陳棟梁

（江蘇省蘇州市吳江盛澤中學，江蘇蘇州 215228）

引言

概念圖的應用是美國康奈爾大學諾瓦克教授在奧蘇貝爾所提出理論的基礎(chǔ)上開發(fā)出的。概念圖是一種知識以及知識之間的關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)圖形化表征，也是思維可視化的表征[1]。諸多研究證明，概念圖能有效促進學習者的抽象及創(chuàng)新等高級思維能力的形成。

一、概念圖和物理思維品質(zhì)的特征

概念圖是指以圖解的方式，直觀地、結(jié)構(gòu)化地描述概念、規(guī)律等相關(guān)內(nèi)容之間相互關(guān)系的一種圖。諾瓦克指出，概念、命題、交叉連接和層級結(jié)構(gòu)是概念圖的四個圖表特征。

思維的深刻性是一切思維品質(zhì)的基礎(chǔ)。思維的深刻性是指思維活動的廣度、深度和難度，集中表現(xiàn)在善于深入思考問題、抓住事物的規(guī)律與本質(zhì)、預見事物的發(fā)展進程。因此，思維深刻性的指標集中在概括能力和邏輯推理能力上?；诖?，本文重點討論以高中物理概念圖教學提升思維深刻性品質(zhì)的策略。

二、高中物理概念圖教學促進思維深刻性品質(zhì)的策略

大量教學實踐研究表明，教師應用概念圖教學，可以培養(yǎng)學生善于抽象概括、深入思考、邏輯推理、歸納總結(jié)、預測和判斷等能力。

（一）應用概念圖教學，使學生學會抽象概括物理概念和物理規(guī)律

“加速度”是高一學生進入高中后，第一個需要掌握的非常抽象的概念，也是必修1 物理中一個非常重要的概念。但是由于其抽象性特征，大部分學生難以全面、深刻地理解其概念。教師采用如圖1所示概念圖逐步展開教學，可以幫助學生概括和總結(jié)“加速度”的概念、公式及物理意義。首先，教師可以通過圖片展示從“北京”到“重慶”的路線圖，說明沿不同路徑，初位置和末位置相同，即位置改變相同，但時間不同，從而引出用“單位時間內(nèi)位置的改變量”來描述物體位置變化的快慢，即運動的快慢，就是“速度”概念的內(nèi)涵。其次，教師可以利用圖片展示三輛賽車啟動的畫面。啟動后，三輛賽車的速度都發(fā)生改變，但相同時間內(nèi)，速度變化不同，說明三輛賽車的啟動性能不同。這時，教師可以引導學生思考“用什么辦法來比較三輛賽車的啟動性”，從而引導學生總結(jié)概括“加速度”的公式、內(nèi)涵及物理意義。

圖1 “加速度”概念圖

（二）應用概念圖教學，使學生學會深入思考物理問題

在學習“機械能守恒定律”時，學生往往難以理解機械能守恒定律的內(nèi)涵及條件，歸根結(jié)底是因為沒有從本質(zhì)上理解牛頓第二定律、勢能、動能、機械能及功能關(guān)系的內(nèi)涵及內(nèi)在聯(lián)系。所以，在進行本課教學時，教師可以采用“機械能守恒定律”概念圖，用流程圖來展示思維的邏輯過程。

由牛頓第二定律出發(fā)，對時間積分就是動量定理，對空間位移積分就是動能定理，然后引入勢能和機械能的概念圖，從而使動能定律轉(zhuǎn)化為功能關(guān)系，并由此得出機械能守恒定律。如此，學生便能理解各功能關(guān)系之間的內(nèi)在聯(lián)系，并掌握知識的來龍去脈，從而深入理解相關(guān)概念。

（三）應用概念圖教學，使學生學會邏輯思維推理物理規(guī)律

在教學時，教師采用類比的方法，往往能培養(yǎng)學生類比推理的能力，從而使學生逐步學會運用邏輯思維推理物理概念和物理規(guī)律[2]。例如，在“電場強度”教學中，教師可以應用概念圖進行類比教學，通過水的“密度”的比值定義，類比遷移到電場的力學性質(zhì)、“電場強度”的比值定義，從具體到抽象，逐步提高學生的邏輯推理能力。

（四）應用概念圖教學，使學生學會歸納總結(jié)物理概念和規(guī)律

作為當前高中物理課堂教學的常見課型之一，復習課若能應用概念圖，即可實現(xiàn)學生對于學科概念及規(guī)律的有效把握。

例如，在復習“電場”這一章節(jié)內(nèi)容時，教師可引入復習歸納概念圖進行課堂教學：電場的核心內(nèi)容囊括三個“二”，也就是二定律（電荷守恒與庫侖定律）、二性質(zhì)（電場的力學與能的性質(zhì)）、二應用（電容器和帶電粒子在電場中的運動）。教師用概念圖對這些規(guī)律加以歸類，有利于學生迅速掌握相關(guān)知識。

又如，在復習“電磁感應”這一章節(jié)內(nèi)容時，教師可將整章節(jié)內(nèi)容用概念圖做如下歸納：“三大基礎(chǔ)”與“三大應用”。其中，“三大基礎(chǔ)”為產(chǎn)生電子感應現(xiàn)象的條件、感應電動勢（或感應電流）方向與大小。基于以上所形成的五個方面的應用為等效電路、動力學分析、圖像分析、能量問題、自感和互感。這種歸納能使看起來顯得凌亂的概念與規(guī)律形成一個有機整體。學生也能借此搭建完善的知識框架。

由此可見，通過類似的章節(jié)復習中的歸納總結(jié)訓練，教師可以有效地培養(yǎng)學生的歸納總結(jié)能力。

（五）應用概念圖教學，使學生學會預測和判斷物理問題的發(fā)展

“電勢”是在電場中通過比值定義，明確提出的概念；但“引力勢”并沒有在書本中明確提出。教師通過“電勢、引力勢”的概念圖進行類比教學，可以使學生在已知熟練“電勢”定義的基礎(chǔ)上，進行邏輯推理和判斷，理解“引力勢”的比值定義。用已知的物理知識去預測和推斷未知的物理知識，是解決物理問題的高層次階段[3]。而教師應用概念圖教學，可以有效地培養(yǎng)學生預測和判斷的能力。

結(jié)語

概念圖教學的研究已經(jīng)深入各個學科教學領(lǐng)域，同時，概念圖教學在促進學生思維品質(zhì)提升方面具有重要作用。新一輪課程改革提出的核心素養(yǎng)的核心要素之一，就是“科學思維”，所以概念圖教學必將煥發(fā)出新的生命力。