思維地圖及其在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用展望

陳　博　陳　凱　龍　琪

摘 要：介紹了思維地圖的概念及其八種類型，詳細(xì)闡述了應(yīng)用思維地圖開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的理論基礎(chǔ)。以具體的化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)為例，展望了思維地圖在化學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用，旨在為國(guó)內(nèi)化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用思維地圖提供參考，并在應(yīng)用展望的基礎(chǔ)上得到反思和啟示。

關(guān)鍵詞：思維地圖；理論基礎(chǔ)；教學(xué)設(shè)計(jì)；應(yīng)用展望

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2009）08-0051-04

隨著信息技術(shù)的普及推廣和工具軟件的不斷開(kāi)發(fā)，概念圖與思維導(dǎo)圖已經(jīng)成為信息時(shí)代學(xué)科教學(xué)中常用的知識(shí)可視化工具，它們以圖像的形式將知識(shí)信息進(jìn)行組織、建構(gòu)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)者對(duì)內(nèi)容的理解和記憶。思維地圖(Thinking Maps)是繼概念圖和思維導(dǎo)圖之后產(chǎn)生的又一種知識(shí)可視化工具，在美國(guó)興起并在許多國(guó)家和地區(qū)被廣泛應(yīng)用于學(xué)科教學(xué)。[1] 本文初步應(yīng)用“思維地圖”開(kāi)展化學(xué)教學(xué)活動(dòng)，希望對(duì)國(guó)內(nèi)新課程教學(xué)有所啟示。

一、思維地圖簡(jiǎn)介

思維地圖是David Hyerle博士在1988年開(kāi)發(fā)的一種幫助學(xué)習(xí)的語(yǔ)言工具。[2] 它的開(kāi)發(fā)建立在語(yǔ)義學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)等理論基礎(chǔ)之上?；萏貙W(xué)院的Albert Upton和Richard Samson在語(yǔ)義學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)的基礎(chǔ)上, 共同研究創(chuàng)建了“Upton—Samson”模式，此模式用來(lái)促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，并提高小組合作解決問(wèn)題的能力等。David Hyerle以此模式為指導(dǎo)，開(kāi)發(fā)了思維地圖。

基于對(duì)已有理論基礎(chǔ)和大腦接受信息機(jī)制的研究，思維地圖分為八種類型，它們分別對(duì)應(yīng)人在思考時(shí)的八種基本思維過(guò)程。每一種思維地圖都是以基本的認(rèn)知能力為基礎(chǔ)，正如木匠使用一套工具，八種思維地圖就像八種基本的工具，[3] 在不同的情況下選用適用的工具, 可以提高學(xué)習(xí)者閱讀、寫(xiě)作、數(shù)學(xué)、邏輯思考等方面的能力。這套工具可以適用于任何一種文化、任何一種語(yǔ)言。

因此，更加確切地說(shuō)，思維地圖是用來(lái)進(jìn)行建構(gòu)知識(shí)，發(fā)散思維，提高學(xué)習(xí)能力的一種可視化工具。相對(duì)概念圖和思維導(dǎo)圖而言，思維地圖更注重學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

二、思維地圖的類型（見(jiàn)表1）

三、應(yīng)用思維地圖開(kāi)展化學(xué)教學(xué)活動(dòng)的理論基礎(chǔ)

1.加涅的信息加工模型

美國(guó)教育心理學(xué)家加涅的信息加工模型指出：“工作記憶”是信息加工過(guò)程的一個(gè)非常重要的組成部分，“工作記憶”對(duì)信息的貯存時(shí)間很短，一般只有30秒左右，而且容量極為有限，只有7±2個(gè)信息單位，這個(gè)數(shù)量又稱為記憶廣度。[5] 由于“工作記憶”的容量有限，顯然不利于長(zhǎng)時(shí)記憶。利用思維地圖的八種類型圖可將一些零散的知識(shí)點(diǎn)構(gòu)造成相應(yīng)的知識(shí)組塊，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，降低記憶難度的同時(shí)拓展記憶容量，也有利于長(zhǎng)時(shí)記憶。

2.奧蘇伯爾的同化論

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指出學(xué)習(xí)是基于學(xué)習(xí)者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行意義建構(gòu)的過(guò)程。奧蘇伯爾的同化論認(rèn)為，新知識(shí)與原有知識(shí)可以構(gòu)成三種關(guān)系：第一，原有觀念為上位的，新的知識(shí)是下位的；第二，原有觀念是下位的，新知識(shí)是上位的；第三，原有觀念和新知識(shí)是并列的。新舊知識(shí)的三種關(guān)系就導(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)。[5]思維地圖中的樹(shù)型圖或括號(hào)圖通過(guò)呈現(xiàn)分類或整體與部分之間的關(guān)系可幫助學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)上、下位形式的學(xué)習(xí)，而學(xué)習(xí)者利用橋型圖對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行類比、類推，正是有效地實(shí)現(xiàn)了并列結(jié)合學(xué)習(xí)。

3.認(rèn)知心理學(xué)派的知識(shí)分類

認(rèn)知心理學(xué)家根據(jù)知識(shí)的不同表征方式和作用，把知識(shí)分為三類：陳述性知識(shí)、程序性知識(shí)和策略性知識(shí)。思維地圖的應(yīng)用是為了促進(jìn)知識(shí)的學(xué)習(xí)，根據(jù)知識(shí)的分類，思維地圖在不同知識(shí)類型中起到不同的作用，從而提高學(xué)習(xí)者對(duì)三類知識(shí)的習(xí)得能力，促進(jìn)知識(shí)的理解、轉(zhuǎn)化等。主要表現(xiàn)在如下三個(gè)方面。

（1）加強(qiáng)對(duì)陳述性知識(shí)的理解

陳述性知識(shí)是個(gè)人有意識(shí)地提取線索，因而能直接陳述的知識(shí)。在化學(xué)教材中，這類知識(shí)主要用來(lái)回答某種化學(xué)物質(zhì)有哪些化學(xué)性質(zhì)、某個(gè)實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)哪些反應(yīng)原理等問(wèn)題，一般通過(guò)理解和記憶獲得。思維地圖中的圓圈圖、起泡圖主要用來(lái)描述事物、表達(dá)概念，說(shuō)明事物“是什么”，有什么特點(diǎn)。例如學(xué)生在學(xué)習(xí)了氨氣的性質(zhì)之后，即可通過(guò)繪制起泡圖(如圖1)對(duì)有關(guān)氨氣的知識(shí)進(jìn)行優(yōu)化組織，加強(qiáng)記憶和理解。

（2）增強(qiáng)向程序性知識(shí)的轉(zhuǎn)化

程序性知識(shí)是個(gè)人沒(méi)有意識(shí)地提取線索，只能借助某種作業(yè)形式間接推測(cè)其存在的知識(shí)，它主要用來(lái)解決“怎么辦”的問(wèn)題，也稱“操作性知識(shí)”。除圓圈圖、起泡圖以外，思維地圖的其他類型是促使陳述性知識(shí)向程序性知識(shí)轉(zhuǎn)化的催化劑。程序性知識(shí)的分析、推理、綜合等思維方式與思維地圖所依據(jù)的基本思維過(guò)程相符，思維地圖能夠提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的分析、應(yīng)用能力，從而增強(qiáng)從陳述性知識(shí)向程序性知識(shí)的轉(zhuǎn)化。例如在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常會(huì)出現(xiàn)一些異常現(xiàn)象，教師可以指導(dǎo)學(xué)生繪制“復(fù)流程圖”對(duì)實(shí)驗(yàn)中造成異?，F(xiàn)象的原因進(jìn)行分析總結(jié)。圖2為測(cè)定空氣里氧氣含量的實(shí)驗(yàn)裝置圖。實(shí)驗(yàn)時(shí)先用彈簧夾夾住乳膠管，點(diǎn)燃紅磷，伸入瓶中并塞上瓶塞。待紅磷熄滅并冷卻后，打開(kāi)彈簧夾，觀察廣口瓶?jī)?nèi)水面變化情況。理論上廣口瓶?jī)?nèi)水面上升應(yīng)為瓶?jī)?nèi)空氣體積的1/5，但有時(shí)實(shí)驗(yàn)后卻發(fā)現(xiàn)廣口瓶?jī)?nèi)水面上升明顯小于或大于瓶?jī)?nèi)空氣體積的1/5。對(duì)于此異常現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)分析，可將造成異?，F(xiàn)象的原因及結(jié)論總匯于復(fù)流程圖(如圖3)中。

（3）提高對(duì)策略性知識(shí)的應(yīng)用

策略性知識(shí)是關(guān)于如何學(xué)習(xí)、如何思維的指示，即如何使用陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)去學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的技能、技巧和方法。應(yīng)用好策略性知識(shí)需要解決4個(gè)“w”的問(wèn)題，即所應(yīng)用的策略是什么(what)，它所適用的范圍(where)以及怎樣(how)和什么時(shí)候(when)應(yīng)用。[5]策略性知識(shí)是能力的體現(xiàn)，思維地圖是提高學(xué)習(xí)能力的工具。思維地圖的選擇和應(yīng)用是學(xué)生掌握策略性知識(shí)的縮影，體現(xiàn)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。通過(guò)提高學(xué)生使用思維地圖的能力，能夠提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力，從而提高策略性知識(shí)的習(xí)得。有機(jī)推斷題是歷年高考的重點(diǎn)題型，近幾年的考查模式一般為在題面給出一種物質(zhì)的有機(jī)合成路線，但在路線中有1～2個(gè)分子的結(jié)構(gòu)式未知，要求學(xué)生結(jié)合整個(gè)合成路線推斷未知物的結(jié)構(gòu)式。對(duì)于這種以固定模式出現(xiàn)的試題，教師在平時(shí)的教學(xué)中可以通過(guò)繪制“流程圖”(如圖4)，為學(xué)生解此類題提供一定策略和思路，學(xué)生經(jīng)過(guò)不斷地練習(xí)，便會(huì)自然地提高策略性知識(shí)的應(yīng)用。

四、思維地圖在化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展望

目前，思維地圖在我國(guó)的教學(xué)設(shè)計(jì)中尚未得到應(yīng)用。筆者以高中化學(xué)必修1教材中的內(nèi)容為例，[6] 嘗試將思維地圖應(yīng)用于化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，旨在拋磚引玉，為國(guó)內(nèi)化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用思維地圖提供參考。

案例（見(jiàn)表2）：

膠體內(nèi)容的教學(xué)可采用“K—W—L”教學(xué)策略，此策略用于學(xué)生進(jìn)行課程學(xué)習(xí)時(shí)，可以有效地獲取學(xué)生的反饋。“K”代表確定學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)前已經(jīng)知道了什么，即“Know”；“W”代表學(xué)生想知道關(guān)于學(xué)習(xí)主題的什么知識(shí)，即“What”；“L”代表知識(shí)習(xí)得后學(xué)生學(xué)到了什么，即“Learned”。

1.利用“樹(shù)型圖”(如圖5)回憶已學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)“K”階段

在介紹分散系概念的基礎(chǔ)上，借助“樹(shù)型圖”引導(dǎo)學(xué)生回憶先前所學(xué)溶液、濁液的知識(shí)，了解他們的掌握情況。并進(jìn)而引出膠體的概念。

2.講述膠體的概念及性質(zhì)，利用“圓圈圖”(如圖6)進(jìn)行知識(shí)的發(fā)散學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)“W”階段。

通過(guò)回憶先前的知識(shí)，提出新的問(wèn)題，引出膠體。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，了解學(xué)生想要獲取什么知識(shí)。利用“圓圈圖”將膠體的性質(zhì)一一列出，使新知識(shí)更加一目了然地呈現(xiàn)在學(xué)習(xí)者面前。

3.列出氫氧化鐵膠體和氯化鈉溶液，要求學(xué)生繪制“雙起泡圖”(如圖7)進(jìn)行對(duì)比，找出兩者的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。檢驗(yàn)、鞏固所學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)“L”階段。

學(xué)習(xí)膠體的概念和性質(zhì)后，學(xué)生對(duì)分散系、溶液、膠體等概念有了新的認(rèn)識(shí)。列出液溶膠和溶液，讓學(xué)生根據(jù)兩者的特點(diǎn)進(jìn)行區(qū)分，利用“雙起泡圖”將兩者區(qū)分開(kāi)來(lái)。

以上是有關(guān)膠體內(nèi)容的一個(gè)教學(xué)案例，這個(gè)案例在“K—W—L”教學(xué)策略的基礎(chǔ)上借助三種類型的思維地圖進(jìn)行教學(xué)，包括復(fù)習(xí)先前知識(shí)、學(xué)習(xí)新知識(shí)、鞏固新知識(shí)三個(gè)階段。每個(gè)階段用不同類型的思維地圖，促進(jìn)學(xué)生在原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將新知識(shí)與原有知識(shí)建立聯(lián)系，重新進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)，發(fā)散思維，從而提高學(xué)習(xí)的能力。

五、應(yīng)用展望的反思與啟示

目前，新課程的化學(xué)教材中已多處應(yīng)用到思維地圖形式表征知識(shí)。比如人教版九年級(jí)化學(xué)教材中在對(duì)“原子構(gòu)成”進(jìn)行總結(jié)時(shí)運(yùn)用了括號(hào)圖(如圖8)；高中人教版《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》模塊中在對(duì)“有機(jī)合成過(guò)程”進(jìn)行介紹時(shí)插入了流程圖(如圖9)等。此外，很多教師用書(shū)為教師提供教學(xué)思路時(shí)也常綜合運(yùn)用了幾種思維地圖?？梢?jiàn)思維地圖的形式早已不自覺(jué)地滲透到我們的教學(xué)中，只是我們對(duì)其還未上升到理念化的運(yùn)用。筆者建議中學(xué)一線教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，可以充分參考教材中提供的思維地圖并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要編制一些思維地圖及其拓展圖，為課堂教學(xué)服務(wù)，使教學(xué)過(guò)程更富策略性。

思維地圖作為一種用來(lái)進(jìn)行認(rèn)知的知識(shí)可視化工具，每一種類型都是以認(rèn)知過(guò)程和思考技能為基礎(chǔ)。[4] 21世紀(jì)的教學(xué)工具——“思維地圖”，將其他可視化工具的理論、實(shí)踐特征綜合到一起，融合了其他教學(xué)工具的優(yōu)點(diǎn)，如思維導(dǎo)圖的發(fā)散思維特征，概念圖的深層認(rèn)知特點(diǎn)等，成為一種強(qiáng)大的可視化工具。[4] 但它仍不能代替概念圖和思維導(dǎo)圖，每種圖都有其自身的優(yōu)勢(shì)而不能被其它取而代之。在教學(xué)中需根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容選用合適的可視化工具，選擇合適的表征方式，有效地將思維地圖、概念圖及思維導(dǎo)圖等工具實(shí)現(xiàn)綜合化運(yùn)用，才能最好地表征知識(shí)，使之更高效地為教學(xué)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]申靈靈，羅立群.思維地圖及其在美國(guó)的應(yīng)用[J].上海教育科研，2008，(1)：58-61．

[2]History of Thinking Maps[DB/OL].http://www.thinkingmaps.com,2008,8,2.

[3]Explanation of Thinking Maps[DB/OL].http://www.niles-hs.k12.il.us/west/skills/skills/thinkingmaps.pdf,2008,8,2.

[4]David Hyerle.Thinking Maps as a Transformational Language for Leraning[DB/OL]．

http://www.paulchapmanpublishing. co.uk /upm-data/6577_hyerle_ch_1.pdf,2008,8,2.

[5]皮連生.學(xué)與教的心理學(xué)[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2006：98-120．

[6]宋心琦，王晶.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)化學(xué)必修Ⅰ[M].北京：人民教育出版社，2006．

（編輯：劉軒）