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中期报告
《思维导图在高中生物教学中的实践研究》阶段性研究报告
清镇一中王光富
摘要：
思维导图模拟人脑左右脑分工的工作方式，对于系统记忆和分析，再现思维的过程具有很好的效果。
被广泛应用与各学科的学习中。
本研究以思维可视化为理论依据，利用思维导图等思维可视化工具，以学案为学习的载体，在高一高二两个教学班进行实验教学，以期能提高学生的思维能力，改变学生的学习习惯，培养学生自主学习的能力。
关键词：
思维导图思维可视化自主学习
1、文献研究
1.1文献综述
人的大脑的左右脑的主要功能是不同的，但是又存在着紧密的联系，左脑主要负责文字、逻辑分析、数字等。
而右脑主要负责想象、图像、空间、创造、情感等。
同时，人的大脑神经网络是由每个神经元中心向外发散的庞大网络系统，大脑的思维也呈现出一种发散性的网状结构。
1.1.1思维导图的特点
思维导图正是模拟大脑的组织结构和思维方法而创立的一种高效学习方法。
在思维导图的创作过程中，他要求从一个中心出发，把与这个中心有关的主要知识用线条的形式联系起来，我们称为主题，而主题又成为下一级的副主题的中心，可以无限的延生下去。
因此，不管是新知识的学习还是对旧知识的回忆，它都能体现人脑对相关知识的的思维过程。
每一张思维导图都体现主次分明，思路清晰的思维过程。
除此之外，各级主题是以关键词的形式来体现的，关键词是对一个知识点的高度概括和总结。
关键词又能够以图像、代码等形式来表现。
关键词之间用不同粗细不同颜色的线条来连接，颜色用来区分不同的主题，线条的粗细代表了主题之间的主次关系，同时运用编码来表现主题的重要程度或先后顺序。
把枯燥的文字信息瞬间变成容易记忆生动的彩色的图想象和代码,符合人脑的记忆规律，有效的帮组我们记忆。
[1]思维导图的特点是：
流程化、图形化、图谱化、清晰化。
如下图。
总之，思维导图是一个很好的学习工具，它的优点在于对知识的组织和整理并在这个过程中做到有效的记忆。
他无论在教学和学习过程中都有很高的应用价值。
在国内，思维导图在在大学、中学、小学各学科教学应用的相关研究已经屡见不鲜，并取得一定的成效。
同时各类的思维导图软件也快速涌现，为教学和科研提供了有效的工具，而这些软件在教学中的应用研究也在逐步完善，可见思维导图在教学研究中将越来越受到重视。
1.1.2研究现状
思维导图在国外的研究比较早，它始于TonyBuzan对大脑和思维的研究，以及他的著作《思维导图》。
并在学生中间掀起了学习的热潮，随着思维导图在学生学习中的影响，人们开始研究用电脑绘制思维导图的研究——思维导图软件的开发。
目前，针对思维导图的设计特点而开发的软件也很多。
如AxonpIdeapProcessor5.0、IHMC、Cmap2.0、MindMan、InfoMap、ActivitypMap、Visio、Personalbrain、MindMaps和MindManager、imindmap系列等等，其中最有影响力的是TonyBuzan参与开发的MindManager。
大家可以很方便的利用这些软件进行思维导图的制作。
在国外，有关思维导图研究的文章很多，除了在学习上以外，还有运用于策划、分析、统筹、创作的专门研究。
同时存在许多思维导图在各个行业的培训机构。
这些培训机构除了服务于学生，还有专门针对大公司人员岗前培训的内容。
思维导图在国外已经成为了一种比较普及的快速学习的方法。
在国内，对思维导图的研究起步比较晚，但是随着思维导图越来越被人们学习和接受，目前对于思维导图的研究和应用也越来越多，但主要是针对思维导图在学科学习中的尝试，很少有关思维导图的系统的研究。
目前出现了沿海地区出现了一些关于思维导图的培训机构，但是思维导图也不是起培训的主要内容。
思维导图的绘制过程是比较花费时间的，这已经成为思维导图普及的一大阻碍。
随着信息技术的发展，思维导图绘制软件的出现很大程度上解决了这个问题。
随着思维导图的普及和发展，同时也出现了很多思维导图软件，目前来说比较有影响力的有MindManager、Imindmap系列。
在教学应用的中，我们可以结合MindManager、Imindmap软件的优点，对于比较复杂的思维导图，可以用MindManager来进行快速制作，然后用Imindmap来做美化和展示。
1.2新课标下高中生物的教材特点
新课程改革下的高考，考查学生的各种能力。
其中包括理解能力。
在考纲中理解能力具体包括：
1、能把握所学知识的要点和知识之间的内在联系。
2、能用文字、图表、图解等形式阐述生物学事实、概念、原理和规律等。
3、能运用所学知识，对某些生物学问题进行解释、推理，作出合理的判断或得出正确的结论。
这就要求我们教师在课堂教学过程中注重学生理解能力的培养，在此过程中，学生能否真正进入学习状态，自主学习非常重要，新课程要求教师要转变角色，由过去的知识传授者变为知识的引领者，确立学生的学习主体地位，因此在讲解知识时不再是简单的让学生记住相关的概念与结论，而是通过科学的方法，对学生进行科学方法和科学思想的教育，并且要注重与生物学知识于生产实践的联系。
[2]
新教材的开放性比较强，其内容简洁明了，很多内容都是把结论直接地展现了出来，这也为教师拓展其内容提供了非常广阔的空间。
所以教师在备课时收集关于本节课的资料是必需的，但是应该如何把这些资料展现给学生呢？
传统的课堂教学已经无法满足较大的知识容量，这时，信息技术的优势体现了出来！
通过制作多媒体课件把教师收集到的资料呈现给学生，这样就使教学空间得以开放，学生的知识容量得以扩展！
1.3思维导图在高中生物教学中的应用价值
1.3.1组织概念，勾勒知识结构图
以高一生物必修课本的“细胞中的有机物”这一节为例说明：
（1）以有机物为核心，将有机物分为“蛋白质”“糖类”“核酸”“脂质”成四个知识块，有序布局；
（2）从主题的中心向外扩张，从中心将有关联的要点分支出来；（3）纵观全局，再现整体。
即通过知识块概念之间的内在联系构成了微生物的知识放射性网络结构（如上图）。
把这张网有序地储存在头脑中，便形成了微生物的思维通路。
思考问题时，将问题纳入网络便可迅速检索出所需要的知识线，做到触类旁通，考虑问题就会融会贯通，全面周到。
这种方式可以促使学生积极动手和动脑思考，使他们能够从整体上掌握了基本知识结构和各个知识间的关系，在头脑中形成了清晰的概念网络。
尤其在高三教学中进行了实践，取得了较好的效果。
1.3.2创建学习者共同体，促进合作与对话
在绘制思维导图的过程中，学生的思维得到了训练和发展。
同时在合作学习中，小组成员处在不同的教学情景中，各自对概念有着不同的理解，通过共建思维导图来进行合作协商，使各自的认识得到完善和拓展，使小组成员共同理清知识线索，理解和表征问题，寻找解答办法，得出方案。
有条件的还可以利用网络的技术优势，在网上实行思维导图的师生、生生交互学习和同伴合作学习。
实施合作学习既能互相启迪、完善认知结构，又能培养学生的团队精神与批判性思维，并引发生动的课堂讨论，这样才能把学科的思想方法落实到实处。
通过思维导图的绘制、修改、反思、再设计的往复循环，可以不断完善思维导图，学会反思自己的学习过程。
在这样互相尊重的人际氛围、和谐的认知过程中，情感与认知结合起来而产生了一中整体效应，促使学生积极参与教学活动。
[3]
1.3.3注重学生的形成性评价
新课程强调以学生发展为主的评价，科学的评价体系是实现课程目标的重要保障。
课程的评价体系主要应体现出评价主体的多元化和评价形式的多样化，倡导采取形成性评价与终结性评价相结合的方式，既关注结果，又关注过程，使对学习过程和学习结果的评价达到和谐的统一。
我们通过对学生绘制思维导图的过程评价以及对学生最初和最终的思维导图加以比较，就可及时了解学生学习的进展，诊断学生的问题，以激发学生努力把新的意义并入已有知识中，这就是思维导图的形成性评价。
[4]思维导图用于学生的自我评价时，学生在建构自己的思维导图中遇到了困难，他会清楚地联想到自己的不足，这样就会激励他去努力弥补。
学生把自己的跟同学或老师的思维导图进行比较和探讨，模糊不清的问题就变得明朗，并很快就找到解决问题的办法。
思维导图也可用于终结性评价测试结果是学生头脑中关于知识结构的图示化再现。
1.3.2逐步促进学生不断修正和发展自己的知识结构，养成画思维导图的习惯
鼓励学生花时间和精力画图，有意识地培养学生课前自学尝试着画形成性思维导图，课后绘制总结性思维导图，或对图式本身进行重新组合，潜移默化地启发学生领悟蕴含于学科之中是思想方法。
通常在学习初期学生能联系的内容不多，经过一段时间的训练后联系的知识会渐渐增多。
这一阶段教师要根据教学内容和学生实际，尽量减少包办替代，恰到好处地点到为止，多给学生提供练习组织的机会，留有一个思考的余地、想象的空间。
学生每天在课堂上学习的知识是“单个的”多个知识的加工也是“局部”的，到章节复习就要及时地把这些知识编织成较大的网络结构。
随着学习的不断深入，要把有关的概念及时地补充到导图中，从而形成新的联结点。
画一副思维导图好比经历一次头脑风暴，当一个人把自己的想法顺利写出时，想法会变得更加清晰，头脑也会接受新想法。
这些新的想法可能与已有的想法有联系，而且会引发新的意念。
在运用思维导图初期可能耗时较多，表面效率较低。
学会制作思维导图，又强化而形成习惯，学生就能自觉地运用，从而取得最大的学习效率。
在适应了实施思维导图教学的一段时间后，学生学习效果将大大优于传统教学。
二、问卷调查及分析
2.1问卷调查的意图
在前期我们进行了思维导图以及提高记忆方面的教学，学生在学习过程中出现了一下问题：
1）学生对思维导图了解程度比较低。
2）学生对思维导图的应用程度比较低。
3）学生对思维导图的缺乏信任
思维导图本身是一个学习的好工具盒好帮手，这点是毫无疑问的，但在研究的过程中我们发现，学生不但没有真正运用好这个工具，反而对它产生了反感，甚至是抵触的心理。
为了弄清楚学生产生这些问题的原因，我们设计了一份问卷调查表（如图）。
2.2问卷调查的设计意图
1）了解学生在课堂上和课下的学习状态
2）弄清楚在平时的学习中有哪些因素可能会影响对思维导图的应用
3）了解学生对思维导图和记忆法的使用情况
4）了解学生对教师上课的要求
2、调查分卷的统计和分析
1）调查问卷的统计
2.3问卷调查的结果我们在高一年级的三个班里对学生进行了问卷调查，对调查的结果进行了统计。
统计结果如下：
2.4调查问卷的分析
由于本调查问卷的设计在调查后发现其实存在一些不合理之处，导致调查结果的不客观性，后来我们做了对学生的访谈。
结合调查和访谈，我们的分析为：
1）将每个班的调查结果进行对比，每一项调查的结果并没有太大的差异，这说明三个班学生总体在学习习惯，学习基础上并没有太大的差异，由于学生素质引起的学习成绩的差异很小。
2）学生整体对思维导图的了解、应用程度比较低，对思维导图表现出不信任。
3）学生对思维导图和记忆法的使用缺乏练习。
4）大多数学生反映出对旧的课堂教学模式的反感和对自主学习课堂模式的要求。
通过我们的访谈，学生反映思维导图应用率低的主要原因是缺乏练习，而缺乏练习的原因主要是没有时间，虽然不上晚自习，学生自学的时间用来应付大量的作业，所以根本无暇顾及思维导图的制作。
除此之外，思维导图的制作过程是需要学生动手动脑的一个过程，这对于一个初学者来说，无疑要花费大量的时间。
同时在没有教师指导和监督的情况下，学生很难改变以往的预习，做笔记、和复习的习惯而坚持使用思维导图。
这些都是我们的思维导图教学处于尴尬境地的原因。
3、研究方法和策略
针对以上问题，在生物教学中，我们制定了以下的教学策略：
3.1课前预习指导
课前预习指导我们主要采取“教师指导，导图辅助、超前学习、提高效率”的形式，具体操作是：
教师提前一节课的时间做好指导性的预习思维导图，作为学生的预习作业。
其形式如下：
预习以一些具体的问题为指导，问题的难度控制的标准是：
学生只要仔细看书就能够找到答案。
学生在课下根据教师的思维导图形式的预习指导，能够做到有针对性的，具体的预习。
而且通过思维导图的形式，学生能够知道问题在课本中的分布，进而对课本知识的结构有大概的了解。
另外，预习要做到超前，也就是在本节课还没有上之前，学生必须完成下节课的预习。
这样就增加了学生对课本知识学习的连贯性，加强学生对知识的整体把握，进而把握自己的学习节奏。
3.2、课堂学习策略
在学生有充分预习的情况下，我们的课堂教学策略如下：
3.2.1解决预习中的问题
本环节为在教师的指导下由学生回答或讨论，学生不能解决的最后由教师解答。
时间控制在10分钟。
3.2.2重点难点分析
本环节主要对在课本中需要学生记忆或理解的重要概念和过程，由教师加以强调和分析，帮助学生理解，学生在此过程中完善本节课的思维导图（如下图）。
此过程控制在15分钟。
3.2.3课堂自主练习和疑难解答
本环节为教师挑选一些难度适中具有代表性的试题，有学生集体在课堂上完成。
对于试题的讨论采取师生互动的形式来完成。
此过程为15分钟。
3.2.4布置下一次的预习
本环节由教师布置下一次的预习和作业，并留下几分钟给学生回味本节课的内容。
此外，学习完一章的知识以后，将进行一次总结性的集体思维导图。
3.3对学生的监督和评价
对预习的监督采取小组长检查并评分的形式，教师每周进行一次集体检查，并对预习和课堂记录进行评比，给予适当的奖励。
教师收取每次的作业本，并对学生的回答做出评价。
4、分析与总结
4.1策略分析
以上的教学策略本着两个主要基本原则：
1）着力培养学生的自主学习能力
2）抓住重点教学，提高教学效率
3）减轻学生课下学习负担
我们将思维导图的引入教学过程，采取问题引导、超前预习、课堂解答、完善导图的形式，培养学生的自主学习的形式。
同时，我们也鼓励学生自己提出问题，自己解决问题。
这样，凡是学生通过预习就能够解答的问题，教师在课堂上就少讲或者不讲。
教师讲解的时间控制在20分钟之内。
改变过去教师从头讲到尾，学生听得昏昏欲睡的状况。
对于比较难于理解的概念和过程，主要由教师来讲解，同时学生在预习的基础上将思维导图进行完善，学习完一章以后进行一次总结，总结的方式采用集体思维导图的方式，既提高了学生的学习兴趣也加深了学生对知识的理解和整体把握。
练习主要在课堂上完成，随学随练。
课下学生主要进行预习，教师布置的作业少或者不布置作业，大大减轻学生的负担。
4.2对教师的要求
4.2.1教材分析
本教学策略要求教师加强对教学内容的分析和理解，才能在预习的过程中设置适当的问题，问题的设置既要能够引导学生做到全面的预习，又不能打击学生的学习兴趣，因此对问题的选择和难度的把握提出了很高的要求。
4.2.2课堂的把握
虽然教学环节对时间有一定的计划，但是在实际教学中应具体情况具体分析，对于概念抽象，过程复杂，难于理解的课程，如《蛋白质脱水缩合》《呼吸作用》《光合作用》教师可以延长讲解时间，这就对教师在课堂教学的节奏的把握上提出了更高的要求，同时课堂秩序的管理的难度也增大。
4.2.3练习题的选择
为了提高教学效率，减轻学生学习负担，课堂练习题的选择比较关键。
这需要教师真正做到“教师跳进题海”，才能让学生“跳出题海”。
总之，本教学策略的适用性如何还必须经过实践的检验，只有在教学中实践，在实践中学习，不断的完善，才能做到精益求精。
但我们相信经思维导图引入课堂教学在帮助学生记忆，理解知识点，构建生物知识结构体系是很有帮助的。
5、研究实施过程
按照上学期的规划，我们思考将思维导图用于指导学生自主学习的研究。
主要完成了以下工作：
5.1思维导图工具软件的学习
完成了对思维导图软件的学习。
我们对Mindmanager、mindmapper、FreeMind、XMIND、imindmap等软甲进行了学习。
比较其在教学中应用的价值，我们最终认为imindmap在操作性、知识的体现、与思维导图原理的体现上都由于其他思维导图软件。
课题组成员经过学习，能够熟练的对该软件进行操作。
熟悉和掌握思维导图相关的软件，并探索其在教学中的应用价值。
5.2探索利用思维导图在学生的自主预习、做笔记、复习总结中的一般模式。
5.2.1预习环节
我们在高一高二两个中等班级进行了一个学期的阶段性实验教学。
通过学生的作业、考试成绩、访谈、观察学生的学习习惯和态度等方式。
对思维导图在实际教学中对于提高学生的自主学习能力的效果进行评估。
在实际教学中，我们发现利用思维导图来提出问题比较困难，而且跟思维导图要求用关键字在表现的初衷所违背，又由于学生对思维导图没有了解，操作起来比较困难。
因此，为了照顾学生的学习习惯，我们将问题的提出按照传统的方式来体现。
5.2.2课堂教学环节
在记笔记的环节，学生由于缺乏思维导图绘制的知识，我们将教师的板书用思维导图的形式来体现，如下图。
让学生模仿教师的思维导图绘制，待学生熟悉思维导图的形式和绘制，再要求学生自己绘制。
5.2.3复习总结环节
在复习阶段，我们主要在章末要求学生绘制一幅对本章知识的集体思维导图总结，在绘制的过程中学生显示出了很高的积极性。
但是错误比较多，而且花的时间比较长。
考虑到课时问题后面我们采用了教师给出基本框架，学生来填空的形式。
总体来说，我们发现用思维导图来指导学生的自主学习，操作起来比较吃力，而且效果并不如预期的那样好，经过我们的总结与反思，我们发现这种模式的局限性。
六、问题与反思
6.1学生的学习习惯和态度
通过我们对往届学生运用思维导图的情况来看，学生对思维导图的运用比较反感。
很多学生不愿意用思维导图来做总结或者是做笔记。
导致这些情况的有几个：
（1）学生已经习惯了旧的记笔记和做总结的方式，改变对学生来说要付出一定的学习代价。
（2）思维导图绘制的要求比较多，很多学生认为非常麻烦，不理解教师为什么要求自己要用这种方式来学习。
（3）思维导图的运用需要练习和习惯，而学生在无法评估思维导图优势的情况下，学生不愿意把时间和精力花在大量的练习上。
6.2思维导图在教学中的局限性
6.2.1思维导图在知识体现上的局限性
思维导图是发散式思维的表现形式，但是在生物学学习中常常会出现一些逻辑性的、线性思维的过程。
如果用思维导图来表现，确实过于牵强。
如：
分泌蛋白在细胞中合成和运输的过程、为什么说细胞核是生物体遗传和代谢的控制中心？
如果将这样的关系用思维导图来表现的话，操作起来就比较困难而显得没有必要。
6.2.2在作总结方面思维导图也存在不足之处
生物学中很多概念之间的联系性很强，很复杂，无法用思维导图来体现，或者体现起来反而显得不清晰了。
例如：
糖类的总结
在生物学中很多知识之间具有很强的相似性，用表格的形式来总结比用思维导图总结来得高效且易于比较。
如果用思维导图来表现的话就会显得重复难以比较。
在实际教学中，利用思维导图来指导学生的自主学习存在很大的局限性。
我们本意是想利用思维导图引导学生的在预习、笔记、复习的整个学习过程。
帮助学生在学习的过程中建立起学科知识体系。
但是，在实际教学中，在对思维导图毫无了解的情况下，学生对这种学习方式表示怀疑、进而产生反感，学生参与度不高，实际的教学效果不佳。
很多学生虽然跟着教师画了思维导图但并不了解其用意。
除此之外，思维导图本身在引导学生自主学习方面也显得比较片面和缺乏丰富性，时间长了，就会引起学生的审美疲劳而导致兴趣的丧失。
七、问题的解决
经过一个学期的实践，由于思维导图在实际教学中在知识表现上的的单一性、和引导自主学习的局限性。
我们计划改变我们的教学策略。
但这并不意味着我们将完全放弃思维导图这种知识表象的形式。
毕竟思维导图在知识总结和记忆方面仍然有其独特的优势。
7.1教学思路的调整
结合生物学科的教学特点，下面我们将在下学期改变我们的教学策略：
（1）从现象出发、以问题驱动探究
（2）注重实验验证在教学中的作用
（3）结合学情、讲练结合
（4）思维可视、提高效率
7.2自主学习载体的应用
在前期的以思维导图为主要思路教学实践中，这种方法在学生学习习惯和态度转变方面的效果不理想，我们认为主要是由于这种教学思路在学生层面没有一个可操作性的载体来引导学生以一定的学习模式帮助学生形成导图思维的习惯。
在学习和借鉴其他课题组成功经验的基础上，我们发现学案仍然是目前最有效的引导学生自主学的载体。
一张学案能够完整的体现，从课前预习、问题展现、课堂练习、总结思考等教师的教学思路设计。
无论从教学设计、过程控制、结果评价上都具有很强的可操作性。
7.3学案的设计
在选择了学案为自主学习的主要载体以后。
我们计划将思维导图和学案教学组合起来，突出思维导图在学习中的作用，以其他的思维可视化和方法弥补思维导图的不足，强化学生形成“网络思维”的习惯。
提高学生对概念的理解，加强对所学知识的整体观的教学。
（1）突出生物学科特点
（2）突出教学的有效性（毕竟我们的课时很少）
（3）把握教学的深度和广度（考虑学生的实际接受能力）
（4）加强练习（毕竟学生是要考试的）
7.4学案设计的模式（以必修三细胞生活的环境为例）
课题
细胞生活的环境
预习部分
1、体液包括（）和（），细胞外液包括（）（）（）。
2、血浆是（）的液体，组织液是（）的液体，淋巴是（）的液体。
3、说说血浆、组织液和淋巴之间的关系？
4.血浆与组织液和淋巴之间的区别是（）
5.渗透压是（），液体的浓度越大，渗透压越（）。
人体血浆的PH总是维持稳定，这与血浆中含有（）有关。
6.说说内环境与细胞代谢之间的关系
课堂释疑
血细胞生活的环境是（）。
毛细血管壁和淋巴管壁细胞生活的环境分别是（）和（）。
细胞内液
血浆
淋巴
组织液
细胞外液
（内环境）
课堂试炼
1、下图所示为人体体液相关组成及各成分间的关系，①～⑤的相关内容依次是（ ）
A．细胞内液 血浆 组织液 淋巴 细胞外液
B．细胞外液 血浆 淋巴 组织液 细胞内液
C．细胞外液 组织液 血浆 淋巴 细胞内液
D．细胞内液 血浆 淋巴 组织液 细胞外液
2.下图是人体某组织内各种结构示意图，a、b、c、d表示的是结构，①②③④表示的是液体，有关此图叙述错误的是（ ）
A．④可以直接进入a、c
B．O2、葡萄糖、血浆蛋白和生长激素都是①的成分
C．①②④构成了内环境
D．当d结构堵塞时液体②会增加
3、下列各项中，与组织水肿无关的是（ ）
A．毛细淋巴管堵塞B．组织液中蛋白质增多
C．蛋白增多D．毛细血管通透性增强
4、血浆下图为人体的组织细胞与内环境之间的物质交换示意图。
据图分析回答。
（1）图中毛细血管管壁细胞生活的具体内环境是________（用图中标号作答）。
（2）血浆、组织液、淋巴和细胞内液之间既有密切关系，又有一定区别。
一般情况下，②与③成分上的主要区别是________________________。
（3）③的离子成分及其含量与图中________（用图中标号作答）的差异很大，对这一现象的合理解释是_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）若人体长期营养不良，血浆中蛋白质含量降低，会引起图中哪一部分的液体增多？
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