余小英，李凡生

(廣西民族師范學院 物理與電子工程系，廣西 崇左 532200)

1 思維導圖

思維導圖(Mind Map)是由英國有記憶之父之稱的著名心理學家Buzan于20世紀60年代提出［1］，也被稱為心智圖、思維地圖，是一種用圖像將放射性思考具體化的方法。有學者把思維導圖定義為“思維導圖是為促進思維激發(fā)和思維整理的可視化、非線性思維工具”［2］78－84。由此可知，思維導圖的核心作用是激發(fā)并整理人的思維。思維導圖模擬人腦的運作方式，利用簡單的圖形和文字，直觀地把各級主題的關系通過層級圖表現(xiàn)，實現(xiàn)抽象思維和形象思維有機結(jié)合。

思維導圖的基本構成要素主要由中心詞、節(jié)點、連線、關鍵詞幾方面組成。一般由中心詞產(chǎn)生不同的主干并由這些主干各自衍生出若干分支，形成一種網(wǎng)絡狀且具有層級性的知識體系，這種體系條理分明、簡單直觀。

在中國，思維導圖最早應用于商業(yè)領域。而在教育界，關于思維導圖的應用和研究，自2007年起才逐漸興起。據(jù)不完全調(diào)查統(tǒng)計，已經(jīng)有超過5.9億全球使用者通過運用“思維導圖”而增加自身知識的獲取能力，并且這一數(shù)字還有增長之勢［3］。

大學物理實驗特別是探究設計性實驗不但要鍛煉和培養(yǎng)學生動手實踐能力，同時也能對學生發(fā)散思維、創(chuàng)新思維進行強化訓練，這些實驗所涉及到的知識是多方面的，知識含量非常大。手、腦并用是實驗課程的一大特色。左腦被稱為“文字腦”，主要處理文字和數(shù)據(jù)等抽象信息，具有理解、分析、判斷等抽象思維功能，有理性和邏輯性的特點;右腦被稱為“圖像腦”，處理聲音和圖像等具體信息，具有想象、創(chuàng)意、靈感和超高速反應(超高速記憶和計算)等功能［4］。右腦能夠?qū)⒄Z言、數(shù)字等看到、聽到和想到的事物變成圖像，并進行思考和記憶。在大學物理實驗中恰當?shù)剡\用思維導圖，不但可以使實驗中蘊含的大量知識處理簡單化，還可以強化左右腦的開發(fā)，最大限度地實現(xiàn)實驗課中手、腦并用這一大特色。

2 思維導圖在大學物理實驗教學過程中的應用

大學物理實驗是一門將基本操作與基本理論融為一體的理論聯(lián)系實際的綜合性實踐課程。物理實驗課的根本目的就是培養(yǎng)學生獨立思考和判斷的能力，提高學生的綜合素質(zhì)，并通過實驗，使學生獲得一定的物理實驗的基本知識、方法和技能。傳統(tǒng)的大學物理實驗課一般都是上課時首先由教師“照本宣科”地講解實驗步驟，然后學生“依葫蘆畫瓢”，按部就班地做實驗。在這種“教師講，學生聽”的情形下，學生沒有得到獨立思考的機會，這樣很容易造成學生對實驗不感興趣，只想盡快完成實驗，教學效果不佳。筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這樣的教學模式，學生收獲不大。經(jīng)常是實驗做完了，對實驗還是一知半解，有的學生甚至連一些基本的知識都不懂，對實驗內(nèi)容一問三不知。同時，在實驗過程中學生很容易犯一些低級錯誤，而且不少錯誤教師已事先提醒過。造成這一結(jié)果的原因，很大程度上是學生在動手做實驗前缺乏思維激發(fā)和整理。在大學物理實驗課中恰當引入思維導圖，能引導學生對所學知識進行系統(tǒng)梳理，實現(xiàn)對實驗內(nèi)容的整體把握，以理論來指導實驗，充分發(fā)揮學生的主觀能動性。

2.1 運用思維導圖構建課程知識體系

目前，大學物理實驗課中實驗內(nèi)容的劃分主要有兩種形式:一是按學科來劃分，即分為力學實驗、熱學實驗、電學實驗和光學實驗四大部分;二是按實驗的層次來劃分，即分為基礎性實驗、綜合性實驗和探究、設計性實驗。不管是以何種形式來劃分，不同的實驗內(nèi)容之間都會存在著千絲萬縷的聯(lián)系。如綜合性實驗和探究、設計性實驗中選擇測量工具時就包含著基礎性實驗中的基本儀器的使用;設計性實驗本身就是一種考察學生各種知識和儀器的綜合運用能力的實驗，所以也是一種綜合性實驗;有些力學實驗中也包含有熱學、光學或者電學的知識，力、熱、光、電這4種實驗知識并不是嚴格的各自獨立，而是相互包含的。怎么開課?實驗項目怎么安排?教師在做教學計劃時都必須認真考慮，對所有的實驗項目進行系統(tǒng)梳理，構建出合理的課程知識體系。思維導圖模擬人腦的運作方式，正是可以實現(xiàn)這一目標的有利工具。

由淺入深、由簡到繁，循序漸進是人們認識事物的一般規(guī)律，實驗的教學也應遵循這一規(guī)律。而實驗的難易程度是這樣劃分的:最容易的是基礎性實驗，這部分主要是訓練學生對基本測量工具的使用，大多是和中學知識有著比較密切的聯(lián)系，以驗證性實驗為主;綜合性實驗相對較難，采用的方式主要是在提供了詳細的實驗原理的基礎上，學生綜合運用各種知識和儀器進行實驗，并根據(jù)實驗結(jié)果進行分析，進而得出結(jié)論;探究、設計性實驗是難度最大的，這些實驗一般只是提出實驗要求，學生要根據(jù)實驗要求，自己設計實驗方案、選擇實驗器材，反復論證之后才能進行實驗。因此，教師在安排實驗時應按照學生的實際情況，由淺入深、由易到難安排實驗項目，構建出合理的課程知識體系。為此，筆者以XMind為繪制工具，繪制出不同形式的大學物理實驗知識體系的脈絡圖，分別如圖1和圖2所示，并以此作為實驗項目安排的指南。

圖1 按層次劃分的大學物理實驗知識體系思維導圖

圖2 按學科劃分的大學物理實驗知識體系思維導圖

2.2 思維導圖在實驗過程中的應用

雖然大學物理實驗的重點是培養(yǎng)學生的實驗技能，但并不意味著教師就可以完全放手讓學生自己掌控整個實驗的時間。特別是對剛邁入大學的新生，他們在中學階段接觸的實驗并不是“做實驗”，而是“講實驗”，因此，直接讓他們動手做實驗，他們往往覺得無從著手，就算讓學生硬著頭皮去做實驗，也是錯誤不斷。針對這種情況，教師必須將必要的理論知識講透才行。而大學物理實驗課時有限，教師講解理論的時間不能太多，更多的時間要留給學生做實驗。擺在教師面前的難題就是:在有限的時間內(nèi)如何把理論講得深透，同時還要留出足夠的時間來讓學生親自動手做實驗。因此，教師在講解實驗理論知識時要抓住重點，層次分明。思維導圖可以將人的思維過程可視化，且圖文并茂、重點突出、層次明確，學生更容易接受，相關記憶也比較牢固。因此，巧妙運用思維導圖可在一定程度上緩解這一矛盾。

如“重力加速度的測量”這個綜合性實驗，總共安排了6個課時。實驗要求學生采用4種不同的方法測量重力加速度，并比較這幾種方法的差異。這4種方法分別是:落體、單擺、復擺和氣墊導軌。每種方法都有不同的測量原理和適用條件，誤差來源也各不相同，學生不好記憶。如果按照一般的講授方法，4種方法全部講完，至少要花費1節(jié)課的時間，而且學生感覺很混亂，很多知識都沒有記住。針對這一情況，筆者試著制作思維導圖(如圖3)并運用于教學中:以“重力加速度的測量”為中心詞，各種測量方法為二級子標題，每一種測量方法的詳細的內(nèi)容通過以三級子標題的形式在一側(cè)寫出。教師講解時，首先利用思維導圖鳥瞰整個實驗內(nèi)容，精講骨架與結(jié)構，再逐步深入介紹每一種測量方法。這樣圖文并茂、層次分明的講解比純文字的表述更直觀，學生更容易產(chǎn)生聯(lián)想并記住相關知識，教師可以在一定程度上縮短講授的時間。學生根據(jù)這樣的導圖，很容易記住關鍵的知識點，比較各種測量方法的差異時，分析也比較到位。

圖3 重力加速度測量實驗思維導圖

2.3 思維導圖在學生探究、設計實驗中的應用

探究、設計實驗是學生對大學物理實驗知識和技能的綜合運用。在進行實驗之前，每個學生都會有自己對實驗的猜想和實驗方案，為了得到一個比較合理的實驗方案，必須先在小組中對實驗方案進行討論。由于學生的知識能力水平和看問題的角度不盡相同，提出的實驗方案必然有區(qū)別。為了使學生的討論有序且有效，教師要在其中擔任負責人、主持人和專家的角色，各角色擔負的工作如下:

負責人:主要制定所要研究的議題，引導學生抓住議題的關鍵;

主持人:引發(fā)學生頭腦風暴，處理會議中出現(xiàn)的問題，激發(fā)學生對議題的興趣，多用些詢問的方法，鼓勵學生發(fā)言，引導學生往更遠更廣的地方進行思考;學生討論結(jié)束之后，對收集上來的想法和觀點進行系統(tǒng)化的處理(1)簡化每一個想法，簡言之就是總結(jié)出關鍵字;(2)將每個設想用專業(yè)的術語標記出關鍵點;(3)對于類似的想法，進行綜合;

專家:畢竟教師對實驗的理解和實驗經(jīng)驗的理解都不是學生所能比擬的，因此，在對學生觀點歸納完成之后，教師就要以專家的身份對提出的方案進行系統(tǒng)的質(zhì)疑并加以完善，將學生提出的所有想法和設想拿出來，根據(jù)事實進行分析和質(zhì)疑，值得提出的是，通常在這個過程中，對學生提出的新的設想，如果該設想無法實現(xiàn)，有限制因素的，教師就要有所針對地提出修改意見。

教師要完成以上角色的任務，并不是一件簡單的事情。為了不讓學生在討論中跑題，實現(xiàn)有效的記錄和整理，純粹靠文字來表述是不現(xiàn)實的。因此，教師可以借助思維導圖強大的圖文表述功能來較好地解決這一問題。同時，思維導圖也可以運用在學生的小組討論中，用來引領學生圍繞討論主題展開討論。

如大學物理實驗中的“金屬線脹系數(shù)測量”實驗，教師就用這樣一張思維導圖(如圖4)對學生進行引導。首先，教師作為負責人，引導學生找出實驗的關鍵和難點:“如何測量出金屬在溫度變化時的微小形變量”，并以此為議題;其次，在課堂上，教師擔任主持人的角色，為避免學生在討論中偏離主題，要求學生從測量原則、測量方法和測量步驟三方面去考慮問題。采用提問的方式，鼓勵學生提出自己的想法，并從學生提出的想法中提煉出關鍵詞，如“實驗操作簡單”、“實驗精度高”、“實驗現(xiàn)象明顯”等等;最后，教師充當專家的角色，對學生提出的各種設想進行補充和完善?？梢哉f，學生提出每種方案都有自己的可行性或優(yōu)缺點。通過該導圖，教師可以對學生提出的方案的優(yōu)缺點和可行性進行分析，加以補充和完善，使學生實驗方案更有理有據(jù)。通過思維導圖，教師對學生實驗設想的分析也顯得更具條理性，學生也容易接受，從而提高實驗實效。

圖4 金屬線脹系數(shù)實驗設計的思維導圖

3 思維導圖在大學物理實驗中的優(yōu)缺點

思維導圖是一種思維的工具，在大學物理實驗中可以應用思維導圖作為輔助。教師通過畫思維導圖，使抽象的物理知識呈現(xiàn)的方式生動化，教學材料的組織有理化，教學中問題的設置都更加的科學化、嚴謹化。他能幫助教師更清晰、流暢地表達知識，學生也更容易理解接受，從而加深師生互動交流的廣度和深度。教師通過鼓勵學生打破書本中章節(jié)知識的限制，使學生更清楚知識之間的聯(lián)系，大學實驗理論知識在學生頭腦中也更為清晰，有利于培養(yǎng)學生思維的嚴密性。利用思維導圖，學生在實驗中碰到各種問題時學會更全面、更清晰地分析問題并做出相對科學的決策。

當然，思維導圖只是教學的一種輔助工具，應用時要恰當，不可濫用。例如對一些實驗原理、實驗步驟等陳述性的東西，用思維導圖中的圖像來講解效果并不好。同時，教師在運用思維導圖過程中，不能隨手涂畫，要盡量地體現(xiàn)思維導圖的規(guī)范性，給學生樹立良好的示范作用，以此培養(yǎng)學生良好的科學習慣。

4 結(jié)束語

思維導圖應用于大學物理實驗是一種嘗試與創(chuàng)新。它給教師和學生帶來思維的拓展，在構建知識的同時也能培養(yǎng)創(chuàng)新意識，為學生創(chuàng)造積極、健康的學習氛圍。思維導圖如何與大學物理實驗這門實踐性強的課程進一步地融合還需更深入的研究實踐，從而推動它更好地為大學物理實驗課程的教學和學習服務。

［1］Buzan B，Buzan T.The Mind Map Book:How to Use Radiant Thinking to Maximize Your Brain＇s Untapped Potential［M］.New York:Dutton，1994.

［2］趙國慶.概念圖、思維導圖教學應用若干重要問題的探討［J］.電化教育研究，2012(3).

［3］思維導圖.如何繪制思維導圖［EB/OL］.［2014－01－05］.http://mindmap.fltrp.com/mind－2.html.

［4］百度文庫.左腦和右腦的區(qū)別和分工［EB/OL］.［2014－01－05］.http://wenku.baidu.com/view/892ff7dfce2f0066f5332230.html.