思維地圖類型及其在生物教學(xué)中的應(yīng)用

羊垂功

思維地圖是基于語義學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)基礎(chǔ)上幫助學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的一種語言工具。研究表明在知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中，使用圖像會(huì)使學(xué)習(xí)者對(duì)所學(xué)內(nèi)容的印象更深刻，知識(shí)的記憶更牢固。思維地圖正是以圖像的形式對(duì)知識(shí)信息進(jìn)行組織和建構(gòu)，以強(qiáng)化學(xué)習(xí)者對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解和記憶，進(jìn)而達(dá)到提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效率的目的。

1 思維地圖的類型

思維地圖是學(xué)習(xí)者用來進(jìn)行建構(gòu)知識(shí)、培養(yǎng)發(fā)散思維和提高學(xué)習(xí)效率的一種可圖視化工具。根據(jù)在思考時(shí)的八種基本思維過程，思維地圖主要分為八種類型：圓圈圖、起泡圖、雙起泡圖、樹型圖、括號(hào)圖、流程圖、復(fù)流程圖和橋型圖（表1）。

2 思維地圖應(yīng)用的理論基礎(chǔ)

2.1 知識(shí)分類理論

認(rèn)知心理學(xué)與當(dāng)代信息加工心理學(xué)理論認(rèn)為，知識(shí)可以分為陳述性知識(shí)、程序性知識(shí)和策略性知識(shí)。不同類型知識(shí)具有不同特點(diǎn)，決定了學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)不同知識(shí)時(shí)涉及到的具體方法不盡相同，也決定了思維地圖在不同生物學(xué)知識(shí)類型中所起的作用也不盡相同。例如，思維地圖中的圓圈圖、起泡圖主要用來描述事物，表達(dá)概念和說明事物的特點(diǎn)，它們可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)陳述性知識(shí)的理解；樹形圖、括號(hào)圖和流程圖有利于學(xué)生對(duì)程序性知識(shí)的理解和轉(zhuǎn)化；雙起泡圖、復(fù)流程圖和橋型圖有利于促進(jìn)學(xué)生對(duì)策略性知識(shí)的理解和運(yùn)用。

2.2 信息加工理論

信息加工學(xué)理論認(rèn)為，人類學(xué)習(xí)過程是信息不斷獲得、加工和重整的過程，其中工作記憶是信息加工過程一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。工作記憶對(duì)信息的貯存時(shí)間一般只有30 s左右，容量只有5～9個(gè)信息模塊。因?yàn)楣ぷ饔洃浀娜萘坑邢?，不利于信息的長(zhǎng)時(shí)記憶，所以合理有效使用思維地圖，可將信息加工過程中一些零散的知識(shí)構(gòu)建成比較系統(tǒng)的知識(shí)組塊，進(jìn)而形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，降低記憶難度的同時(shí)，拓展了記憶的容量，最終有利于長(zhǎng)時(shí)記憶的形成。

2.3 知識(shí)同化理論

同化學(xué)說理論認(rèn)為，新知識(shí)與原有舊知識(shí)可以構(gòu)成三種關(guān)系，即原有觀念為上位，新知識(shí)為下位；原有觀念為下位，新知識(shí)為上位；原有觀念和新知識(shí)平行并列。新舊知識(shí)的三種關(guān)系導(dǎo)致了三種形式的學(xué)習(xí)，即下位學(xué)習(xí)、上位學(xué)習(xí)和并列結(jié)合學(xué)習(xí)。思維地圖中的樹型圖和括號(hào)圖通過呈現(xiàn)對(duì)知識(shí)的分類或整體與部分之間的關(guān)系有利于學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)上、下位知識(shí)的學(xué)習(xí)，而利用橋型圖對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行類比和類推，能有效地實(shí)現(xiàn)并列結(jié)合學(xué)習(xí)。

3 思維地圖在生物教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 使用圓圈圖優(yōu)化生物概念教學(xué)

生物概念是中學(xué)生物學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)，是生物課程內(nèi)容的重要組成部分。通常，學(xué)生對(duì)生物概念的學(xué)習(xí)經(jīng)常出現(xiàn)以偏概全、主體界限不清的毛病。例如，對(duì)酶概念的學(xué)習(xí)，學(xué)生主要關(guān)注酶由活細(xì)胞產(chǎn)生、酶具有催化作用，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA這個(gè)方面，而忽略了其主體“有機(jī)物”這一概念的核心點(diǎn)。如果在概念的教學(xué)中使用思維地圖中的圓圈圖，就可以很好地克服這一現(xiàn)象。教師在圓圈中心寫下核心詞匯酶，在圓外寫下與此概念相關(guān)的所有信息（圖1），則學(xué)生對(duì)此概念的全面掌握即可迎刃而解。

3.2 使用雙起泡圖優(yōu)化細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)教學(xué)

細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)的教學(xué)是《必修1·分子與細(xì)胞》重要組成部分，隨著學(xué)習(xí)知識(shí)的深入和所學(xué)結(jié)構(gòu)的增多，對(duì)于相應(yīng)結(jié)構(gòu)的理解和記憶也逐漸成為學(xué)生學(xué)習(xí)生物的負(fù)擔(dān)。教師在授課過程中，如果恰當(dāng)利用氣泡圖對(duì)細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)的教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化，必將會(huì)加深學(xué)生對(duì)這一組塊知識(shí)的理解和記憶。例如講述細(xì)胞膜相關(guān)內(nèi)容時(shí)，可以繪制氣泡圖來降低記憶難度，拓寬記憶容量（圖2）。

3.3 使用雙氣泡圖優(yōu)化易混知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)

中學(xué)生物學(xué)習(xí)中會(huì)遇到很多意義相近的知識(shí)點(diǎn)，它們既有共性又存在差異，學(xué)生學(xué)起來比較容易混淆。在具體教學(xué)中，如果教師利用思維地圖中的雙氣泡圖，把這些易混淆知識(shí)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，既方便教師教學(xué)，又易于學(xué)生辨析。例如對(duì)于DNA和RNA的比較就可以用雙氣泡圖進(jìn)行優(yōu)化（圖3）。

4 使用樹形圖優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)的教學(xué)

樹形圖的使用在優(yōu)化生物知識(shí)結(jié)構(gòu)教學(xué)中顯得尤其重要。生物學(xué)科的特點(diǎn)之一就是知識(shí)點(diǎn)比較零碎，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生很多分支，如果巧妙繪制樹形圖，就會(huì)使生物知識(shí)結(jié)構(gòu)明顯，條理清晰，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。例如在糖類教學(xué)中，教師可以繪制樹形圖進(jìn)行教學(xué)（見圖4）。

5 利用括號(hào)圖優(yōu)化組成細(xì)胞化合物的教學(xué)

括號(hào)圖的使用在人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書中已開始使用。例如在《必修1·分子與細(xì)胞》中講解組成細(xì)胞的化合物時(shí)，教材就使用了括號(hào)圖（圖5）。

這種括號(hào)圖的使用在描述化合物的種類時(shí)顯得比較直觀、簡(jiǎn)潔，便于學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和記憶。

3.6 使用流程圖優(yōu)化生物產(chǎn)品生產(chǎn)知識(shí)的教學(xué)

流程圖可以很方便、簡(jiǎn)潔地說明事件發(fā)生的順序、過程和步驟。這在中學(xué)生物教學(xué)實(shí)踐中用來優(yōu)化生物工程、生物產(chǎn)品生產(chǎn)過程等方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，流程圖已經(jīng)在人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書中開始使用。例如在《選修3·現(xiàn)代生物科技專題》“蛋白質(zhì)工程崛起”一節(jié)，在描述蛋白質(zhì)生產(chǎn)過程時(shí)，教材就使用了流程圖（圖6）。

3.7 使用復(fù)流程圖優(yōu)化實(shí)驗(yàn)題的分析與推理

生物實(shí)驗(yàn)題通常都要求學(xué)生依據(jù)不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（結(jié)果）進(jìn)行分析、推理。教師可以引導(dǎo)學(xué)生繪制復(fù)流程圖對(duì)實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)進(jìn)行分析總結(jié)。例如，2014年重慶生物高考卷第29題第（2）問：對(duì)于棉鈴異?，F(xiàn)象的發(fā)生，經(jīng)過分析，可將造成異?，F(xiàn)象的原因、分析結(jié)果及其推理過程繪制成復(fù)流程圖（圖7）。

3.8 使用橋型圖優(yōu)化知識(shí)類比的教學(xué)

類比是中學(xué)生物學(xué)習(xí)中不可或缺的內(nèi)容，用橋形圖優(yōu)化生物知識(shí)的類比教學(xué)，可以激發(fā)學(xué)生的思維，對(duì)類比的內(nèi)容進(jìn)行淋漓盡致的表達(dá)。例如，對(duì)葡萄糖、脂肪和ATP的關(guān)系進(jìn)行類比時(shí)可以繪制橋形圖進(jìn)行優(yōu)化（圖8）。

總之，思維地圖的八種類型各有側(cè)重，在生物學(xué)科教學(xué)中，教師只有結(jié)合所講、所學(xué)知識(shí)的特點(diǎn)，繪制出適宜的可視化工具，選擇合適的表征方式，才能更好地表征知識(shí)，發(fā)揮其在教育教學(xué)中的功效，使學(xué)生從中獲取更多的信息，取得更好的學(xué)習(xí)效果。