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思維導圖在新課程化學必修1元素化學模塊復習中的應用研究研 究 報 告 一、課題研究的背景與價值“思維導圖( Mind Mapping) ”是英國著名腦思維學者、堪稱世界記憶之父的托尼布贊(TonyBuzan)在20世紀60年代創(chuàng)立的一種新型筆記方法，它以放射性思考為基礎，是一個簡單、高效、放射性、形象化的思維工具。思維導圖往往是從一個主要概念開始，基于思維的不斷深入，逐步建立的一個有序的發(fā)散的圖，它是對思維過程的導向和記錄1。從知識表示的能力看，思維導圖呈現的是一個思維過程，是知識和思維過程的圖形化表征，學習者可以通過思維導圖迅速掌握整個知識架構，從而有利于直覺思維的形成、促進知識的遷移2。如圖1所示，思維導圖對學生的學習有明顯的幫助：(1)注意的焦點清晰地集中在中央圖形上，并以分支上的關鍵詞形式有效地幫助學習者加速對內容的整體把握和記憶；(2)圖像、色彩的運用有效地刺激了大腦；(3)思維導圖呈現的是一個思維過程，學習者能夠借助思維導圖提高發(fā)散思維能力，可以通過思維導圖理清思維的脈絡，并可供自己或他人回顧整個思維過程。 圖1：思維導圖對學生學習的幫助基于思維導圖的學習過程很好地體現了建構主義學習理論的理念和靈活交互的特征，在國外中小學教育改革實踐項目中進行得如火如荼。自思維導圖被引進我國以來，已經逐漸引起了許多有識之士的重視，并且已被越來越多的教育工作者所接受和應用。2006年，浙江省進入高中新課程改革，相比于原有教材和大綱背景下的各類復習研究成果豐富的情形，新課程背景下的復習教學方面的研究很少，可借鑒的經驗也不多。我省目前高中適用的蘇教版教材中，元素化學的知識全部集中在必修1，所涉及的元素化合物知識內容眾多。教材編排此塊內容時，主要體現了物質的分類、物質的轉化、化學實驗和定量研究等科學思想。并且元素化學模塊復習要點在于：通過對化學主干知識進行歸納、加工、整理，使之規(guī)律化、系統(tǒng)化、網絡化；通過對化學知識的思考、討論、總結，讓學生進一步夯實基礎；通過有效指導和針對性訓練，使學生分析問題、解決問題的能力得到提高?；诟黝愇墨I的理論研究，并結合教育實踐，在化學元素復習中適用思維導圖十分必要。二、研究范圍的界定（一）“思維導圖”的概念思維導圖，是表達發(fā)射性思維的有效的圖形思維工具，它簡單卻又極其有效，是一種革命性的思維工具。思維導圖運用圖文并重的技巧，把各級主題的關系用相互隸屬與相關的層級圖表現出來，把主題關鍵詞與圖像、顏色等建立記憶鏈接，思維導圖充分運用左右腦的機能，利用記憶、閱讀、思維的規(guī)律，協(xié)助人們在學科之間平衡發(fā)展，從而開啟人類大腦的無限潛能。（二）學習理論的概念信息加工理論：格式塔理論的研究表明，組織好的材料比較容易學習和回憶(Katona.1940)。米勒也認為，對信息進行分類和分組，變成組塊，能促進學習。記憶表明，即使所學的東西沒有經過組織，人們通常也會自己對材料進行組織，以便于回憶(Klatzky.1980)。組織過的材料能夠改善記憶，原因就在于把所學的東西建立了彼此之間的系統(tǒng)聯(lián)系，因此，想起一件事情會立刻想起另一件與之有關的事情。組織對兒童和成人編碼產生影響的觀點己得到一些研究的支持(Basden，Deveeehio&Anders，1991)。組織材料的一種方式是用層次結構把信息塊都整合進去,格式塔理論的實質在于把客體或事件看成是一個有機的整體。思維導圖教學策略就是讓學生把知識組織成一個整體的網絡狀。三、研究方法與策略本研究首先采用文獻法，查閱了國內外有關思維導圖的知識和有關化學學科的教育學、心理學理論。主要應用了實驗研究的方法，在實驗的過程中。還使用了面談法、觀察法、問卷法等，以進一步充實實驗研究內容，完善思維導圖教學策略的實驗步驟，即整個研究過程采用了定性和定量相結合的辦法。四、課題研究的分工與歷程課題研究自始至終在各位教育專家的精心指導下，在校領導的高度重視下，在全體課題組教師通力合作下進行的。實驗自2012年4月開始至2013年4月結題，歷時一年，經歷了三個階段。1、準備階段（2012.42012.5）依靠前期教學實踐經驗的積累，進行課題定位，目標內容框架規(guī)劃；確定研究思路，搜集相關資料，進行理論學習。2、實施階段（2012.52012.12）文獻資料研究，開展課堂實例教學與研究；課題組成員結合教學實踐，深入研討，不斷反思總結，收集經典案例，反復進行實驗，并撰寫論文與體會，形成階段性成果報告。3、總結階段（2013.12013.4）課題組成員完成教學實驗報告；討論并完成結題報告；向市教育局申請結題驗收。五、課題研究的主要內容（一）“思維導圖”在中學教育體系的現狀筆者從大量的問題中甄選出思維導圖復習策略后，便著手進行了實際的調查工作。調查主要針對是否在實踐中有必要研究該問題。筆者對本校220名一線教師進行了問卷調查，結果表明，一線教師對思維導圖的了解還很少，很多教師都表現出對這一先進復習策略的濃厚興趣，并渴望能學習思維導圖，對調查結果的分析見下表。由此，更加堅定了我對思維導圖復習策略進行研究的信心(調查問卷見附錄)。題號題目A百分比B百分比C百分比D百分比1你聽說過有關思維導圖的知識和理論嗎？39.55%（87）60.45%（133）2您認為周圍一線老師中有多少人了解過思維導圖，聽說過思維導圖的理論？10.45%（23）15.91%（35）42.73%（94）30.91%（68）3您曾經在文獻、雜志或書籍中見過思維導圖嗎？34.54%7665.45%1444您認為周圍一線老師中有多少人曾經在雜志或書籍中見過思維導圖，并學習過思維導圖的相關知識？17.27%（38）32.73%（72）37.73%（83）12.27%（27）5您是否知道思維導圖的制作方法和教學策略？10.00%（22）90.00%（192）6您認為周圍老師中有多少人知道思維導圖的制作方法和教學策略？20.45%（45）25.91%（57）35.91%（79）17.73%（39）7你深入了解過思維導圖，模仿過別人的思維導圖嗎？12.27%（27）87.73%（193）8你能模仿別人的思維導圖的樣子制作思維導圖，并用于教學嗎？15.45%（34）84.55%（186）9你認為通過模仿，你制作的思維導圖會比別人做得更好嗎？19.09%（42）28.64%（63）36.82%（81）15.45%（34）10葉老師在自己所教學時，經常利用思維導圖來備課和看書，你也經常用思維導圖嗎？6.81%（15）93.18%（205）（二）利用軟件繪制“思維導圖”1、利用MindManager繪制思維導圖MindManager 是一款思維導圖制作軟件，其直觀、友好的用戶界面和豐富的功能可以非常形象地表達抽象的思維及復雜概念之間的關系，幫助我們有序地組織思維、整理資料和安排工作進程。同時，MindManager也是一個易于使用的項目管理軟件，能很好提高項目組 的工作效率和小組成員之間的協(xié)作性。如圖2、圖3所示，“鈉”、“碳酸鈉及碳酸氫鈉性質的比較”的思維導圖就是利用MindManager繪制的。 圖2：“鈉”的思維導圖 圖3碳酸鈉及碳酸氫鈉性質的比較下面就來介紹利用 MindManager制作思維導圖的具體步驟。（1） 確 定中心主題，也就是繪制思維導圖要解決的主要問題，本例的中心主題就是“探析MindManager在教學中的應用技巧”。（2）選擇模板。打開“Learning”任務面板，在“Map Gallery”列表中提供了5種版式可供選擇，另外可以在 Map Library 網頁上下載適合于自己的模板。模板的使用非常簡 單，類似于PPT 模板的使用 。當然也可以根據自己的實際情況隨意繪制思維導圖而無需模 板的提示和幫助。本例中選擇的是“Map Gallery”中 提 供 的“Sample Decision Making”版式。（3）資料整理。仔細閱讀搜集到的資料，選取對撰寫文章有用的資料，利用 MindManager 將其添加到中心主題下的不同分支上，提取資料中有價值的觀點并將資料中 論證該觀點的相關內容拷貝到該分支的“Note”中，如果自己對該觀點有不同于原文 的 見 解或產生了創(chuàng)作靈感，可以把自己的見解或靈感簡要地記錄在“Topic Comments”中，這樣 便于以后創(chuàng)作時調用而不至于丟失靈感。再者，由于創(chuàng)作時需要查閱大量的資料，為了簡化 后期參考文獻的整理工作，最好在圖上建立相應分支資料的鏈接關系。（4）資料歸類。資料整理結束后，為了理清思路，要調整各分支的級別、位置，同時要將近似分支內容合并。（5）修飾。利 用 MindManager 的各種圖例、圖形、顏色、線形等表現形式，豐富圖 的外觀，增加可讀性和趣味性，提高吸引力，刺激大腦思維，同時也更便于和他人進行交流, 得到新的啟發(fā)。（6）輸出。為了便于在 Word 中寫作，可以將制好的圖輸出為 Word 格式。輸出前要設置各分支上的字體、字號、縮進等，還要設置好“Export Options”面板里“Note”和“Topic Comments”等選項內容，如果在資料的整理歸類時對自己的思路、觀點、事例等記錄得比較詳細的話，此時輸出的word 文件直接就是一個很好的文章草稿，然后在草稿基礎上進一步修改即可成文。2、利用word繪制思維導圖我們也可以利用日常工作中最常用文字處理軟件word畫圖工具繪制思維導圖，發(fā)現利用word畫圖工具繪制出來的思維導圖更加方便快捷，圖像藝術效果也非常好。如圖4所示，利用word繪制的“鈉及其化合物的轉化圖”Na2O2HCl=2NaClH2O 2Na2HCl=2NaClH2Na2O2H=2NaH2O 2Na2H=2NaH22Na2O24HCl=4NaClO22H2O 4NaO2=2Na2O2Na2O24H+=4Na+O22H2O 2Na2H2O=2NaOHH22NaO2Na2O2 2Na2H2O=2Na+2OHH2Na2OH2O=2NaOH 2Na2O22H2O=4NaOHO2 Na2OH2O=2Na2OH 2Na2O22H2O=4Na4OHO2Na2OCO2=Na2CO3 2Na2O22CO2=2Na2CO3O22NaOHCO2=Na2CO3H2O Na2CO3Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH 2OHCO2=CO32H2O CO32Ca2=CaCO3NaOHCO2=NaHCO3 Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3 OHCO2=HCO3 CO32H2OCO2=2HCO32NaHCO3Na2CO3H2OCO2 或 NaHCO3NaOH=Na2CO3H2O HCO3OH=CO32H2ONa2CO32HCl=2NaClH2OCO2 NaHCO3HCl=NaClH2OCO2 CO322H=H2OCO2 HCO3H=H2OCO2補充：石灰水中加入少量NaHCO3 ： Ca(OH)2NaHCO3=CaCO3NaOHH2O Ca2OHHCO3=CaCO3H2O石灰水中加入過量NaHCO3 ： Ca(OH)22NaHCO3=CaCO3Na2CO32H2O Ca22OH2HCO3=CaCO3CO32+2H2O圖4：鈉及其化合物的轉化圖打開word操作界面，在工具區(qū)點擊 “自選圖形”“更多自選圖形”，在工作區(qū)右側出現繪圖區(qū)。繪圖區(qū)包括：線條、連接符、基本形狀、箭頭總匯、流程圖、星與旗幟、標注、動作按鈕。圖標藝術加工包括：線條加工、顏色填充、透明處理。作法是：鼠標右鍵點擊圖標設置對象格式顏色線條。圖標經常要附加文字 （關鍵詞）說明，因此涉及有關文字的添加與加工。文字的加工處理包括：文字輸入、一般處理、藝術加工。作法是：鼠標右鍵點擊圖標添加文字輸入文字字體設置藝術加工。不同的圖標連接組合，實現知識的圖形網絡化，就必須要通過 “連接符”將圖標有機組合。圖標連接組合加工包括：圖標連接、線條箭頭、變形處理。作法是：鼠標左鍵選取連接符連接圖標設置對象格式顏色線條變形加工。于思維導圖的3大特點：重點突出、聯(lián)想豐富、結構清晰；結合思維導圖的5個要素：詞匯、符號、圖像、線條、顏色；以及思維導圖的結構：主題分層排布、概念并列隸屬。確定思維導圖的整體結構框架明確思維導圖的繪制步驟，如表2。 表2思維導圖的繪制步驟（三）利用“思維導圖”的復習策略利用思維導圖，有效地整合元素化合物重視是本課題研究的核心。必修1元素化學知識主要可以分為以下幾個小模塊：（1）活潑金屬（鈉、鎂）及其化合物；（2）鐵、銅及其化合物；（3）金屬鋁及其化合物；（4）鹵族元素單質及其化合物；（5）硅及其化合物與信息技術；（6）硫、氮及其化合物與環(huán)境保護。為了加強知識間的聯(lián)系，在元素化學復習中，我們可以采用“一線”、“一網”、“重要元素及其化合物之間的相互轉化”進行梳理的方法，從縱向將知識進一步系統(tǒng)化，網絡化?！耙痪€”是指建立金屬和非金屬元素學習的知識線，從縱向對單質及其化合物知識有一個大致的了解。如：金屬氧化物堿鹽?！耙痪W”是指在復習中將各元素化合物的知識有機結合，并用基本理論分析它們之間的聯(lián)系。在形成知識網絡的基礎上，提高知識的正向遷移能力，使元素及其化合物知識得到升華，更大程度地提高解決問題的能力?！爸匾丶捌浠衔镏g的相互轉化”是指以具體的八種元素鈉、鋁、鐵（銅）、硅、氯、硫、氮為線索，在用“一線”的方法形成知識線的基礎上，突出典型物質的性質之間內在的邏輯聯(lián)系。而我們可以利用思維導圖來繪制這“一線”和“一網”，因此思維導圖繪制的科學性和合理性就極為重要。第一輪教學復習思維導圖的繪制：在繪制思維導圖時，要做到脈絡清晰、主干知識突出、內容詳實，將該小模塊中的知識有序地囊括。根據化學學科特點和化學研究基本方法，化學基本理論，物質的來源等分類方式構建思維導圖。第二輪問題式思維導圖的啟發(fā)與討論：在第一輪思維導圖的分析基礎上，采用“問題式”和“討論式”，注重模塊和知識整合，建立交叉式的思維導圖，多維度強化學生腦海中的元素化學知識體系。第三輪思維導圖的實踐應用，在實際解題的過程中貫徹思維導圖的模式，將所需要的問題分解，分析所涉及的元素化合物知識，然后在所建立的思維導圖中來調取我們解決該問題所需要的相關知識，通過訓練-評價-分析-鞏固的模式來推進。并且制作“學生自評表”，學生在各專題復習前后進行自評，把復習內容分為“基本要求”和“發(fā)展要求”兩個方面，制成“學生自評表”提供給學生，幫助學生了解自己的學習狀況。通過學生復習前后的自評情況的反饋，為教師備課提供參考，有利于教師在教學中分類指導、分層推進，提高教學的針對性。如下表3所示為“鈉及其化合物”的學生自評表：復習內容基本要求學生自評發(fā)展要求學生自評習前習后習前習后鈉及其化合物1.鈉的物理性質2.鈉與氧氣、水反應3. 氧化鈉、氧化鈣、氧化銅與水、酸反應4.過氧化鈉與水、二氧化碳反應5.碳酸鈉、碳酸氫鈉溶解性、堿性、熱穩(wěn)定性、與酸反應鈉及其化合物之間的轉化關系(包括碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液之間的轉化)表3：“鈉及其化合物”學生自評表（四）利用“思維導圖”的學法指導（1）指導學生運用“思維導圖”進行模塊知識復習思維導圖的應用可以靈活多變，可以采用探究性教學模式，進行意義建構。布置家庭復習作業(yè)，先讓學生通過自己對整節(jié)或整章知識點進行總結，并依自己的理解畫出思維導圖。教師批閱學生交上來的作品，把握學生在整個章節(jié)中的思維難點和知識重點，同時對其在思維導圖中體現的思維錯誤進行一定程度的修改。進而在復習課堂上對抽取的幾幅典型的作品，先讓其作者依圖介紹復習，然后大家討論該思維導圖的優(yōu)劣。最后教師進行總結，并同時展示自己所作的思維導圖。而學生可以根據課堂復習情況和教師制作的思維導圖，對自己的思維導圖進行修改或重新制作，并適當地在圖中插入一些事例，以幫助自己加強記憶，從而形成個人的復習資料。通過這種方式，可以幫助學生弄清楚一些更詳細的內容是在何處以何種方式連接起來的，加強對課程內容整體認識。這樣把整節(jié)、整章甚至整本書的內容濃縮為一張思維導圖，從而逐步達到“把書讀薄”的目標。（2）指導學生運用“思維導圖”進行化學探究問題解決方案設計有不少的學生說自己平時知識掌握得不錯，每天及時完成作業(yè)，也能聽懂老師的講課，可是一到考試成績就不理想。很多題難度一上去，分數就下來。 可以說，一道試題考查的知識點數量越多、跨度越大、綜合性越強，試題的難度就越高。 因此，所謂的難題，就是考查的知識點多、考查跨度大、綜合性強的試題。想要破解這些難題，這就必須讓在學生在大腦中“繪制”一張?zhí)摂M的知識網絡圖，這張知識網絡必須能夠體現各知識點之間的有機聯(lián)系，并且能夠把所有重要的知識點涵蓋于其中 就如在理解難題時找出需要用到的知識點，在紙上標出來，理清它們的關系，用線條加以連接，這樣就可以找出解題思路。多個知識點的難題出現也同樣處理，難題必然會不攻自破。（3）指導學生運用“思維導圖”進行課前預習，課堂筆記通過第一學期實驗，學生基本掌握用“思維導圖”進行知識小結的技能，第二學期擴展課題研究內容，開展指導學生在化學學習中應用思維導圖進行課前預習、課堂筆記和每節(jié)課的課后復習的教學試驗。 例如：讓學生先進行課前預習，對知識形成感知的基礎上再畫成思維導圖，然后要求學生在課堂上用“思維導圖”工具記筆記，記錄下老師講解的知識內容來，并且將這些核心內容之間的聯(lián)系用線條連接起來，使思維重點、思維過程以及不同思路之間的聯(lián)系清晰地呈現在圖中。 這樣的課堂筆記不僅能夠迅速幫學生進行歸納總結，而且整堂課的授課過程也被形象地記錄在圖中，以便于課后復習，從而大大提高學習效率。思維導圖教學策略的實施，學生能直觀表達思想，提高學習效率。學生會把與學科內容有關的資源整合到思維導圖中,建立完整的知識體系，因為有了圖表的幫助，學生就不需要閱讀長篇大論的文字，可以邊聽講解邊對照思維導圖進行思考，在整體上體會講解內容的同時,集中注意力于感興趣的節(jié)點上，把內容直觀地表達出來，從而提高學生的學習效率。學會運用思維導圖,會形成以思維導圖為工具的信息加工的思維方式。思維導圖的優(yōu)點之一是層次隸屬關系十分清晰，可以幫助學生進行信息加工和整理。師生在收集和整理學習資料的過程中，可以使用思維導圖把多個零散的知識點集合在一起，從紛繁復雜的信息中找到信息之間的內在聯(lián)系。根據建構主義的學習理論，每個學生在學習的過程中都會構建自己的認知圖式，完成知識的意義的建構，這個過程也是學生個體內部的信息加工過程。在用思維導圖繪制出各個概念間的關系進行信息加工的過程中，學生會經常使用總結、歸納、分析、分類等思維方式，形成信息加工和意義建構的思維方式，可提高學生進行邏輯分析的效率和速度，讓學生把更多的時間和精力放在關注節(jié)點之間的橫向聯(lián)接上，有利于完成新舊知識之間的同化和順應,，形成有序的認知圖式。六、研究反思在新課程理念的指引下，課題組本著“從教學中來，到教學中去”的研究思路，以行動研究為主，經過實驗教師的協(xié)同努力，繪制了元素化學部分的思維導圖，歸納總結了思維導圖的復習策略和量化評價體系，基本實現了預期的研究目標，取得了如下一些成效。（一）激發(fā)了廣大教師的科研熱情，形成了以科研促教學的氛圍通過此次課題研究，廣大參與實驗的教師群策群力，集思廣益，形成了良好的科研氛圍，有多位老師發(fā)表論文并獲獎（二）有效地提高了元素化學模塊復習效果基于思維導圖課題的實施，學生對于元素化學部分知識形成了系統(tǒng)的網絡知識體系，并能夠自己畫出相關知識體系，并且能遷移運用到其他學科的學習中。筆者所任教的學生，進入高二有機化學學習后，能利用思維導圖構建其體系。 （三）在反思中提高在實施思維導圖教學策略時，時時和學生交流，并根據學生的狀況隨時記下教學心得，這樣能及時進行反思，發(fā)現自己的不足，及時改進自己的教學策略。因為現在的孩子知識面廣，求知欲強，策略實施的不好會直接影響授課效果，甚至引起學生的逆反心理。如果缺乏自我反思意識和自我調整能力，一不留神就會陷入“用昨天的知識教今天的學生，讓他們面對明