思維導(dǎo)圖對探究性實驗教學(xué)的改善

林美珍　顧曉軍　蘭亦全　黃勁飛

摘要：植物化學(xué)保護(hù)實驗的探究性實驗教學(xué)鼓勵學(xué)生帶著問題獨立設(shè)計實驗，實驗過程中不可知因素較多，學(xué)生受挫感強(qiáng)。通過引入思維導(dǎo)圖，指導(dǎo)學(xué)生對實驗準(zhǔn)備、實驗開展和實驗總結(jié)三大關(guān)鍵步驟繪制思維導(dǎo)圖進(jìn)行整理和歸納，有助于學(xué)生理順實驗思路，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，增強(qiáng)組員之間的團(tuán)隊合作。

關(guān)鍵詞：探究性實驗教學(xué)；思維導(dǎo)圖；植物化學(xué)保護(hù)實驗

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）50-0278-03

植物化學(xué)保護(hù)是農(nóng)科類植物保護(hù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課，應(yīng)用性很強(qiáng)，掌握好植物化學(xué)保護(hù)實驗技能對植保專業(yè)的學(xué)生們來說尤其重要。針對植物化學(xué)保護(hù)實驗教學(xué)改革，長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院姚安慶教授[1]提出兩段式實驗教學(xué)模式，倡導(dǎo)讓學(xué)生獨立設(shè)計和開展試驗。植物化學(xué)保護(hù)實驗不同于其他學(xué)科的實驗，不管是有害生物還是寄主植物都是活體，生命活動現(xiàn)象多樣，因此時常受生物材料和學(xué)生知識水平的限制，實驗成功率較低。因此如何順利開展探究性實驗成為這門實驗課程的教學(xué)改革重點。根據(jù)以往經(jīng)驗，設(shè)計性實驗的開展方式是給學(xué)生指定幾個選題方向后，由學(xué)生組隊后自行開展實驗，碰到問題后再向指導(dǎo)教師咨詢，此種模式雖然最后也可以完成實驗內(nèi)容，但實驗過程中經(jīng)常出現(xiàn)許多意想不到的問題，學(xué)生受挫感強(qiáng)，團(tuán)隊合作分工也經(jīng)常有失偏頗，實驗結(jié)果常常不如意的居多。針對這種情況，我們參照國內(nèi)外教學(xué)經(jīng)驗，對這門課的探究性實驗部分引入思維導(dǎo)圖（mind map），對各操作步驟進(jìn)行可視化表述。

一、思維導(dǎo)圖的應(yīng)用概況

思維導(dǎo)圖是由英國學(xué)者Tony Buzan所創(chuàng)設(shè)的一款通過顏色、圖像、符號等幫助記憶以及激發(fā)創(chuàng)造力的組織性思維工具[2]。林文東等[3]認(rèn)為目前我國的思維導(dǎo)圖主要作為輔助教與學(xué)的工具，教師在備課過程中繪制出思維導(dǎo)圖有助于理順教學(xué)內(nèi)容的聯(lián)系，及時發(fā)現(xiàn)以往授課過程中遺漏的知識點；學(xué)生利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行學(xué)習(xí)，使抽象知識概念變得可視化，方便對所學(xué)知識的加工，能夠幫助提高理解力和記憶力。其實思維導(dǎo)圖除了優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，在設(shè)計性應(yīng)用方面也可顯露用途。Thorpe[4]采用定性和定量相結(jié)合的研究方法，使用思維導(dǎo)圖表征一系列學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計，不僅可以清晰地表征一項特別任務(wù)的序列，同時還可以表征具有類似結(jié)構(gòu)的任務(wù)群。這種任務(wù)的表征方式可以使設(shè)計者以宏觀和全局的視角把握設(shè)計內(nèi)容。魏小山和袁健[5]在高中信息技術(shù)課程的教學(xué)實踐中將思維導(dǎo)圖作為教學(xué)設(shè)計工具，發(fā)現(xiàn)有利于學(xué)習(xí)者之間實現(xiàn)對所學(xué)知識的共同建構(gòu)。

二、思維導(dǎo)圖在探究性實驗教學(xué)中的具體運用

本次探究性實驗教學(xué)改革以植物化學(xué)保護(hù)實驗項目“殺蟲劑毒力測定”為例，根據(jù)殺蟲劑作用方式的不同，可進(jìn)行的實驗項目包括觸殺毒力測定（微量點滴法）、胃毒毒力測定（葉片夾毒法）、內(nèi)吸毒力測定（根部內(nèi)吸法和葉部內(nèi)吸法）、熏蒸毒力測定（三角瓶法）、殺螨劑毒力測定（玻片浸漬法）、昆蟲拒食劑活性測定（采用葉碟法和電信號法）。以往由于學(xué)時限制，一般選擇其中三種進(jìn)行集中授課，改革后先集中開展“殺蟲劑觸殺毒力測定”，介紹基本毒力測定方法，毒力回歸方程、致死中量及致死中濃度的概率及求算方法；隨后即開展探究性實驗項目“殺蟲劑對特定害蟲的毒力測定”，鼓勵學(xué)生組隊采集以往實驗課堂未試過的對象，根據(jù)實驗對象及藥劑種類獨立設(shè)計實驗主題，這些改革不但對學(xué)生是個挑戰(zhàn)，對教師的實驗教學(xué)也是很大的挑戰(zhàn)。因此充分利用思維導(dǎo)圖這一工具，對實驗的構(gòu)思、開展以及總結(jié)各部分進(jìn)行充分展示，既能充分調(diào)動小組成員間的積極性及合作性，也有利于教師對各組實驗進(jìn)行及時指導(dǎo)，而不是事后補(bǔ)救。

1.設(shè)計性實驗的構(gòu)思。根據(jù)植物化學(xué)保護(hù)殺蟲劑毒力測定的理論授課內(nèi)容，將設(shè)計性實驗內(nèi)容設(shè)定三個方向：（1）以某種新藥的應(yīng)用為主，比較不同害蟲或蟲態(tài)對新藥的毒力反應(yīng)情況；（2）以防治對象為主，測定兩種或多種殺蟲劑對某種害蟲的毒力；（3）以毒力作用方式為主，比較某種藥劑不同作用方式的毒力差異或某種害蟲對不同毒力作用方式的響應(yīng)效果。設(shè)定好主題后，學(xué)生根據(jù)興趣自由組隊，進(jìn)入實驗準(zhǔn)備階段。圍繞實驗主題，實驗準(zhǔn)備階段主要包括以下幾個方面：蟲源、查閱文獻(xiàn)、害蟲的飼養(yǎng)、毒力測定方法的選擇及條件準(zhǔn)備以及殺蟲劑的準(zhǔn)備。實驗課開始，教師為學(xué)生提供以下實驗準(zhǔn)備的思維導(dǎo)圖，并引導(dǎo)學(xué)生“依葫蘆畫瓢”，根據(jù)本組的主題羅列關(guān)鍵詞，制作詳細(xì)的實驗準(zhǔn)備安排，也可以圍繞某一子主題繪制詳細(xì)的思維導(dǎo)圖，這一過程要求每組全體成員參與，一方面檢查實驗準(zhǔn)備的嚴(yán)密性，同時進(jìn)行合理的人員分工，每個人根據(jù)實驗安排的需求領(lǐng)取任務(wù)。繪制思維導(dǎo)圖可以激發(fā)學(xué)生們的發(fā)散思維，有助于解決實驗準(zhǔn)備中的難題，比如本實驗中毒力測定的處理裝置設(shè)計是個難題，既要保證飼養(yǎng)對象的存活，同時還要求不能影響殺蟲劑的藥效發(fā)揮效果，學(xué)生們可以通過查閱文獻(xiàn)在思維導(dǎo)圖中展示前人所用的各類裝置，還可在思維導(dǎo)圖中增加本組利用現(xiàn)成材料對處理裝置進(jìn)行各類創(chuàng)新。

2.設(shè)計性實驗的開展。圍繞“殺蟲劑對特定害蟲的毒力測定”這一實驗項目繪制實驗開展的思維導(dǎo)圖，可以將實驗操作步驟列出關(guān)鍵詞作為思維導(dǎo)圖的子主題，如本項目中可以列出害蟲飼養(yǎng)、預(yù)實驗、實驗記錄、藥劑的配制、毒力測定操作、結(jié)果觀察以及總結(jié)分析作為實驗開展的子主題，每個子主題根據(jù)關(guān)注點再列出關(guān)鍵詞。

根據(jù)列出的思維導(dǎo)圖，學(xué)生可以有序地開展實驗，比如“害蟲飼養(yǎng)”子主題計算害蟲的飼養(yǎng)周期，合理安排實驗的進(jìn)度；“結(jié)果觀察”子主題列出觀察時間段進(jìn)行人員合理安排；“CK組死亡率”是實驗結(jié)果合理性的重要指標(biāo)，以往實驗過程中常出現(xiàn)學(xué)生等實驗全部做完后再告訴指導(dǎo)教師CK組的死亡率很高，導(dǎo)致實驗結(jié)果不理想。

每組同學(xué)根據(jù)本組的實驗主題設(shè)計不一樣的思維導(dǎo)圖，通過全組成員共同完善這張“實驗開展”的思維導(dǎo)圖，有助于在實驗正式開展之前進(jìn)行補(bǔ)缺補(bǔ)漏。針對實驗操作中容易產(chǎn)生錯誤或?qū)е聦嶒炚`差的步驟，比如子主題“毒力測定”中的操作要點，假設(shè)是熏蒸處理，可以再引出關(guān)鍵詞“藥劑、害蟲和食物的添加順序”、“滴加的藥液量”、“CK組和處理組藥劑的滴加順序”、“熏蒸溫度”等，完善詳細(xì)的操作步驟既可避免操作過程中因慌亂而造成的失誤，也可有效地組織小組成員進(jìn)行分工合作。

3.設(shè)計性實驗的總結(jié)。常規(guī)實驗課學(xué)生上交實驗報告后即告結(jié)束，對實驗結(jié)果缺乏深入分析及溝通交流。探究性實驗項目各組的實驗操作差異很大，組織一起交流匯報可以使學(xué)生獲取其他組的經(jīng)驗，積累更多的知識面。運用思維導(dǎo)圖梳理實驗總結(jié)，有助于將實驗過程中出現(xiàn)的各種問題羅列出來并歸類分析。教師先以實驗總結(jié)的總體框架繪制一份思維導(dǎo)圖作為示范，鼓勵學(xué)生以此為模板，可以將其中的某一子主題作為另一思維導(dǎo)圖的中心主題，將實驗操作中記錄的圖片放入該主題的思維導(dǎo)圖中，直觀扼要地向其他組同學(xué)展示本組的學(xué)習(xí)收獲。

三、思維導(dǎo)圖的運用總結(jié)

曹淵等[6]歸納探究式教學(xué)具有以下特征：以問題為中心，激發(fā)學(xué)生思維；學(xué)生自主參與，獲得新知和培養(yǎng)能力；注重從學(xué)生的已有經(jīng)驗出發(fā)；重視合作學(xué)習(xí)等。通過對植物化學(xué)保護(hù)實驗的教學(xué)改革，總結(jié)思維導(dǎo)圖在探究性實驗項目中的應(yīng)用有如下優(yōu)勢：（1）羅列關(guān)鍵詞，思維導(dǎo)圖促進(jìn)學(xué)生探索實驗之前將思路進(jìn)行整理和歸類，使實驗變得有序。（2）圖文結(jié)合，思維導(dǎo)圖使得原本抽象復(fù)雜、煩瑣的問題或?qū)嶒灢襟E變得直觀清晰。（3）分支延伸，發(fā)散性思維，思維導(dǎo)圖促進(jìn)學(xué)生以“疑點”延伸思路，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。（4）顏色搭配，思維導(dǎo)圖有助于促進(jìn)學(xué)生的協(xié)作能力，以“顏色”實現(xiàn)分工，增強(qiáng)組員配合。

目前思維導(dǎo)圖作為一種思維工具應(yīng)用到實驗教學(xué)仍十分少數(shù)。陳同強(qiáng)等[7]在形態(tài)實驗技術(shù)中運用思維導(dǎo)圖進(jìn)行講解，通過添加圖像使學(xué)生掌握形態(tài)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵特征。譚彩紅[8]在高中生物學(xué)實驗中運用思維導(dǎo)圖代替“文字描述”來呈現(xiàn)實驗過程，直觀性更強(qiáng)。張曉君等[9]提出應(yīng)在不同階段采用不同的策略引導(dǎo)學(xué)生主動思考，逐漸從教師繪圖過渡到學(xué)生繪圖。我們將思維導(dǎo)圖運用到植物化學(xué)保護(hù)實驗的探究性實驗項目中，任課教師繪制實驗基本框架圖，指導(dǎo)學(xué)生繪制本組實驗項目圖。探究性實驗項目不可知因素較多，讓每組學(xué)生運用思維導(dǎo)圖將整個實驗操作所需涉及的方面羅列出來，從實驗準(zhǔn)備、實驗開展以及實驗總結(jié)三部分進(jìn)行繪制，發(fā)現(xiàn)并根據(jù)重點難點進(jìn)行排序及分工，這種方式可以讓小組所有同學(xué)都直觀地參與到實驗設(shè)計中，共同構(gòu)建本小組的實驗項目。實踐證明思維導(dǎo)圖有利于提高學(xué)生在探究性實驗項目中解決復(fù)雜且整合性問題的能力。

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[7]陳同強(qiáng)，袁媧，郭丹.思維導(dǎo)圖在形態(tài)實驗技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].解剖學(xué)雜志，2013，36（3）：1141-1143.

[8]譚彩紅.應(yīng)用思維導(dǎo)圖助推實驗教學(xué)[J].生物學(xué)教學(xué)，2015，40（8）：40-41.

[9]張曉君，曹寧，楊振明，譚智敏.思維導(dǎo)圖在土壤肥料學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2014，3（3）：85-87.

Abstract：The study-oriented experimental teaching of plant chemical protection encourage students to design their experiment independently with questions，and too much unknown factors in the experiment often make students feel frustrated. In the experimental teaching，the application of mind map during the three critical steps，the experimental preparation，the experimental operation，and the experimental conclusion，help them organize the experiment thoughts，explore their innovation consciousness，and strengthen their collaboration.

Key words：study-oriented experiment teaching；mind map；plant chemical protection experiment