运用思维地图，助力初高中物理教学衔接——以“静摩擦力”的教学为例-中国期刊网

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（整期优先）网络出版时间：2022-12-05

作者: 陈银银吕兵

文化科学 >教育学

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运用思维地图，助力初高中物理教学衔接——以“静摩擦力”的教学为例

陈银银,吕兵

(贵州师范大学物理与电子科学学院，贵州贵阳 550000)

摘要：高中物理相比初中物理在教材内容、思维方法、学习能力等方面都出现了“台阶”，使刚进入高一的学生无法接受高中的物理教学，造成学生普遍感到高中物理难学的现象，因此如何突破初高中物理教学衔接的难点是老师迫切需要解决的问题。利用思维地图的教育优势，设计以思维地图为辅助工具的教学模式，使思维过程和结果可视化，可有效降低学生学习的“台阶”，帮助学生顺利衔接。并以“静摩擦力”的教学为例，给出相应的教学设计。

关键词：思维地图初高中物理衔接静摩擦力

初中阶段要求学生对摩擦力有初步的认识，并能定性的分析滑动摩擦力，而对于静摩擦力，只需要知道静摩擦力是摩擦力的一种就可以。但在高中阶段，不仅要求学生掌握滑动摩擦力，而且要求学生知道静摩擦力概念，能分析静摩擦现象，并知道最大静摩擦力的概念，在知识量和难度上都上升了一个台阶，对学生的学习能力提出了更高的要求，注重能力的发展。运用思维地图回顾初中所学习的滑动摩擦力，引导学生通过对比的方法学习新知，注重教会学生学习方法，使学生的能力逐渐的达到更高水平。

一、初高中物理教学衔接难点

通过对比初高中物理课程标准对学生的要求发现，初中物理要求学生会用模型，能定性的解释生活中的物理现象，现象本身即知识点，直接背下来就可以，而在高中要求学生能独立建立模型，并能从物理现象中，运用逻辑思维方法，将其中的共性或者个性抽象出来，通过科学推理、概括分析、形成结论，且结论更加重视定量的描述。[1]因此学生想要学好高中物理，就必须从初中靠记忆就能学好物理的阶段过渡到具有抽象思维、逻辑思维、分析推理能力和归纳总结能力的高中阶段。维果斯基的认知发展理论强调，若在最近发展区内，让学生独立学习，学生面对新知识会无所适从、停滞不前，只有外界提供适当的帮助后学生才能顺利的从现有水平发展到更高一级的水平。所以要想使学生能适应高中物理的学习，教师必须做好初高中物理教学衔接，为学生提供适当的帮助，使学生从形象思维发展到抽象思维、从对现象的定性分析发展到能定量分析、从会分析简单的问题发展到会分析复杂的问题等。

一、思维地图

思维地图在1988年由David Hyerle博士提出用来建构知识，发散思维，提高学习能力的一种知识可视化工具。[2]由8种图形组成，如图1，其分别对应联想、描述、对比、分类、拆分、顺序、因果、类比八种人脑吸收知识的思维过程。在教学中合理、有效使用思维地图的不同类型图，利用不同类型图具有的不同功能可将思维过程可视化，让学生的思维过程可溯源，能有效的帮助学生建立新旧知识的衔接,[3]促进知识迁移的兴趣，增强记忆点，利用发展学生自主建构新知、抽象思维、逻辑思维和归纳总结能力。因此运用思维地图可以使复杂的内容简单化、复杂的过程逻辑化、抽象知识可视化，进而到达降低学生的学生学习的“台阶”的目的，帮助学生的从初中过渡到高中。

以思维地图为辅助工具，笔者设计了“回顾已知、创设情境—对比已知、明确未知—巩固新知、总结方法—联系实际、应用知识”的教学模式，使用该模式的流程分为四个阶段，[4]如图2：

第一阶段：创设情境、回顾已知。这个阶段教师通过创设情境，学生运用气泡图回顾已学知识的构成要素，引导学生按照相同的思路分析新知。

第二阶段：对比已知、建构新知。在此阶段可以采用用双气泡图对比已学知识和未学知识的异同，从而让学生自主建构新知识；用桥形图进行类比，将物理抽象的现象直接呈现

图1 8种类型的思维地图

来，降低学生的思维难度；用复流程图呈现物理现象之间存在的因果关系，让结果直接呈现出来，通过学生自主归纳总结，得出结论。

第三阶段：巩固新知、总结方法。此阶段可以采用树形图和流程图，用树形图对本节新知识和方法进行梳理巩固，用流程图回顾教学过程，强调教学方法，熟话说：“授之以鱼不如授之以渔”，便于学生在今后的学习中借鉴，学会自主学习。

第四阶段：联系实际，应用知识。学会应用所学知识解决实际问题。

三、“静摩擦力”教学过程设计

教学环节	教师活动	学生活动	设计意图
创设情境回顾已知	演示黑板擦来回擦黑板，提问黑板受什么力？初中已经学习过滑动摩擦力请同学们用气泡图展示出滑动摩擦力的构成要素。 请同学们将手压在桌子上略微用力向前推动，但保持手相对于桌面静止。手受什么力？[5]请同学们按分析滑动摩擦力的思路分析静摩擦力，并用气泡图展示出来。	滑动摩擦力，滑动摩擦力气泡图：静摩擦力气泡图：	将已学知识的分析思路展示出来，让学生类比分析新知，让明确分析思路，明确教学目标，逐渐的掌握思维方法。创设情境，让学生感受静擦力的存在；明确高中物理是初中物理的延伸和发展。
对比已知建构新知	1、静摩擦力的概念和条件动手实验： 将手平放在桌上。 把手放压在桌上，略微用力向前推动，但保持手相对于桌面静止 手不与桌面接触，让手来回移动。 在手上涂洗涤剂，将手压在桌上来回移动。对比滑动摩擦力，然后根据实验总结出静摩擦力产生条件，绘制滑动摩擦力和静摩擦力的双气泡图，建立静摩擦力的概念。 2、静摩擦力的方向同学们猜想一下：静摩擦力的方向如何呢？实践出真知，那我们就通过实验探究一下静摩擦力的方向到如何？展示实验仪器：木板、笤帚，说明将摩擦力的方向类比成笤帚毛弯曲的方向，[6]如图3，小组讨论利用这些实验仪器设计实验、设计表格记录数据，总结出静摩擦力方向？对同学们的实验过程进行指导与纠错，请两位同学上台演示。 3、静摩擦力的大小滑动摩擦力的大小是如何测量的？那测量静摩擦力能用同样方法吗？测量之前同学们猜想一下那些因素可能会影响静摩擦力的大小？画出复流程图。提问：在研究多个影响因素中的其中一个对实验结果有何影响的时候，我们用的实验方法是？请同学们用桌上的实验仪器验证影响静摩擦力的大小的因素，及摩擦力的大小？将复流程图补充完整。静擦力会随着拉力没有上限的无限增大吗？静摩擦力的最大值叫做最大静摩擦力,记作Fmax，即静摩擦力的取值范围0Fmax。最大静摩擦力的大小在任何情况下都一样吗？设计实验探究，画出复流程图。	绘制双气泡图： $说明: C:\Users\c'y'y\Documents\Tencent Files\1055019527\FileRecv\MobileFile\Image\58BZ37S3EU2@VOMV_H10YXO.png$ 产生条件：接触面粗糙、接触并挤压、有相对运动趋势。静摩擦力：两个相互接触并挤压的物体，当它们有相对运动趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动趋势的力，这个力就叫静摩擦力。生1：静摩擦力方向与物体的运动方向相反。生2：静摩擦力方向与物体的相对运动趋势相反。小组讨论设计实验、进行实验、记录数据：总结：静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势方向相反；运动的物体也可能受静摩擦力。通过二力平衡，间接测量，可以用同样的方法测量，进行猜想，画出复流程图。控制变量法进行实验、观察现象、将复流程图补充完整、归纳总结。静摩擦力的大小与接触面的粗糙程度、压力无关，随着拉力的变化而变化，是一个变力,与接触面方向上外力的大小相等。滑动摩擦力在压力和接触面粗糙程度不变的情况下是恒力。不会，有最大值，达到最大值后，物体就开始运动，受滑动摩擦力。设计实验，进行实验，画出复流程图，记录实验现象，得出结论： $说明: C:\Users\c'y'y\Documents\Tencent Files\1055019527\FileRecv\MobileFile\Image\LR{`L9F}@J{4F6W_A%R0M38.png$ 最大静摩擦力与接触面的粗糙程度和压力有关，与拉力大小无关，与滑动摩擦力的大小类似。	使用双气泡图，将两者的异同直观的呈现出来，让学生对比滑动摩擦力，自主建立静摩擦力的概念、分析产生静摩擦力的条件，培养学生分析归纳的能力，今后的学习中学会运用对比法进行自主学习。对比滑动摩擦力，理清新旧知识的之间的联系与区别。静摩擦力方向的判断对学生的抽象思维要求高，对抽象思维弱的高一学生来说理解起来困难，将静摩擦力的方向类比为笤帚毛弯曲的方向，将抽象知识形象化，符合学生的形象思维，降低学生理解的台阶。通过自主设计实验，分析处理数据，得出结论，培养学生记录数据、处理数据、归纳总结的能力，实事求是的科学精神。通过复流程图呈现影响静摩擦力大小的因果关系，将复杂的分析过程简单化，思维可视化，利于学生在分析归纳时直观的看到现象与结果关系，总结得出结论。使学生能区分静摩擦力与滑动摩擦力，在学习的过程中学会总结，让知识在头脑中是系统性的存在的而不是散乱的。
巩固新知总结方法	同学们用树形图总结静摩擦力的知识？画流程图回顾本节课的教学流程？此时，强调本节课的使用方法：对比法和实验探究。		通过树形图巩固本节课的知识及对应的学习方法，便于在今后的学习中学会借鉴这些学习方法，进行自主学习。
联系实际应用知识	轻握玻璃杯与紧握玻璃杯时，玻璃杯受的摩擦力一样大吗？最大静摩擦力呢？	静摩擦力一样大，紧握时Fmax大于轻握时的Fmax。	学会运用知识，解释生活中的现象。