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思维导图促进小学生科学探究学习的应用研究
思维导图促进小学生科学探究学习的应用研究
浙江 富阳 孙碧琴
一、研究背景
1. 对两种教学现象的思考
情境一：
教师A：今天的天气对我们的生活有什么影响吗？
生：今天早上下雨了，我们上学时就要带雨伞了。为了防止鞋子湿掉，我还穿了塑料鞋套。我妈妈骑车是穿雨衣的。我讨厌下雨，一下雨我们就不能去操场上体育课了……
情境二：
教师B：今天的天气对我们的生活有什么影响吗？各小组讨论后试着用网状图表示出来。
8 分钟后，有一个小组绘制出了《天气对我们生活的影响》的网状图（如图1）。
在学生绘制的网状图的基础上，教师B 根据其他学生的补充汇报，最后形成了一幅网状图（如图2）。
比较这两位教师的教学行为，我们发现：
教师A 的教学采用的是问答式的，只限于师生之间的交流。这样的教学在学生的脑海中形成的知识结构是比较零碎、零乱的。教师B 的教学采用小组合作的手段，让学生从一开始就利用网状图进行今天的天气与我们生活之间的关系的梳理。这样的教学是通过学生自主建构关系图，在一开始就加入了概念关系之间的层次关系的思考，在思维的难度和深度上都有所要求。教师B 以网状图这种学习工具为依托，让学生从一开始就进入了比较高的学习起点，同时更能发展学生探究学习的能力。
2. 对教师运用思维导图进行教学的调查与分析
基于思维可视化原理的思维导图被引入到教育教学领域以来，修订后的小学科学教材中引入了多种形式的思维导图，因为它们是学生学习科学的有效工具。为此，我们对3 年级至6 年级的所有科学教材中的思维图呈现的次数进行了统计（如表1）。
为了了解科学教师运用思维导图进行教学的情况，我们采用了问卷调查法，对30 名科学教师作了调查。通过调查我们发现，科学教师在运用思维导图进行教学中存在着如下的一些问题。
（1）忽视思维导图是学生探究学习的生成物这一功能。有30%的科学教师不重视教材中思维导图。为了便于自己的教学，他们经常会出现没有经过研讨就直接把答案告知学生，有时为了完成教学任务甚至是直接用实物投影，让学生抄写一下就行了。
（2）用思维导图进行教学的范围局限于教材。有70%的科学教师会利用教科书上的思维导图进行教学，但是如何运用这些思维导图进行有效的科学探究学习则存在一定的困难。大部分科学教师在教学上采用教科书上已有的，如果教科书上没有的，就不会自主利用思维导图进行教学了，用思维导图进行教学的范围仅仅局限于教材。
（3）用思维导图进行教学的方法比较单一。有80%的科学教师用思维导图进行教学主要采用通过教师提问、学生回答，在单一的互动过程中再由教师做一些引导、梳理，最后形成一幅思维导图。可以说，思维导图大部分是由教师牵引着完成的，这样的思维导图虽然从某种意义上也是由学生建构的，但是学生探究学习的主体性不强，而且探究学习的有效性不高。
针对上述问题，我们试图利用思维导图这一工具，通过行动研究的方法，探讨如何利用思维导图这一有效的学习工具切实提高学生探究性学习的能力和水平。
二、思维导图促进学生科学探究学习的应用途径
1. 思维导图应用于教师探究式的板书
板书是帮助教师实现教学目标的重要手段，通过板书教师可以向学生提示教学重点内容，体现教材结构和构建教学认知程序。大部分的教师板书主要采用大纲形式，以文字为主呈线性结构显现。因为这样比较方便，制作比较简单。如六下科学《放大镜》一课，这是我们采用的原有板书形式（如图3）。
如果教师采用的板书形式以思维导图的形式呈现，学生可以充分发挥发散性思维，教师不必再拘泥于自己的预设，可以根据学生的需要调整并推进自己的教学。教师与学生构建思维导图的过程，其实是知识建构的过程。在建构过程中，学生形成了对知识的整体结构的把握，更有利于学生对知识深层次的理解。如果用思维导图来展示的教学内容就完全不一样，以下是《放大镜》这节课的板书（如图4）
从以上实例中可以看出，用思维导图展示教学内容，具有直观、容易比较，而且便于记忆的特点。通过教师整个思维导图的板书设计，让学生能够看到这一节课的教学重点，尤其是理清了一些概念的层次结构。特别是当有一些有独创性的、生成性的东西，随时可以作为一个节点纳入整个思维导图中来，从而突破大纲式板书的局限性。这样的板书注重了学生的生成，更有符合探究性学习的需要。有了教师采用的思维导图作为的板书的示范，那么学生也就有了模板，慢慢地就学会绘制自己的思维导图了。
2. 思维导图应用于单元起始课
单元起始课，是各单元教学的开场白。起始课重要的功能就是了解学生前概念和前概念系统，为教师的以学定教做好一定的指向。在现行的科学教材中，一个单元往往就有一个核心概念，而且整个单元就是按照这个核心概念进行由浅入深地组织教材内容的，这个核心概念起着提领全单元的重要作用，所以在教学中有必要了解一下学生对这个核心概念的了解程度。在起始课中，教师通过创设一定的情境，展示并暴露学生的“前概念”或者“前概念系统”。
例如五上科学《光》这个单元的起始课教学。在教学中，教师首先出示一个手电筒，然后提问：“对于光，你知道些什么？还想知道些什么？”让学生试着用气泡图的形式自由绘制自己所知道的“光”。最后，教师根据学生的气泡图梳理引导板书展示以“光”为中心的网状图（如图5）。
这样，教师就可以借此了解学生的初始想法，并以此确定教学的起点、重点及难点，以便在后续的每一个课时中有所侧重，帮助学生修正错误的认识。让学生带着一个个问题进入整个单元的学习，产生的效能是非常巨大的。
3. 思维导图应用于学生探究式笔记
做笔记是学生学习过程中常见的学习行为。对于小学生来说，他们不喜欢记录文字笔记，一是因为有些生字会认不会写，二是因为写字的速度比较慢。但小学生乐于涂涂画画，并喜欢用图画来表达，因为这种图文结合的笔记形象、直观，富有儿童情趣，符合他们的认知规律和表达特点。学生在自主尝试画图的过程中，需要自主把握各知识点的相互关联，自主探究并建构知识的整体框架，这充分显示了“自主、合作、探究”的思想。
应用思维导图让学生做探究性笔记的方法是：学生准备几支彩笔，尝试将不同层次的课堂内容如一段话、一个概念，在理解后记几个关键词，或几笔画成一幅有趣的小图，边听课边将相关概念和内容连线，就能画成一张初步的思维导图。
在这一过程中，学生不需要用大量的时间去埋头苦记，而是积极地对关键字进行加工、分析和整理，并和教师积极地对话，这样能极大地提高他们的理解能力和记忆能力，对他们的逻辑思维和创造性思维都有很大的帮助。另外，学生甚至可以顺着教师的思路展开联想，在脑海中浮现出教师想到的或者没有想到的与之相关的知识点，并把这些想到的东西添置到思维导图中。
4．思维导图应用于学生探究式讨论
在课堂教学中，以学生小组为单位进行讨论是小学科学课普遍开展的一种学习方式。在小组讨论中，记录员可以用不同的颜色代表不同的观点，这样，小组成员从图中可以直观地看到现在讨论问题的焦点所在，以及讨论的发展趋势，就避免了讨论过程中的盲目。让学生说过，更让学生写过、画过，这样的做法更让学生有充分表达的机会，记忆也就更深刻。当小组的讨论完成之后，交流各个小组的讨论结果，展示各个小组绘制的思维导图，相互补充和完善。当教师等全部小组汇报之后，也可以展示自己的思维导图，让学生寻找与老师的差距，比较后进行反思修正，从而获得更大的进步。
如在教学《溶解的快与慢》一课时，教师让学生进行小组讨论：影响物体溶解快与慢的因素有哪些？学生们想了很多因素，其中还简单地设计了三个对比实验。三个对比实验的设计或选用文字表达，或选用简单的图示表达，既从多角度表达了每一个小组成员的思维过程，又体现了思维导图很重要的一个功能，那就是每一个节点可以用不同的形式、方法纳入思维导图中。这样，就使小组合作学习的优势体现得淋漓尽致。
这样的成果拿出来展示，给了学生很大的信心，他们不再拘束，当然，也给他们的汇报增色不少。
5. 思维导图应用于学生探究式作业
科学课的教学时间是非常紧张的，而科学探究学习是需要花费较多时间的，所以在短短的40 分钟内完成整个探究学习是很困难的。即使完成了，也是昙花一现，匆匆走过场而已，探究并没有很好地深入进行，完成的质量也不是十分理想。
现在有了思维导图，在布置探究作业的时候，我们就有了一定的思路。在思维导图的绘制过程中，学生动手画一画，通过想象和色彩感受，创作出自己喜欢的图画，这样的作业方式不仅调动了学生完成作业的积极性，让学生寓学于乐，完成的质量也大大提高了。
探究式作业可以是以调查学习起点为目的，可以是以巩固课堂学习为目的，也可以是以课后延伸拓展为目的。但无论是以哪种目的为目的，制图过程都是为了充分激发学生完成科学作业的兴趣，发挥学生自主探究的途径。请看下面的探究式作业例题：我们每天都会吃各种食物，这些食物从嘴里又到哪里去了？
我们身体里的哪些器官与食物的消化吸收有关系？在下面记录单上的人体轮廓图中，画出食物可能经过的主要器官。
下面是我们选择的具有典型意义
的三个同学的探究式作业（如图6）：
从学生的探究式作业中我们可以看出，学生比较容易出错的地方有小肠和大肠的顺序问题、胃的位置问题、小肠和大肠的长度问题。而这些思维导图，就可以作为我们教学的起点。在教学过程中，我们要注重从各部分器官的功能来推导它的先后顺序，然后让学生自己去修正自己所画的思维导图。这样的探究式作业，为教师“以学定教”起到了很好的辅助作用。
三、应用思维导图促进科学探究学习的初步成效
1. 提高了学生对知识的整体把握能力
通过一年的运用思维导图进行教学，学生在整个科学探究学习活动中表现出了这些特点：探究思路逐渐清晰起来了，能够比较严谨地开展探究活动，所获得的体验更深刻，所收集的数据、信息更加广泛、更加翔实，所得出的科学结论也更加全面完整。因为学生的学习在绘制思维导图的过程中，要考虑概念的上位关系、下位关系和组合关系的层次排列，最终形成了学生的认知结构。对于学生来说，思维导图能促使他们整合新旧知识、建构知识网络、浓缩知识结构，从而使他们从整体上把握知识，尤其是对科学概念的理解。
由此我们可以看出，思维导图的应用使学生提高了对课文内容、单元内容、整册教材内容的整体把握，而且学生会把科学课中学会的应用思维导图进行探究式学习的方法自觉地运用到其他学科的学习活动中去。
2. 加强了教师教学思考的严谨性
“一节课是一个整体，一门学科是一个整体”，小学科学教学的具体内容很多，也很繁杂，但在本质上是有紧密联系的。“思维导图”在帮助学生建构知识结构之前，教师首先要有每一课、每一单元、每一册乃至整个学段的思维导图。这就对教师提出一个更高的要求。所以，教师必须熟悉每一课、每一单元、每一册乃至整个学段的知识体系，这就在无形当中提升了教师对每节课、每单元、每册、每学段的整体把握，使教师的教学行为、教学思考更严谨、更科学。
参考文献：
[1]东尼·博赞.思维导图———大脑使用说明书[M].北京:外语教学与研究出版社，2005.
[2]徐学福.探究式学习的内涵解析[J].教育科学,2002(8).
（富阳市富春第五小学）
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