中学科学解题教学中的思维导图

王健

中学科学的学习内容包括物理、化学、生物、地理，所涉的知识点多、面广，但当前学生的学习依旧处于一个比较低效的状态，课堂以教师为主体，学生通常是被动地获取知识，被动地完成教师布置的任务，很少会主动探究、整理、消化。

在中学科学的学习过程中，对科学学习中的审题，只能模仿教师曾经讲解过的题目，一旦题目比较新颖，就无从下手;对科学课中的一些难题，大多数学生存在畏难情绪，尽管学生会去做，但会浪费大量的时间与精力;对科学学习中的某个知识点的变式训练，学生不能举一反三，大多只是举三反一，浪费了大量时间;对题目中涉及物理、化学和生物的综合性题目，更是不知从何下手。

一、运用思维导图解题的策略

针对科学解题中存在的低效现象，教师可以尝试用思维导图这一学习工具来破解。思维导图是一种将放射性思考具体化的工具，所说的放射性思考是人类大脑的自然思考方式，每一种进入大脑的资料，不论感觉、记忆或是想法─包括文字、数字、号码、线条、颜色等都可以成为一个思考中心，并由此向外发散出成千上万的关节点，让其与中心主题构成连接，而且这每一个连接又可以成为另一个中心主题，再向外发散出成千上万的关节点，呈现出放射性的立体结构。这些关节的联结就可以被视为是我们的记忆，即个人数

据库。

1.呈现解题方法的挖掘过程，体会解题的“切入点”

审题是解题的基础和关键，也是解题的“切入点”，这就要求我们要弄清问题，明确题目的条件、要求和相互间的关系，充分挖掘题目中的隐含条件与所求之间的内在联系。借助思维导图的强大图文并重的功能，可以在审题教学中引导学生积极建构知识网络图形，对他们的思维能力进行启发、辅导和因材施教。即，可以从审题出发，找到关键词，对题目的信息进行发现、辨认与转译，从而实现解题。

【例1】（2011·杭州）将一袋大米放在匀速向右运动的输送带上，开始米袋与输送带间有一段距离的相对滑动，然后米袋随输送带一起匀速运动，当输送带突然制动时，米袋会继续向前滑动一段距离后停下。回答下列小题，请选填以下合适的字母标号。

A.受到方向向右的摩擦力

B.受到方向向左的摩擦力

C.不受力

（1）米袋刚放上输送带的瞬间，米袋在水平方向上受力情况为 。

（2）当米袋随输送带一起匀速运动时，米袋在水平方向上受力情况为 。

（3）当输送带突然制动时，米袋在水平方向上受力情况为 。

这道题主要考查学生在应用摩擦力概念时，是否会与其他概念发生冲突，产生错误的结果。例如，米袋刚放上输送带的瞬间，在水平方向上会受到向左的摩擦力，则米袋相对于传送带向右滑动，所以米袋的速度会大于传送带的速度，而这与实际情况相反。通过对上面摩擦力的分析，学生要知道如何分析是否存在摩擦力、物体的相对运动方向及摩擦力的方向（见图1）。

思维导图运用一些关键词─刚放上时、一起匀速运动、突然制动，这迫使学生将注意力集中在问题的关键点上，同时让他们的思绪可以任意驰骋，联想方法也可以扩展到极致，并抓住问题的本质，机智灵活地解决问题，从而提高审题能力，养成良好的学习习惯，达到事半功倍的效果。通过使用关键词，强迫学生在解题时要思考题目的要点，即关注“切入点”，而关键知识点间的连线则会引导我们积极主动地思考，把精力集中在关键知识点上，抓住解题的“切入点”。

2.展现思维的发散过程，体验解题的“突破口”

思维导图是一种新的创意，可以展现思维的发散过程，通过分析条件与目标的联系，让学生体验解题的“突破口”，明确问题的条件与目标。若能成功地越过“突破口”，就能突破常规，常规逻辑被颠覆也就有了张力。一个好的思维导图，能让学生把每一种感觉、记忆、思维、可能的联想用文字或图形表达出来，也就会出现围绕中心概念的多种表达，不断地激发学生学习的积极性，将他们的思维方法激发出来，快速地联想与题目相关的且有内在联系的知识点，找到“突破口”，指明解题的方向。

【例2】把重力为4.9N、体积为5×10-4m3的物体浸没在盛有水的容器中，溢出的水的重力为2N，则物体受到水的浮力大小为 N，物体将处于 状态。

在教学中，学生往往认为物体受到水的浮力大小是2N，物体处于沉底状态。之所以出现这一情况，主要是因为没有找到“突破口”，学生头脑中关于浮力大小的影响因素还处于一片混沌状态。虽然已做过实验，但由于实验内容只是验证物体的浮力与物体排开液体重力的关系，对溢水杯必须要装满水没有给予重点强调，使得学生缺少对溢水杯装满水的深刻体验，因此，本题的“突破口”是溢水杯有没有装满水，使寻找题目的“突破口”成为解题的关键。

此外，抓住解题的“突破口”，还需要相应地寻找一些解题依据（如公式、原理、实验现象等），进而展开解题思路，构思解题步骤，实施科学解题。

3.体现题组的变化过程，感悟思想方法的“归纳点”

教师在对题目进行变式训练时，要让学生感悟到解题方法的“归纳点”，运用思维导图，能将一道静态封闭的题目从不同角度、层次、方法、侧面等出发变化为一个动态开发的题目，通过层层启发引导、归纳总结，让他们可以举一反三、触类旁通、灵活应用。

感悟“归纳点”不仅能让学生的思维不断地被激发出来，而且还会使他们尝到学习的成就感和幸福感，既加深学生对科学课上所学知识的理解和掌握，又能提高他们的分析水平，可谓一举两得。利用思维导图能设计出对同一知识点的变式，从而让学生感悟解题过程对知识点的“归纳总结”。

【例3】将混有少量氧化铜粉末的铁粉，放入盛有稀硫酸的烧杯中，充分反应后有部分铁剩余，过滤后溶液中含有的溶质 。

A.有CuSO4和FeSO4

B.有H2SO4和FeSO4

C.只有FeSO4

D.只有H2SO4

在解答这类题目时，教师要在引导学生思考、分析的同时，让他们对知识点进行归纳，对金属的活动性顺序以及酸的一些相关知识点进行有序归纳，这对变式训练非常有帮助。而且，通过这道题目，教师可以让学生思考：如果将混有少量氧化铜粉末的铁粉放入盛有稀硫酸的烧杯中，充分反应后有部分铁剩余，过滤后，滤纸上留下的固体物质是什么。还可以让学生思考：如果向氧化铜和铁粉的混合物中加入一定量的稀硫酸并微热，当反应停止后，滤出不溶物，并向滤液中插入铁片，观察到铁片上无任何变化，试问不溶物中的物质有哪些，是否含铜或铁。这是因为我们根据酸的性质会知道Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，因铁有剩余，根据金属的活动性顺序知道Fe+CuSO4= FeSO4+Cu，所以例3中过滤后的溶液中含有的溶质只有FeSO4。

现代认知心理学研究表明，学生只有通过变式练习，才能在碰到新的与教材不同或在完全不同的情境时，具有识别题目的能力，迅速做出正确的行为反应，解决新问题，才不致产生错误。同时，进行变式训练后，学生可以很好体会到什么是触类旁通和举一反三，尝到成功的喜悦，在一系列问题的解决中，培养自己思考问题的逻辑性、层次性以及解题的思维能力。

4.凸显综合性题目的内在联系，感受综合问题的“整合点”

科学课的练习题目中往往会出现涉及物理、化学、生物等知识点的综合性问题，利用思维导图解决综合性问题，并将题目中的知识点以网状的形式整合出来，让学生清晰地了解题目的“整合点”。这不仅有利于学生学会如何分析问题，如何思考问题，如何解决问题，而且有利于他们进行题后反思。

【例4】将一块塑料板放入50℃的硝酸钾饱和溶液中，塑料板漂浮于液面上，将溶液降温到20℃时，可观察到的现象是 ;若要看到塑料板上浮，应采用的方法是 。

这道题主要考查影响固体溶解度的外在因素─温度，需要弄清固体的溶解度和温度之间的关系。硝酸钾的溶解度随温度升高而增大，降低温度，就会析出晶体，溶液中的硝酸钾含量就会减小，溶液的浓度就会降低，溶液的密度就会减小，从而导致塑料块下沉。如要使其上浮，则必须使溶液的溶质质量分数增大，溶解度升高，方法可以是升温或加入其他溶质。即本道题需要将物理、化学的知识点进行“整合”，思考影响浮力的因素、漂浮的相关特点、溶质的质量分数、溶液浓度与密度的关系等。因此，本题中若将溶液温度降低到20℃时，可以看到烧杯底部有晶体析出，塑料块下沉;若想让塑料板上浮的话，可以升高温度，加入其他溶质如氯化钠固体，或者是升高温度后再加硝酸钾固体等（见图2）。

从这个思维导图中，我们可以让学生清晰地明白该题所用的知识点和学科间的整合内容，还能让他们掌握一定的解题思想、方法以及解题技巧，因此，可以说思维导图是教师进行解题时的有效工具，也是学生学习的好助手。

二、思维导图在解题教学中的实施效果

通过运用思维导图的教学实践，笔者发现70%的学生会利用思维导图进行解题，能够独立审题和思考，基本上消灭科学课堂上“听得懂、做不来”的现象，让他们获得较为成功的体验，提高他们学习科学的兴趣和自信心以及较强的求知欲望。

第一，有利于提高学生学习科学的兴趣，调动学习的主动性。运用思维导图进行解题教学，可以鼓励学生积极思维，随时展开想象的翅膀，大胆地把自己分析到的、联系到的有关条件和知识用思维导图罗列出来，真正成为学习的主人，调动其学习的主动性。

第二，帮助学生找到适合自己的方法，提高解题能力。思维导图采用“关键词”方法，可以使学生将注意力集中于问题的“切入点”“突破点”“归纳点”“整合点”，让他们抓住问题的本质，发掘已知条件之间的各种关联，找到已知条件与目标间的各种关系，机智灵活地采用不同方法来解决问题，提高解题能力。同时，能让学生找到适合自己的学习方法，逐步养成良好的学习习惯，提高自主能力，举一反三，达到事半功倍的效果。

第三，课堂容量大，操作简单，可以使学生思维扩容。教学的本质是解决学生知与不知的矛盾，使他们从未知到已知，从片知到全知，由知少到知多，从错知到正知，帮助他们从现有水平达到可能的发展水平。在画思维导图的过程中，学生不再是被动地接受知识，也会努力地进行思考，输出自己发现的条件，然后与同学、教师交流，不断地学会分析问题的方法。思维导图以简洁明了的图形表现复杂的结构，形象地呈现出各条件之间、条件与问题之间的联系，操作简单，能有效地促进学生进行有意义的学习。

思维导图是一种学习和思维的有效工具，能帮助学生将头脑中的想法外化于纸上，并用线条将其连接起来，形成系统的知识模块，培养其发散性思维和严谨的态度，有利于师生互动和生生互动，提高课堂的实效。尤其是在进行审题分析时，能够有效地发现关键词;在解决难题时，能实现知识点的梳理与整合;在进行变式训练时，能够举一反三，融会贯通;在处理综合性题目时，能达成知识点由点状向网状拓展。

（作者单位：浙江省杭州启正中学）

（责任编辑：孙建辉）