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概念網(wǎng)絡圖在高中物理教學中的應用

2015-05-30 08:42:45姜玉梅崔佳欣
中學教學參考·理科版 2015年1期
關鍵詞:網(wǎng)絡圖機械能勢能

姜玉梅 崔佳欣

[摘要]物理概念是物理學的基本元素,掌握相關的物理概念是學好物理的前提。文章簡單介紹了概念網(wǎng)絡圖,并舉例說明概念網(wǎng)絡圖在物理教學中的應用。

[關鍵詞]概念網(wǎng)絡圖高中物理度集聚系數(shù)

[中圖分類號]G633.7[文獻標識碼]A[文章編號]1674-6058(2015)02-0065

20世紀60年代,諾瓦克教授提出了概念圖,概念圖作為一種組織和表征知識的工具,已經(jīng)越來越得到人們的重視和廣泛應用。概念圖對教學的促進作用主要從教學策略、學習策略和評價策略三個方面來體現(xiàn)。概念圖作為一種教學策略,它能夠很好地促進教師的教學;作為一種學習策略同樣也可以很好地幫助學生學習;概念圖最初就是作為一種評價策略而誕生的,同樣它作為教與學的評價工具也有深遠的意義。

一、概念網(wǎng)絡圖的理論綜述

1984年諾瓦克將概念圖表述為:概念圖就是用來組織與表征知識的工具,是一種以科學命題的形式顯示概念之間的意義聯(lián)系,并用具體事例加以說明,從而把所有的基本概念有機地聯(lián)系起來的網(wǎng)絡圖。

概念圖可用數(shù)學圖論理論定義,它是一種用節(jié)點代表概念,用邊表示概念間關系的網(wǎng)絡圖。對于每個給定的圖,每個圓圈(方框)內(nèi)的概念對應網(wǎng)絡中的節(jié)點,圓圈(方框)與圓圈(方框)之間由連接詞相連,這樣的線對應網(wǎng)絡中的連線。根據(jù)網(wǎng)絡圖,可以分析圖中每個概念的度及集聚系數(shù)等相關拓撲參量。

度的大小表示的是與某個概念有關系的概念的多少;集聚系數(shù)的含義是:其值越接近1,表明它和它的“鄰居”越抱成一團,關系就越緊密;反之越接近于零,則說明它與它的“鄰居”老死不相往來,關系就越疏遠。對應在概念網(wǎng)絡圖中,可算出每個概念的度和集聚系數(shù),從中找到度和集聚系數(shù)比較大的概念。度越大說明與它有關系的概念越多,集聚系數(shù)越大表明它與周圍概念的關系越緊密,這兩個維度都可以表明它的重要性。所以說從這些方面分析出“圖”中的概念的重要性,以及概念之間關系的遠近程度等,這對我們的教學有較大的幫助。

二、概念網(wǎng)絡圖在物理教學中的運用

以《機械能守恒定律》教學為例,繪制并分析概念網(wǎng)絡圖,然后以此為基礎進行教學設計,圖1即是繪制的概念網(wǎng)絡圖。

圖1:機械能守恒定律的概念網(wǎng)絡圖在機械能守恒定律的概念網(wǎng)絡圖中,找到邊數(shù)最多、集聚系數(shù)最大的概念。具體是動能和勢能,這兩個概念都有五條邊且集聚系數(shù)也相等,又考慮到之前學習的是動能定理,所以此節(jié)新課就從動能出發(fā),開始講。然后過渡到動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化,抽象出一個機械能守恒模型(平拋運動),利用之前的動能和勢能推導出機械能守恒,這就過渡到了本節(jié)課新學的內(nèi)容。

詳細的教學過程就是讓學生針對物體從A運動到B的情況,分別寫出A、B兩點的動能,進而寫出此過程動能的變化量,這就是從動能這個概念開始講解,再引導學生思考動能為什么發(fā)生改變,過渡到合外力做功。在此過程中只有重力做功,重力(合外力)與相對高度(位移)的乘積即是重力勢能,重力勢能屬于勢能,勢能又屬于機械能,此時就已經(jīng)進行到概念網(wǎng)絡圖的中心匯合處,也就是說整體的設計就是依據(jù)這個概念網(wǎng)絡圖進行的,反映在概念網(wǎng)絡中就是從動能這個節(jié)點出發(fā),開始講解,通過與它相連的一個個概念的講解,環(huán)環(huán)相扣又回到了勢能與動能可以相互轉(zhuǎn)化這個結論。機械能包括動能和勢能,再加一個限制條件只有重力或彈力做功,運動過程中機械能是守恒的,即本節(jié)課學習的新內(nèi)容——機械能守恒定律。

運用概念網(wǎng)絡圖設計這節(jié)課,目的是為了讓學生更清楚概念與概念之間的關系,以及重要的定律的適用條件。然后通過課后練習進行反饋收集,結合反饋情況對教學效果進行分析。

(責任編輯易志毅)

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