生在预习该部分知识绘制了相应思维导图，见图1。

学生课前预习中通过思维导图构建对真空中静电场这部分知识进行归类、归纳，使原有抽象知识可视化，更具条理性。学生在预习中为了构建真空中静电场的思维导图，就必然会深入研究课本中相关知识内容，确定主题，通过独立思考用连线将与主题相关的概念和命题连接构成网状知识结构图，这个过程能够激发学生学习的主观能动性，保证了预习的成效。学生在预习过程中绘制思维导图肯定会遇到个人无法理解、解决的问题，在课堂中，当老师讲到这些具体问题时学生就会更加留心在意，学生听课时就会更加具有主动性和针对性，通过自己的思考和老师的讲解，一旦问题解决了，学生将对该知识点掌握的更加牢靠，印象更加深刻，不容易遗忘。

图2电磁感应的思维导图

图3质点运动学的思维导图

（二）思维导图在课堂教学中的运用

在实际教学中，教师可以利用思维导图辅助备课和授课。备课时教师应了解具体学情，依据教学大纲要求，进行具体教学设计，将课堂教学内容以可视化的图像、文字、色彩等形式直观形象地浓缩于思维导图中，反映出知识点的相关联系，表现出复习、新课导入、新知识的讲解、例题讲解和作业等教学环节。这样可以使教师在课前进一步明晰课堂讲授思路，同时也保证了课堂教学中通过PPT演示方式将思维导图逐步、清晰的展示给学生，使学生更直观的了解教学内容的重点及各知识点间的相互联系。比如在讲电磁感应这部分内容时，可以构建如图2所示的思维导图，教师可课前绘制思维导图展现给学生，课堂讲授过程中可结合思维导图开展每一阶段教学任务。

首先复习本节课所涉及的磁通量、电源电动势等相关物理知识；然后是新课导入，结合磁悬浮列车等生活中的实际例子吸引同学们的注意力，阐述电磁感应相关理论在实际中的应用及在电磁理论中的重要地位，从而引入新课内容；通过电磁感应演示实验视频揭示电磁感应现象，总结归纳出发生电磁感应的条件和方法；分析电磁感应定律及楞次定律；通过例题的讲解电磁感应定律的应用，进一步巩固知识点；最后进行归纳总结，布置作业以及预习任务。通过思维导图可将整节课的教学脉络直观的展现给学生，一目了然，学生可以轻松有效的把握本节课的重点及知识结构。当然，教师也可以利用彩色粉笔边讲边在黑板上画，等课堂内容讲完话，本节课的思维导图也就呈现在黑板上了。

对于学生来说，上课记笔记是掌握课堂知识的重要环节，有助于知识内化和主动进行知识重构。以往课堂中学生记笔记要不是抄板书，要不就是记录老师所做的表述，结果往往是“想记的没记上，想听的没听清”，缺失了独立思考的时间。在实际课堂教学中，学生可以以教师绘制的思维导图为模板，利用思维导图记笔记，学生只需将关键词和知识要点用线条相连，这样提高了记笔记的效率，学生可以有充足的时间集中精力去听讲，对具体问题进行独立思考，提高了课堂教学的有效性。通过思维导图记录的笔记，更容易提取教学内容的相关知识点，便于回想教学过程，帮助记忆、分析处理相关知识，同时也利于产生创造性思维。

（三）思维导图在习题课中的运用

在习题课教学中，为了让学生掌握如何灵活利用物理概念、物理规律分析处理实际问题，进行章节知识小结是一个必不可少的环节。教师章节内容小结过程中帮助学生对所学的知识进行系统的整理，掌握整体物理知识结构和具体的知识要点，使知识条理化、系统化，实现物理知识的“零存整取”，使之形成一个较完整的知识体系。思维导图的发散性和系统性可以很好地帮助学生在习题课教学中掌握整体物理知识结构和具体的知识要点。

比如在对大学物理第一章质点运动学进行章节小结中，可以制作如图3所示的思维导图。通过思维导图可以清楚的向学生展示质点运动学的知识框架，反映出在本章学习中遇到的质点、参考系、坐标系等主要概念；描述质点运动的方式方法；描述质点运动的物理量间的关联；质点做圆周运动及直线运动的描述等。在知识小结中使用的思维导图制作不必过于详细，无需将所有公式、内容都体现在思维导图中，只要给出基本的知识结构框架，在实际教学中，教师就可以充分利用课堂互动环节，通过师生共同合作方式进一步完善思维导图。在教师的引导和点拨下，学生借助思维导图就能对所学的知识进行系统的整理，将物理知识点形成一个整体的知识网络，使学生更加明确物理概念、规律的本质，激发学生主动探究物理知识深层次的关联，提高灵活解决实际问题的能力。

四、结束语

本文基于大学物理课程对思维导图在大学物理教学中的应用进行了分析探讨。大学物理中运用进行思维导图辅助教学，利于学生把握教学内容重点及知识结构，便于对知识点进行分类与总结，有助于学生的物理思维能力和自主学习能力的培养，促进学习的积极性和主动性，提高学习效率。

参考文献：

[1]教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.本科大学物理课程教学基本要求[Z].2014.

[2]博赞.思维导图大脑使用说明书[M].张鼎昆,徐克茹,译.北京:外语教学与研究出版社,2005.

[3]李淑凤,李雪春,郑殊,等.学科思维导图与物理知识网络的构建[J].物理与工程,2018,28(Z1):8-15.

[4]李鹏.应用思维导图提高大学物理教学有效性的研究[J].黑龙江科学,2019,10(1):78-79.

[5]李超华.思维导图在大学物理热学中的应用研究[D].上海:上海师范大学,2017.

郭亮.思维导图在大学物理课程教学中的应用研究[J].高教学刊,2020(35):116-119.

基金:教育部2019年高等学校教学研究项目“应用型地方高校大学物理教学方法的改革研究与实践”(编号:DJZW201912xb);新疆省教育厅2018年教学研究与改革项目“基于SPOC平台的大学物理混合教学模式的研究与实践”(编号:2018JGKD03);喀什大学2018年教研教改重点课题“基于应用型人才培养背景下的大学物理MOOC化教学模式研究”(编号:KJCZ1801).