思维导图对探究性实验教学的改善

林美珍　顾晓军　兰亦全　黄劲飞

摘要：植物化学保护实验的探究性实验教学鼓励学生带着问题独立设计实验，实验过程中不可知因素较多，学生受挫感强。通过引入思维导图，指导学生对实验准备、实验开展和实验总结三大关键步骤绘制思维导图进行整理和归纳，有助于学生理顺实验思路，激发学生的创新性思维，增强组员之间的团队合作。

关键词：探究性实验教学；思维导图；植物化学保护实验

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）50-0278-03

植物化学保护是农科类植物保护专业的一门专业核心课，应用性很强，掌握好植物化学保护实验技能对植保专业的学生们来说尤其重要。针对植物化学保护实验教学改革，长江大学农学院姚安庆教授[1]提出两段式实验教学模式，倡导让学生独立设计和开展试验。植物化学保护实验不同于其他学科的实验，不管是有害生物还是寄主植物都是活体，生命活动现象多样，因此时常受生物材料和学生知识水平的限制，实验成功率较低。因此如何顺利开展探究性实验成为这门实验课程的教学改革重点。根据以往经验，设计性实验的开展方式是给学生指定几个选题方向后，由学生组队后自行开展实验，碰到问题后再向指导教师咨询，此种模式虽然最后也可以完成实验内容，但实验过程中经常出现许多意想不到的问题，学生受挫感强，团队合作分工也经常有失偏颇，实验结果常常不如意的居多。针对这种情况，我们参照国内外教学经验，对这门课的探究性实验部分引入思维导图（mind map），对各操作步骤进行可视化表述。

一、思维导图的应用概况

思维导图是由英国学者Tony Buzan所创设的一款通过颜色、图像、符号等帮助记忆以及激发创造力的组织性思维工具[2]。林文东等[3]认为目前我国的思维导图主要作为辅助教与学的工具，教师在备课过程中绘制出思维导图有助于理顺教学内容的联系，及时发现以往授课过程中遗漏的知识点；学生利用思维导图进行学习，使抽象知识概念变得可视化，方便对所学知识的加工，能够帮助提高理解力和记忆力。其实思维导图除了优化知识结构，在设计性应用方面也可显露用途。Thorpe[4]采用定性和定量相结合的研究方法，使用思维导图表征一系列学习任务的设计，不仅可以清晰地表征一项特别任务的序列，同时还可以表征具有类似结构的任务群。这种任务的表征方式可以使设计者以宏观和全局的视角把握设计内容。魏小山和袁健[5]在高中信息技术课程的教学实践中将思维导图作为教学设计工具，发现有利于学习者之间实现对所学知识的共同建构。

二、思维导图在探究性实验教学中的具体运用

本次探究性实验教学改革以植物化学保护实验项目“杀虫剂毒力测定”为例，根据杀虫剂作用方式的不同，可进行的实验项目包括触杀毒力测定（微量点滴法）、胃毒毒力测定（叶片夹毒法）、内吸毒力测定（根部内吸法和叶部内吸法）、熏蒸毒力測定（三角瓶法）、杀螨剂毒力测定（玻片浸渍法）、昆虫拒食剂活性测定（采用叶碟法和电信号法）。以往由于学时限制，一般选择其中三种进行集中授课，改革后先集中开展“杀虫剂触杀毒力测定”，介绍基本毒力测定方法，毒力回归方程、致死中量及致死中浓度的概率及求算方法；随后即开展探究性实验项目“杀虫剂对特定害虫的毒力测定”，鼓励学生组队采集以往实验课堂未试过的对象，根据实验对象及药剂种类独立设计实验主题，这些改革不但对学生是个挑战，对教师的实验教学也是很大的挑战。因此充分利用思维导图这一工具，对实验的构思、开展以及总结各部分进行充分展示，既能充分调动小组成员间的积极性及合作性，也有利于教师对各组实验进行及时指导，而不是事后补救。

1.设计性实验的构思。根据植物化学保护杀虫剂毒力测定的理论授课内容，将设计性实验内容设定三个方向：（1）以某种新药的应用为主，比较不同害虫或虫态对新药的毒力反应情况；（2）以防治对象为主，测定两种或多种杀虫剂对某种害虫的毒力；（3）以毒力作用方式为主，比较某种药剂不同作用方式的毒力差异或某种害虫对不同毒力作用方式的响应效果。设定好主题后，学生根据兴趣自由组队，进入实验准备阶段。围绕实验主题，实验准备阶段主要包括以下几个方面：虫源、查阅文献、害虫的饲养、毒力测定方法的选择及条件准备以及杀虫剂的准备。实验课开始，教师为学生提供以下实验准备的思维导图，并引导学生“依葫芦画瓢”，根据本组的主题罗列关键词，制作详细的实验准备安排，也可以围绕某一子主题绘制详细的思维导图，这一过程要求每组全体成员参与，一方面检查实验准备的严密性，同时进行合理的人员分工，每个人根据实验安排的需求领取任务。绘制思维导图可以激发学生们的发散思维，有助于解决实验准备中的难题，比如本实验中毒力测定的处理装置设计是个难题，既要保证饲养对象的存活，同时还要求不能影响杀虫剂的药效发挥效果，学生们可以通过查阅文献在思维导图中展示前人所用的各类装置，还可在思维导图中增加本组利用现成材料对处理装置进行各类创新。

2.设计性实验的开展。围绕“杀虫剂对特定害虫的毒力测定”这一实验项目绘制实验开展的思维导图，可以将实验操作步骤列出关键词作为思维导图的子主题，如本项目中可以列出害虫饲养、预实验、实验记录、药剂的配制、毒力测定操作、结果观察以及总结分析作为实验开展的子主题，每个子主题根据关注点再列出关键词。

根据列出的思维导图，学生可以有序地开展实验，比如“害虫饲养”子主题计算害虫的饲养周期，合理安排实验的进度；“结果观察”子主题列出观察时间段进行人员合理安排；“CK组死亡率”是实验结果合理性的重要指标，以往实验过程中常出现学生等实验全部做完后再告诉指导教师CK组的死亡率很高，导致实验结果不理想。

每组同学根据本组的实验主题设计不一样的思维导图，通过全组成员共同完善这张“实验开展”的思维导图，有助于在实验正式开展之前进行补缺补漏。针对实验操作中容易产生错误或导致实验误差的步骤，比如子主题“毒力测定”中的操作要点，假设是熏蒸处理，可以再引出关键词“药剂、害虫和食物的添加顺序”、“滴加的药液量”、“CK组和处理组药剂的滴加顺序”、“熏蒸温度”等，完善详细的操作步骤既可避免操作过程中因慌乱而造成的失误，也可有效地组织小组成员进行分工合作。

3.设计性实验的总结。常规实验课学生上交实验报告后即告结束，对实验结果缺乏深入分析及沟通交流。探究性实验项目各组的实验操作差异很大，组织一起交流汇报可以使学生获取其他组的经验，积累更多的知识面。运用思维导图梳理实验总结，有助于将实验过程中出现的各种问题罗列出来并归类分析。教师先以实验总结的总体框架绘制一份思维导图作为示范，鼓励学生以此为模板，可以将其中的某一子主题作为另一思维导图的中心主题，将实验操作中记录的图片放入该主题的思维导图中，直观扼要地向其他组同学展示本组的学习收获。

三、思維导图的运用总结

曹渊等[6]归纳探究式教学具有以下特征：以问题为中心，激发学生思维；学生自主参与，获得新知和培养能力；注重从学生的已有经验出发；重视合作学习等。通过对植物化学保护实验的教学改革，总结思维导图在探究性实验项目中的应用有如下优势：（1）罗列关键词，思维导图促进学生探索实验之前将思路进行整理和归类，使实验变得有序。（2）图文结合，思维导图使得原本抽象复杂、烦琐的问题或实验步骤变得直观清晰。（3）分支延伸，发散性思维，思维导图促进学生以“疑点”延伸思路，培养创新思维。（4）颜色搭配，思维导图有助于促进学生的协作能力，以“颜色”实现分工，增强组员配合。

目前思维导图作为一种思维工具应用到实验教学仍十分少数。陈同强等[7]在形态实验技术中运用思维导图进行讲解，通过添加图像使学生掌握形态结构的关键特征。谭彩红[8]在高中生物学实验中运用思维导图代替“文字描述”来呈现实验过程，直观性更强。张晓君等[9]提出应在不同阶段采用不同的策略引导学生主动思考，逐渐从教师绘图过渡到学生绘图。我们将思维导图运用到植物化学保护实验的探究性实验项目中，任课教师绘制实验基本框架图，指导学生绘制本组实验项目图。探究性实验项目不可知因素较多，让每组学生运用思维导图将整个实验操作所需涉及的方面罗列出来，从实验准备、实验开展以及实验总结三部分进行绘制，发现并根据重点难点进行排序及分工，这种方式可以让小组所有同学都直观地参与到实验设计中，共同构建本小组的实验项目。实践证明思维导图有利于提高学生在探究性实验项目中解决复杂且整合性问题的能力。

参考文献：

[1]王真，贺飞英，姚安庆.植物化学保护实验教学改革探讨[J].长江大学学报（社会科学版），2010，33（5）：63-65.

[2]Buzan T.思维导图：大脑使用说明书[M].张鼎昆，徐克茹，译.北京：外语教学与研究出版社，2005：3-10.

[3]林文东，宋芹芹.我国思维导图十年研究概述[J].中国教育技术装备，2015，（6）：109-110.

[4]Thorpe，M.Effective online interaction：Mapping course design to bridge from research to practice[J]. Australasian Journal of Educational Technology，2008，24（1）：57-72.

[5]魏小山，袁健.协作构建思维导图在信息技术课堂中的应用[J].中国电化教育杂志，2007，248（9）：85-88.

[6]曹渊，陈昌国，张光辉.推荐国外一种化学实验教学模式[J].实验室研究与探索，2007，26（3）：106-108.

[7]陈同强，袁娲，郭丹.思维导图在形态实验技术教学中的应用[J].解剖学杂志，2013，36（3）：1141-1143.

[8]谭彩红.应用思维导图助推实验教学[J].生物学教学，2015，40（8）：40-41.

[9]张晓君，曹宁，杨振明，谭智敏.思维导图在土壤肥料学课程教学中的应用研究[J].高等农业教育，2014，3（3）：85-87.

Abstract：The study-oriented experimental teaching of plant chemical protection encourage students to design their experiment independently with questions，and too much unknown factors in the experiment often make students feel frustrated. In the experimental teaching，the application of mind map during the three critical steps，the experimental preparation，the experimental operation，and the experimental conclusion，help them organize the experiment thoughts，explore their innovation consciousness，and strengthen their collaboration.

Key words：study-oriented experiment teaching；mind map；plant chemical protection experiment