基于思维导图的化学有效教学的实践研究

白静珠　张芹芹

基于思维导图的化学有效教学的实践研究

白静珠张芹芹

（江苏省江阴市青阳中学江苏江阴214401）

思维导图是一种将思维可视化的工具，它能以直观形象的方式表达知识结构，有效地呈现思考的过程及知识的关联。鉴于目前课堂低效的状态，作者尝试把思维导图应用于化学教学，通过课堂实例展示基于思维导图下有效的化学教学课堂，旨在为一线工作的教师提供一些参考。

思维导图；化学；有效教学

江苏新高考政策实施以来，化学学科受到严重冲击，高考难度不减，但课时和作业时间明显减少，学生的重视程度也相应降低。在这样的大环境下，化学教学步履维艰，教学效果不容乐观，教学压力很大。俗话说：“鸡蛋从外面打破是食物，从内打破是生命”。教学亦如此，自上而下、自外而内的要求是压力，是负担，是作茧自缚；而自下而上、自内而外的张力是成长，是解脱，是化蛹成蝶。［1］因此，广大教育理论和实践工作者基于客观现实和自身的发展需求，正迫切地探索符合新课程理念下的有效教学模式。

一、问题的提出

在课程改革的课堂教学实践中，我校提出转变学生学习方式，淘汰原本讲授式的教学模式，倡导学案导学下的课堂教学。实施以后，课堂上学生活动“丰富”起来，小组讨论、实验探究、问题解决、视野拓展……每堂新课都在急促的铃声中匆忙结束。笔者感觉目前课堂简直就可以比作导演在拍电影，把每一个环节都精心设计到位，学生只需按要求表演。这样的结果是降低了学生的思维训练，弱化了学生对学科整体及局部知识框架的建构，轻视了学生自主学习意识的培养，减缓了学生能力的提升。

怎样才能开展有效的教学，提高学生的知识建构能力和思维能力？笔者认为，将思维导图应用到教学不失为一个好方法。思维导图作为一种有效的、能够促进思维发展、加强知识网络构建的教学工具，不仅能够在很大程度上帮助老师、学生发展一种清晰的整体性知识框架，帮助学生丰富、完备化学知识网络，从而建构完整的化学观，还能更好地调动学生大脑中相对应的化学知识，让学生的思维过程更加流畅、条理更加清晰，从而培养学生的思维观。

二、思维导图的概述

1.思维导图的起源

“给你的思维画一幅导图”，这是被誉为“世界记忆之父”的英国教育学家托尼·布赞（TonyBuzon）在20世纪60年代提出一句名言。他所指正是思维导图——一种新型的思维模式。

托尼·布赞在他的大学期间发现传统的记笔记方式不仅费时间、容易出错，而且笔记中的不易发现、记忆起来比较困难，于是他萌生了对大脑的工作方式展开研究的想法。通过研究脑科学发现，大脑神经是一个由中心向外发散的神经元，进入大脑的文字、符号、颜色、味道、音乐等等这些引起人多感官运作的信息都可以成为一个信息中心，并由此中心向外无限发散，成为彼此连接的网状数据库。

托尼·布赞受此启发，顺应脑神经活动规律，首创了思维导图。思维导图能从一个主要概念开始，随着思维的不断深入，逐步建立一个有序的发散的图。运用思维导图可以将新知识的关键概念与头脑中已有的其他概念联系起来，让孤立的知识的记忆存储成为有意义的知识建构。运用思维导图还能提高学生思维能力。思维导图的放射性思考方法，“除了加速资料的累积量外，更将数据依据彼此间的关联性分层分类管理，使资料的储存、管理及应用更系统化，从而增加大脑运作的效率，它允许你探索大脑能够创造的无限联想的世界！”［2］

2.思维导图的使用

思维导图的绘制可以运用Inspriation、Mindmanager、Personalbrain等专业软件，但一般在日常的教学中，我们采用简单的纸笔手绘。

课堂上采用的思维导图仅用图形、连线和等，将一些冗余杂乱的信息删除处理，将知识结构或文字陈述“梳理压缩”成由关键信息及其联系所组成的一张图，这里的

相当于信息组块。思维导图以一种醒目的方式将这些表达重要意义的

从一大堆相对不重要的词汇之中抽取出来，以视觉化、结构化形式来建构新旧知识体系，或以流程图形式体现反应过程中的关键步骤，使人一目了然，更易理清题目中所涵盖的信息。

比如，苏教版高中《化学1》第一专题“化学家眼中的物质世界”，共分为三个单元——“丰富多彩的化学物质”“研究物质的实验方法”“人类对原子结构的认识”。这三个单元表面上看上去毫无联系，且与初中的知识结构脱节，实则不然。笔者借助思维导图发现书本设计是按照从宏观物质到微观粒子的顺序逐步让学生研究物质世界，在内容上也与初三所学知识做了一个很好的对接，见图1。因为初中学生对物质在宏观上的分类已有一定的认识，高中课本一开始就对他们熟悉的一类“混合物”进行细致的分类和研究，介绍更多的混合物分离和提纯的方法，讲述混合物按微粒直径大小分类的标准，即可分为溶液、胶体和浊液，尤其对“胶体”知识进行详细介绍，突出胶体的应用。从微观角度看，学生在初中时已经掌握了构成物质的3种基本微粒——原子、分子、离子，在高中阶段对其中一种基本微粒——原子进一步深入研究，介绍原子的内部结构和隐藏的数量关系。课本30多页内容用简单的一张思维导图呈现了出来。这张思维导图不仅向学生建构一张知识蓝图，而且在不知不觉中让新知识纳入到学生的思维体系中。

图1　“化学家眼中的物质世界”的思维导图

三、基于思维导图的有效教学课例设计

现就苏教版高中化学“铝的重要化合物——氢氧化物”为例加以说明。

1.教材设计

本节课重点之一是介绍Al（OH）3的化学性质及制备，突出两性氢氧化物的特点。前面学生已经学习了Al2O3的性质和应用，在学生的知识体系中已经有了两性氧化物的概念，也绘制了“氧化物的分类”思维导图（如图2）。根据高一学生的能力，让学生对物质分类知识进一步进行联想和补充。课前通过微视频播放Al（OH）3跟强酸和强碱反应的实验，学生随即发现Al（OH）3与Al2O3性质相似，视频中同时给出两性氢氧化物的概念。时长5分钟的视频让部分重点知识前置，可以让学生“学”在前面，减小不同学生课前基础水平差距，使其能够更适应课堂的节奏和容量。微视频中留下思维空间，让学生在课堂上探究氢氧化铝的制备有了理论基础，探究过程更有目的性和针对性。［3］

图2　“氧化物的分类”的思维导图

课堂上学生可以借助思维导图寻找制备试剂。思维导图有一个重要优势，能一目了然地进行知识表征，在分析事物本质时，能激发学生思维，从复杂中提炼出精髓，更好地培养学生的独立思考和思维迁移能力。在进行实验前，每位同学根据实验试剂设计一份思维导图，然后成员之间交流自己的思维导图，充分表达自己的见解和实验设计方案，在交流的过程中，同学进行头脑风暴，最终对原有的思维导图进行改进、完善和丰富，形成一个最终实验方案。学生根据方案，通过动手实践探究制取Al（OH）3的最佳途径。作为老师，不能让知识仅停留在事实表层，应该在课堂中再次借助思维导图分析实验现象后面的微观本质，启发学生写出自己理解的有关化学方程式。

本节课的另外一个重点是借助思维导图建构知识体系，通过小组合作完成铝的重要化合物间的相互转化，进而使知识系统化、网络化。通过绘制思维导图，可以让学生将铝的化合物知识串成线、织成网，寻找知识网络中存在的漏洞。思维导图的绘制过程即是知识网络的建构过程。小组之间绘制思维导图的合作，有利于学生之间的交流与讨论，也有利于学生学习他人的思维过程和给予他人恰当的帮助，使得同学之间更能互相激发思维、取长补短。

思维导图制作后的评价也是一个非常值得研究的问题。课堂上，老师不可能评价每一位同学的思维导图，但是通过小组合作来讨论制作思维导图的方式，一方面可以提高思维导图的质量，因为每一幅导图都凝结了小组的智慧，是经过小组成员补充完善的结果，作品量少质量高；另一方面可以让老师有充分的时间对每组作品进行评价分析，还能对小组中成员的学习状态及方法给予评价，形成多元评价体系。不仅如此，任课教师最终选出一到二份高质量的思维导图进行表扬，这种激励机制将会带来良性循环，让学生更加热爱化学课堂。

2.教学目标

①通过课前微视频初步了解氢氧化铝的两性性质；

②通过科学探究找到实验室制备氢氧化铝的最佳途径；

③通过小组合作完成铝的重要化合物间的转化。

3.教学流程图

4.教学过程

（1）课堂引入

［师］今天这堂课的目标是同学们自己动手探索制备氢氧化铝的最佳途径。同学们想一想，制备Al（OH）3要用哪些试剂呢？请大家用思维导图的形式表示出来。

［生］Al（OH）3中的Al3+可以来自可溶性铝盐，而OH-可以来自碱。

［师］说得非常好！我们通过课前学习了解到氢氧化铝是两性氢氧化物，所以氢氧化铝不仅可以看成是一种碱，还可以看成是一种酸，Al（OH）3的酸式电离方程式为：Al（OH）3⇌H++AlO2-+H2O，看到它的电离方程式，同学们好好思考一下，还有什么试剂能制备Al（OH）3呢？

［生］可以用可溶性偏铝酸盐和酸来制备。

图3　借助思维导图进行试剂选择

（2）自主探究

［师］以小组合作的方式，用所给试剂设计出多条制备氢氧化铝的途径，用思维导图的形式表达出来，通过实践商讨出较合理的制备方法，并记录实验现象。

［生］各组成员独立思考实验步骤，产生最初的实验方案导图，经过讨论协商绘制出最终的思维导图，然后动手实践并记录现象。（如图4）

图4　借助思维导图设计并记录实验现象

学生汇报结果：方案二和方案四是实验室制取氢氧化铝的较合理方案。

（3）微观解释

［师］同学们在这次实验中利用思维导图这个有效工具出色地完成了制备任务，但是我们还必须会用微观原理解释原因，所谓知其然而后知其所以然。

Al（OH）3的电离方程式为：

图5　借助思维导图实现微观解释

因为氢氧化铝在水溶液中存在着碱式电离和酸式电离，所以我们也把氢氧化铝称作两性氢氧化物。如果我们在氢氧化铝中加入强酸，那么H+会去结合电离出来的OH-从而生成铝盐和水；如果我们加入强碱，那么OH-会去结合电离出来的H+从而生成偏铝酸盐和水。下面，同学们尝试写出氢氧化铝分别与盐酸、氢氧化钠反应的化学方程式。

（4）知识迁移

［师］含铝物质之间的转化关系特别复杂，所涉及的化学方程式也特别多，如果同学们没有联系的一条一条去背化学反应方程式的话，最终会导致记忆的混淆。而通过绘制思维导图的方式，可以让各个独立的反应有层次地形成一张网，这样便于同学们对知识进行全面的理解和知识的分类储存，同时避免记忆的混乱和不深刻。下面，同学们以小组为单位完成铝的重要化合物间的转化图，结束时我们一起评比最佳思维导图！

［生］学生进行思维导图的绘制与创作，老师筛选出两幅学生手绘思维导图，具体见图6、图7。

图6　铝的重要化合物间转化的思维导图

图7　铝的重要化合物间转化的思维导图

（5）多元评价

［师］同学们通过小组合作方式，绘制出6份表达各异的思维导图。在小组合作中，有些学生的制图能力得到提高；有些学生的语言表达能力进步很大；有些学生对团队合作产生了更深的认识；有些学生的逻辑思维能力得到了提升。老师对学生的评价也将会采用多元评价方式，给出一星到三星三个等级，从多角度评价同学们的表现。下面让我们给得到星级数最高的小组送上最热烈的掌声！

图8　借助思维导图实现多元评价

四、关于思维导图的实践反思

思维导图不仅是一种将思维可视化的工具，而且还是基于思维的一种思想方法。把思维导图应用到化学教学中是一种很好的尝试，提倡让学生积极使用，广泛交流。实践证明，思维导图能帮助学生将零散的化学知识结构化、条理化和系统化，从而提高教学的质量和效率；思维导图能改变学生思维模式，训练学生思维能力，进而提高学生的课堂学习效果。

笔者还发现对于同一个主题可以多次制作思维导图，通过不同的角度挖掘对主题的理解，建立知识的多重联系，有利于知识掌握和思维提升。但是我们也要看到，思维导图并不是适用于每一个知识内容，比如化学反应原理，使用思维导图后的效果并没有多明显，因此我们提倡，绝不能迷恋思维导图，要科学地应用思维导图，充分发挥思维导图在课堂教学中的作用。

作为化学教育工作中的一线工作者，提高教学的质量和效率始终是我们最根本的宗旨。笔者提倡在当前有限的化学教学时间中，尝试使用思维导图这一优质工具，将它与教学进行完美融合，进一步提高化学教学的效果，实现有效教学的目的。

［1］黄丹青，陈启新.“减负”背景下初中化学教学的偏离与回归［J］.化学教学，2015（01）

［2］何露.利用思维导图提高化学教学的有效性［J］.教育导刊，2009（12）

［3］邱激扬.翻转课堂在初中化学课堂中的实践与思考——以“探究金属的性质”教学设计为例［J］.化学教学，2014（10）

1008-0546（2016）11-0021-04

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10.3969/j.issn.1008-0546.2016.11.008