基于思维导图的大单元复习教学探讨

收稿日期：2023-12-28

作者简介：马晓华（1993-），女，硕士研究生，主要从事物理课程与教学研究。

*通信作者：詹伟琴（1965-），女，副教授，主要从事物理课程与教学研究。

摘   要：思维导图作为一种思维可视化工具，将其运用到高中物理的大单元复习教学中，不仅可以将教学思路进行整合并清晰呈现，更能将师生的教学思路以及学习思路可视化。以力学综合计算题的解答为例，从思维导图的初步建构、整合完善以及实际应用三个方面探讨在高中物理的复习课中实现大单元复习教学的策略。

关键词：思维导图；大单元复习；可视化

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2024）4-0011-6

思维导图一般采用图文结合的形式，以线条构成结构和路径作为辅助。具体方法就是归纳出章节或单元的核心主题，以关键词的提取简化内容，应用分层级的线条、图形、色彩等要素绘制成知识结构图。思维导图能够可视化表达发散性思维，从同一层次的节点数目我们能看到思维的广度，从一个分支的长度我们能看到思维的深度。思维导图的软件绘图可以通过电脑软件和手机软件来完成，目前通过计算机软件来绘制更加方便。常见绘制软件有Ｍｉｎｄｍａｎａｇｅｒ、Ｉｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ、ＷＰＳ［1］和Ｘ－ｍｉｎｄ等，本文以Ｘ－ｍｉｎｄ软件为例进行绘制。

大单元教学是指在进行设计和组织教学的过程中要依据“大任务”“大观念”“大项目”或者“大问题”的逻辑进行，以其中一点统领单元，确定大单元的主题，依据主题进行单元的组织和设计，使零碎的知识变为系统的知识［２］。

高中物理知识点、模型、概念众多，在力学综合计算题中体现得尤为突出。学生如果只是零散地学习了各个概念以及模型，往往在实际解题过程中不能及时提取所需的公式以及思想方法，甚至会出现模型混乱、公式乱用、思路不清的问题。借助思维导图进行力学综合计算的大单元复习教学［3］（教学框架如表１所示），能帮助学生将力与运动、能量、动量等在力学综合计算题所需的概念、思想、方法建立关系，将知识结构化、可视化，使得学生在解决这一类问题时能自如提取所需的思想方法与公式。大单元教学作为培养学生综合思维的重要途径，不仅能有效提高复习的效率，而且能有效提升学生的核心素养［4］。

1    基于思维导图的大单元复习教学

在高中物理大单元复习课教学中确定了大单元复习的主题以及目标之后，可以借助思维导图的“三个层级”——思维导图的构建、完善以及应用［5］，循序渐进地帮助学生在脑海中完成牛顿运动定律、功和能量、动量守恒等主题的大单元复习的同时，构建起力学综合计算题的解题框架。

1．１    思维导图的初步构建

解决一道力学综合计算题需要学生从题干中提炼出研究的对象以及对象的元素特点，再运用一定的思想以及方法对所求问题进行剖析，最后才能按照一定的解题步骤规范、正确解题。思维导图的初步构建可以从“元素组合”“思想组合”“方法组合”以及“步骤组合”四个方面入手，从而对力学综合计算题化繁为简、化整为零，找准突破口快速解题。

1．１．１    “元素组合”思维导图的构建

力学综合计算题很多时候看起来复杂多样，但大多数是对“元素组合”思维导图（图１）中的多个简单要素进行排列组合。阅读题目时首先要理清它的元素组合，建立模型，从而找到似曾相识的感觉，降低对新题、难题的心理障碍。

1．１．２    “思想组合”思维导图的构建

物理世界处处蕴含着“平衡”与“守恒”这两种核心思想。思想不同，思考方向就会不同。在宏观判断题目考查平衡还是守恒后（图２），才能进一步选对解题方法。

平衡思想体现在对研究对象的运动分析和受力分析中。运动分析与受力分析互为前提，互为因果。比如，物体保持静止或匀速直线运动的平衡状态，此时加速度为０，合力为０；相反，Ｆ■等于０属于受力平衡，说明物体处于静止或匀速直线运动状态。

守恒思想主要反映的是能量与动量恒定不变的规律。能量与动量虽不同于运动与受力，但不同的能量形式对应于不同的运动形式，不同的动量形式也对应于不同的受力形式，所以本质上能量与动量来源于物体运动与受力规律的推演，是运动与受力分析的延伸。

1．１．３    “方法组合”思维导图的构建

力学综合计算题主要使用三种方法：动力法、功能法、动量法。这三条主线是一个庞大的体系，光是公式就多达几十个，不单学习时难以记忆，解题时也容易混淆。为获得顺畅的思路，先简单构建成如下的“方法组合”思维导图（图３），并展示各种方法中最经典的定律、定理以及表达式，有利于帮助中低层次的学生先对这三种方法进行辨别。同时，这部分内容也是对学生之前所学的运动和力的关系、机械能守恒定律、动量守恒定律等章节整合的大单元教学。

1．１．４    “步骤组合”思维导图的构建

构建以上三个组合的目的是引导学生整合知识网络，提升解题效率。但学生在做题时，即使面对平时比较熟悉的物理情境，有时仍会不知道如何下手、如何表述，究其原因就在于学生没有形成一定的解题步骤。所以，为了快速切入题目，可尝试使用“对象—过程—原理—列式”四个步骤来书写，构建的思维导图如图４所示。

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图４    “步骤组合”思维导图

通过运用“四步法”框架图，学生的解题思路可以更加清晰：首先找出对象，明确过程，然后分析原理，选定公式。在文字的规范表达方面，“四步法”也是一种范式，表述也会更加全面、规范。

1．２    思维导图的整合完善

在初步构建４个方面的思维导图之后，学生也基本上完成了认真审题以及基本思想与方法的掌握，但还达不到解题的程度。比如，学生光知道有三种方法可以解答力学综合计算题，却不知道什么情况下该使用哪种。同时，各种方法中的定律、定理都有一定的适用范围，如果生搬硬套，不仅会降低题目的正答率，也会极大地打击学生的自信心。所以，需要对以上思维导图进行整合完善，比如每一种方法的选用原因以及对每一种模型的常见问题和表达式进行完善等，在对知识进行进一步精加工后，构建其较全面、系统的知识结构体系（图５）。

思维导图的整合完善可以以先小组合作后展示分享的形式进行，同时教师可以根据每组学生的思维导图完善程度以及学生的表现给予合适的评价。

1．３    思维导图的实际应用

在真正解题过程中，思维导图的实际应用不仅要求对概念、定律、定理等有较为熟练的掌握，还需要学生凭借已有经验反复再现解题方法、思想，自觉构建自己独有的思维导图，理清思路的同时去揣摩出题人的意图。

下面以２０２３年的广东物理高考题第１５题为例。

（２０２３年广东物理高考题第１５题）如图６为某药品自动传递系统的示意图，该系统由水平传送带、竖直螺旋滑梯和与滑槽平滑链接的平台组成，滑槽高为３Ｌ，平台高为Ｌ，药品盒Ａ、Ｂ依次被轻放在以速度为v0匀速运动的传送带上，在与传送带达到共速后，从Ｍ点进入滑槽，Ａ刚好滑到平台最右端Ｎ点停下，随后滑下的Ｂ以２v0的速度与Ａ发生正碰，碰撞时间极短，碰撞后Ａ、Ｂ恰好落在桌面上圆盘内直径的两端。已知Ａ、Ｂ的质量分别为m和２ｍ，碰撞过程中损失的能量为碰撞前瞬间总动能的■，Ａ与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。Ａ、Ｂ在滑至Ｎ点之前不发生碰撞，忽略空气阻力和圆盘的高度，将药品盒视为质点，求：

（１）Ａ在传送带上由静止加速到与传送带共速时所用的时间ｔ；

（２）Ｂ从Ｍ点滑至Ｎ点的过程中克服阻力做的功Ｗ；

（３）圆盘的圆心到平台右端Ｎ点的水平距离ｓ。

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图６  某药品自动传递系统示意图

依照“步骤组合”思维导图中的“四步法”，第一步，找出对象，借助思维导图清晰地将两个研究对象的情况区分开来，特别是第一问以及第二问的研究对象不同，同时两物体的质量与速度极容易在书写的时候混乱。第二步，明确过程，第二问中Ｂ从Ｍ点滑至Ｎ点，实际所走的路程包括滑槽以及平台的长度，但题目中滑槽以及平台给予的信息并不是很充分，所以决定了第二问用功能法中的动能定理解题最为合适。相比较而言，第一问中Ａ物体以及传送带给予的信息相对要求问题是充足的，所以第一问可以用三种方法解答。第三步，分析原理，此题的思想主要体现为守恒的思想，在碰撞过程中动量守恒以及能量守恒。第四步，根据所选的方法以及对应的思想进行规范列式，最后将此题梳理成思维导图（图７）。

（上接第15页）

2    总  结

将思维导图的构建、完善以及应用融合进大单元的复习教学中，克服了“大”可能带来的难度以及思维混乱，将知识脉络清晰、直观呈现的同时，也帮助学生构建了新的知识框架体系，深化对知识的理解，实现在“大任务”以及“大问题”统领下的大单元复习教学。同时，借助思维导图的绘制促进师生之间的合作交流和分享，教师能及时、准确地把握学生的知识盲区，学生也能一步一步跟上教师的教学思路，充分体现了以学生为主体、教师为主导的教育理念。

参考文献：

［1］李明． 运用思维导图培养高中生物理学科科学思维的教学策略研究［Ｄ］．重庆：西南大学，２０２２．

［2］崔允漷．学科核心素养呼唤大单元教学设计［Ｊ］．上海教育科研，２０１９（４）：１．

［3］曹艳．大单元教学设计在高三生物复习课中的实践研究［Ｊ］．试题与研究，２０２３（１７）：２２－２４．

［4］田园，戴文远，颜怡钧．指向综合思维培养的高中地理大单元教学设计——以“大田县矿业发展与‘五园’模式”为例［Ｊ］．地理教学，２０２３（７）：５１－５５．

［5］尹欣怡，汤强．概念图在“数列”复习教学中的多层次运用［Ｊ］．中学数学，２０２２（１１）：３７－３９．

（栏目编辑    赵保钢）