基于思維導圖的小學科學課例研究.doc

小學科學課應用思維導圖的學與教策略 天臺縣坦頭鎮(zhèn)中心小學 王銳（2010.10定稿）內容摘要思維導圖提出了運用全腦的概念，不失為一種將學科內容的學習和學會如何學習結合成整體的有效工具。本文從小學科學教材出發(fā)，分思維導圖應用技能的養(yǎng)成、學科的初步應用、學科應用的策略選擇等幾個部分。著重探討了小學科學課中應用思維導圖的學與教策略，如：引導修正與勾勒，養(yǎng)成畫圖好習慣; 倡導合作與對話，創(chuàng)建學習共同體;優(yōu)化思維導圖，與概念圖相結合; 參與形成性評價，發(fā)展元認知水平。使用思維導圖提高了探究能力，促進了概念建構，引領思維走向，成就合作學習，激活創(chuàng)新精神，改變了學習方式。關鍵詞 思維導圖 學與教 應用 科學小學科學是一門探究性很強的學科，瑰麗多彩的自然現(xiàn)象，生動直觀的科學實驗讓小學生在從直觀現(xiàn)象、感性知覺到邏輯思維、理性分析的質的飛躍的學習過程中遇到很大的困難。小學科學新課程實施五年來，科學探究學習對于傳統(tǒng)的過于注重知識傳授的科學教育來說也的確有撥亂反正作用。但也出現(xiàn)了一些問題，主要表現(xiàn)在：1、重視了學生的動手活動過程，忽視了學生的動腦思維過程。2、重視了探究能力的培養(yǎng)，弱化了科學概念的構建。3、重視了探究能力與概念構建的雙螺旋發(fā)展，忽視了情感態(tài)度價值觀的培養(yǎng)。導致許多學生在轟轟烈烈、輕輕松松的探究學習后，感到科學知識零散、繁雜、難記。由于缺乏應有的組織結構，這種無序狀態(tài)的、星羅棋布般的科學知識只能在大腦中瞬時貯存，時間一長就會遺忘。因此在科學探究中遇到問題時往往感到茫然不知所措。 思維導圖可以讓復雜的問題變得非常簡單，簡單得可以在一張紙上畫出來，幫助我們從繁雜的信息中迅速找出重點，疏暢思路，發(fā)現(xiàn)聯(lián)系，看清本質。它對解決當前小學科學教學困惑有以下的優(yōu)勢。（1）實現(xiàn)可視化學習，引領思維走向。它順應了大腦的自然思維模式，可以讓學習者的各種觀點自然地在圖上表達出來，清晰地揭示了意義建構的實質，對問題的解決起促進作用。（2）符合年齡特點，促進概念建構。和傳統(tǒng)的直線式學習方式不同，思維導圖形象地把所有的信息組織在一個樹狀的結構圖上，每一個分支都寫著不同的關鍵詞或短句，加上色彩、圖像。關鍵詞強化了學生思維概念的層級及關鍵點是什么，色彩、圖象插入又符合兒童認知特點，激發(fā)了學習熱情，強化記憶。（3）學會使用大腦，強化聯(lián)想創(chuàng)造。因為在創(chuàng)作思維導圖的時候還使用顏色、圖象、形狀。因此能同時刺激人的左右兩個腦半球，讓人的思考、記憶、分析，發(fā)揮靈感的同時，發(fā)揮出所有的潛能，并借助于可視化手段促進靈感的產生和創(chuàng)造性思維的形成。一、小學科學師生應用思維導圖技能養(yǎng)成我們采用行動研究法來探究思維導圖學與教策略的最優(yōu)化，努力將機械學習轉化為有意義的學習建構。思維導圖學與教的過程可分為基礎培訓、變式運用、圖式展示三個環(huán)節(jié)。1.基礎培訓(1)內容選擇上?？煞蛛A段在適當時機對已學內容進行概括，如從一節(jié)課或單元的總結開始，讓學生列出本節(jié)或單元的重要概念，將這些概念作為課堂討論和總結主題。(2)組織形式上。分小組在教師指導下選擇少量重點概念寫在卡片上，討論概念順序和可能連接，移動卡片，理清關系，構建小組圖。再在小組圖的基礎上，通過全班討論再綜合勾勒出一個班的知識結構圖。(3)技術指導上。要循序漸進，教師可用電腦軟件制作較美觀微型圖先讓學生模仿，再選擇建構難度適當微型圖，逐漸加大信息量，強化符合、色彩、圖畫的運用。適當時候可邀請美術教師指導線條、圖像運用，逐漸讓學生獨立操作掌握構圖技藝。2.變式運用學生在初步掌握思維導圖的制作技能后，就可以通過思維導圖來進行學習，由易到難，可讓學生繪制三種不同類型的思維導圖。(1)放射基本型。這是思維導圖的基本類型，發(fā)散性思維的形象表達，如圖2?；居柧毞椒ㄓ邢薅ㄐ秃鸵龑蛢煞N。限定型訓練法即在繪圖前教師先給出一定數(shù)目且隨機排列的概念，要求學生必須使用這些術語來繪制。引導型訓練法即給出一定數(shù)目的概念術語或符號、圖像后，要求學生從中選擇一部分來繪制。由于所給信息多于所選信息，這就要求學生對所需概念的選擇要準確，必須對主概念有系統(tǒng)的認識。 圖2：放射基本型 圖3：條理型圖形組織器 圖4：包圍型圖形組織器 圖5：激活聯(lián)想型圖形組織器 (2)清晰條理型。學生通過分層次的反饋訓練和鞏固，得到整體相互聯(lián)系的結構化知識，且能較快地遷移到同類心智操作活動中去，就能變式運用，產生新的類型，例如圖3、圖4。(3)激活聯(lián)想型。這是思維導圖繪制的較高層次，學生能圍繞一個核心概念想有關的知識、概念，創(chuàng)造性構圖。不斷地在類比中聯(lián)想、頓悟，使思維不斷升華，從而產生創(chuàng)造的靈感，將零亂的知識穿成串，結成網(wǎng)，變成“集成電路”印在腦海中，便于應用與創(chuàng)新，例如圖5。3.圖式展示學生對所作思維導圖進行自評或互評，教師也提供思維導圖進行評價。思維導圖的評價應參照以下幾個方面進行：關鍵詞、次主題、要點、顏色、圖像、數(shù)字等。評價有以下法則：(1)每條線上只有一個關鍵詞，讓大腦從這個詞上更加自由地擴展出去，而詞組合會讓單個的詞語受到限制，減少了創(chuàng)造力和清楚地再現(xiàn)記憶的可能性。(2)在整個導圖中都要使用圖像、代碼和符號，促進大腦愉悅，增強創(chuàng)造力、記憶力與美感。(3)各節(jié)點走向要清晰，層次要分明，如第二層要有別于第三層，可以通過線的粗細、字體選擇、顏色的搭配等方式來實現(xiàn)。(4)以思路的完整、重點的突出為目的。去除無用的枝杈，重組不合理的分層，添加新的內容等等。(5)實踐是檢驗真理的唯一標準，按思維導圖口述內容，檢驗表達的清晰程度。二、小學科學思維導圖的初步應用 教師和學生一起進行探究性學習的過程中，可用思維導圖理清思路，明白方向，確定時間計劃、實施方案、落實任務與人員等。更強調探究。思維導圖應用策略圖示如下：修正并完善得出結論交流整理資料應 用 明確問題決定探究方案組織探究我們例舉應用思維導圖的學習內容如下：單元課例圖形組織器內容應用階段目的一3大樹和小草激活聯(lián)想型大樹和小草的比較總結階段找出大樹和小草的相同和不同二4蚯蚓激活聯(lián)想型蝸牛和蚯蚓的比較總結階段找出蝸牛和蚯蚓的異同點三2誰更硬一些放射基本型金屬的特性中間環(huán)節(jié)記錄金屬的特性3比較柔韌性放射基本型塑料的特性中間環(huán)節(jié)記錄塑料的特性四1水條理清晰型水的知識起始階段把了解的水知識用思維導圖表示4我們周圍的空氣放射基本型空氣的知識起始階段把了解的空氣知識用思維導圖表示從以上表格分析，思維導圖在探究環(huán)節(jié)中的應用階段有起始階段、中間環(huán)節(jié)和總結階段三種類型。由于學生的年齡層次以及學習活動的內容與目的各有不同，思維導圖的應用步驟也可以有所不同。（一）課的開始階段的思維導圖應用課的開始階段應用主要是教師可以借此了解學生的初始想法，為教學確定起點，明確探究問題，決定研究方案。如種子發(fā)芽實驗（一），關于種子發(fā)芽需要的條件，學生通過生活經(jīng)驗基本能畫出，如圖6，學生通過思維導圖，暴露了前概念，不管是正確的，還是錯誤的（土壤）的科學前概念，都將成為科學教學的起始點。 圖6 種子發(fā)芽的條件 圖7 金屬的特性（二）課的中間環(huán)節(jié)的思維導圖應用思維導圖在教學中間環(huán)節(jié)應用，是介入探究的核心地帶，在于增加課堂中學生的主動性和合作性。學生個人或以小組為單位，圍繞自主選擇或分配的學習內容確定中心主題，展開自由討論，發(fā)表自己的觀點，提出支持觀點的實例，建立知識之間廣泛的聯(lián)系，個人或集體創(chuàng)作思維導圖。如教學三上科學“材料”單元誰更硬一些，有關“金屬”的內容，在一系列探究活動后，讓學生以小組合作的形式回顧，整理金屬的各種特性，填寫在印好的小紙片上。小組完成后，再請學生把小組的小紙片用磁性貼貼在小黑板上。教師再組織同學展開討論，加以補充，進行后續(xù)的觀察和檢測活動。這樣一幅由師生共同完成的思維導圖就誕生了。如上圖7。（三）課的總結階段的思維導圖應用主要是借思維導圖幫助學生記錄和加工整理信息，描述科學知識，幫助學生構建概念網(wǎng)絡。如教學植物單元的大樹與小草一課，系列探究活動后，教師組織學生觀察比較，梳理大樹與小草的特點，在教師與學生的頭腦中構勒出清晰的“植物”概念框架，體會植物生命體的內在聯(lián)系與特色，如圖8。圖8 大樹與小草的相同與不同（四）關注課堂生長的探究性學習思維導圖應用 增設思維導圖展板區(qū)，拓展時空，鼓勵學生圍繞課堂教學生長點，借助思維導圖， 開展促進理解、促進創(chuàng)新的對話，開展研究性學習。思維導圖在課例中起引領思維發(fā)展的導航作用。如圖9所示，是結合三上科學動物一單元后，制定的以動物是人類的朋友為主題的思維導圖。如圖所畫，小動物一塊內容是課本內容，是必須學習的，也是生長點，其余都是課外探究知識，學生可以選擇某一方面進行探究性學習，或水下生活動物或兩棲類動物等?？梢娝季S導圖在其中起到了指導學生進行學習選擇，了解學習進程的導航作用，同時理順自己所學知識在整個知識結構中的地位等。圖9：動物是人類的朋友三、思維導圖在科學課應用的策略選擇我們發(fā)現(xiàn)學生在思維導圖學習過程中，顯示出了極大的興趣，激發(fā)了非凡的創(chuàng)造力，拓展了學生思維的深度和廣度。我們認為，運用思維導圖學習科學，指導探究，這是一個有用且有效的策略，也鼓勵學生將思維導圖融入到其他領域的學習。但是，思維導圖策略對于表示知識體系中概念之間固有的聯(lián)系，以及學習者認知結構中已有的概念及相互的關系，具有明顯的不足，此外，對于小學生運用計算機軟件繪制思維導圖有一定難度。在實踐與反思基礎上，筆者綜合平時觀察學生作品及與任課老師交流所得，對思維導圖在小學科學課中應用進行了策略選擇。（一）引導修正與勾勒，養(yǎng)成畫圖好習慣我們鼓勵學生花時間和精力畫思維導圖，在學習初期，進行一段時間的訓練，修正錯誤概念，引發(fā)知識聯(lián)想，留有想象空間。如圖10、圖11，兩種訓練，有助于概念深刻化。圖10：植物的分類 圖11：花畫思維導圖初期可能耗時較多，表面效率低。學會制作思維導圖，又給予強化而成習慣，學生就能自覺地運用，還可勾勒章、節(jié)綜合導圖，學生的學習成果將大大優(yōu)于傳統(tǒng)教學。如圖12，三上科學在學習了動、植物兩個單元之后，學生自行繪制了一幅導圖，并且產生了一些創(chuàng)新性的理解。圖12：生命的基本特征（二）倡導合作與對話，創(chuàng)建學習共同體合作學習是科學探究的重要學習方式，教學中教師應注重引導學生交流討論，組織學生分組并由小組成員共同創(chuàng)建思維導圖。先讓小組內部學生相互討論共同繪制思維導圖，然后以小組為單位向全班同學講解自己的概念圖，其他組同學可以對其進行修改。在合作學習過程中，小組成員處在不同的教學情境中，各自對概念有著不同的理解，通過共建思維導圖來進行合作協(xié)商，使各自的認識得到完善與拓展，使得小組成員共同理清知識線索，理解和表征問題，尋找解答辦法、得出方案。如果師生共同制作思維導圖，可以形成良好的師生關系，不但能“教學相長”，使學生深刻理解學習內容，還能激發(fā)學生學習的積極性。在這種師生相互尊重的人際氛圍、和諧 的認知過程中，情感與認知結合起來而產生了一種整體效應， 導致學生積極參與教學活動。高質量的內化過程與良好的知 圖13：合作、對話模型識結構，在解決問題的過程中可有效地提取和應用這些知識，使知識迅速向能力轉化。（三）優(yōu)化思維導圖，與概念圖相結合優(yōu)化思維導圖，能有效促進思維的廣度和涂度，但往往部分學生在課堂有限的時間內，不能梳理認知結構中已有的概念及相互之間的內在關系，分清 概念。將思維導圖與概念圖相結合，不僅能輔助學生在自學過程中理清思路，建立自己所理解的課程框架體系，還可弄清概念及其聯(lián)系，提高學習效率。如何結合應用呢？如圖下（注：引用自舟山市南海實驗學校翁昌舟概念圖融入學科學三年級教學的實踐與反思一文）。陸生植物： 植物 水生植物：長在土壤里，需要陽光、水分、空氣，有根、莖、葉，有的會開花結果、有種子，會繁殖后代，會死亡。生長在水中，有適應水生環(huán)境的結構；有根、莖、葉；會繁殖后代，會死亡；生長條件需要水、陽光、空氣等。植物都生長在一定的環(huán)境中，都需要水分、陽光、空氣和營養(yǎng)，都會生長發(fā)育、都會繁殖后代，都有從生到死的生命過程。大樹小草香樟樹桔樹狗尾草蒲公英沉水植物挺水植物金魚藻海帶荷花茭白浮水植物水葫蘆浮萍 （四）參與形成性評價，發(fā)展元認知水平在思維導圖的構建過程中，教師要引導學生不斷精致思維導圖，使思維導圖不斷完善、合理、科學；在完善思維導圖的過程中，教師要逐步觀察學生的變化，評價學生在小測驗和作業(yè)中的思維導圖；對每一個階段計劃要求學生作的思維導圖進行抽檢，并且讓學生作“評價”的評價，從而鞏固學習成果。通過學生自己制作或者師生共同繪制思維導圖，師生要經(jīng)過制作、修改、反思、再設計的往復循環(huán)來不斷完善思維導圖，這樣可以使學生學會反思自己的學習過程，從而學會自我導向學習，隨時讓學生對自己的學習進行自我調節(jié)和控制，提高學生對學習活動的自我意識、自我控制能力。綜上所述，思維導圖在小學科學中應用將成為一種有用且有效的建構學習策略貫穿于科學學習終身。運用思維導圖遠遠不止上述幾種形式，策略也有待完善。同時，為幫助學習在概念建構過程中引領思維走向深入，我們將進一步探索思維導圖學與教策略與探究活動其他策略結合，促進學生的意義學習，最終使學生學會學習。參考文獻： 1王偉文，小學科學概念圖教學模式初探 科學課 2009年2月 2楊文娟，思維導圖融入小學科學課的教學理念與實踐 上海教育科研 2007年2月3李哉平、成世鋼，概念圖與化學教學策略最優(yōu)化 中小學教研 2005年12月4尚衛(wèi)平,趙國慶.關于“概念圖”與“