思维导图和概念图在化学教学中的应用修订稿.docx
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思维导图和概念图在化学教学中的应用修订稿
集团档案编码：
[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]
思维导图和概念图在化学教学中的应用
思维导图和概念图在化学教学中的应用
摘要：
化学概念图和化学思维导图是一种将放射性思考具体化的教学方法，它有利于开发人的智力和思想潜能，提升学生的记忆力，增强教学活动的效果。
本文通过对化学概念图和化学思维导图比较分析，了解它们各自的优势并在教学中适宜地使用，就能使学生建构思维也能让学生学会将分散的化学识系统化，抽象化学原理形象化，复杂化学过程简单化，模糊的内在体系清晰化，从而使学习更加轻松。
关键词：
化学概念图；化学思维导图；化学教学；应用
Mindmappingandtheapplicationofconcept
mapinchemistryteaching
Abstract:
chemistryconceptmapandchemicalthinkingisakindofspecificteachingmethodsofradioactivethinking,itisconducivetothedevelopmentofhumanintelligenceandthinkingpotential,enhancestudents'memory,enhancetheeffectofteachingactivities.Throughcomparativeanalysisofchemistryconceptmapandchemistrythinkingguidemapandunderstandtheirstrengthsandproperlyusedintheteachingcanmakestudentsconstructthinkingcanletstudentslearnthedispersionofchemicalknowledgesystem,abstractchemicalprincipleofvisualization,complexchemicalprocesssimplification,fuzzysysteminnerclarity,sothatlearningmorerelaxed.
Keywords:
chemicalconceptmap;chemicalmindmap;chemistryteaching;application
前言
中学生的思维处于潜在变化的状态，由形象思维过渡至抽象思维，学生在化学的学习中，虽能听懂新知识，且可仿题练习然而，在实题应用与考试中，学生无法联系所学知识答题其原因在于，掌握的初中化学知识脉络较为分散，通常以死记硬背掌握知识，因此无法提升学习效率及效果。
思维导图[1]和概念图[2]是一种具有简单性、创造性特点的学习模式，借助颜色、符号、图像等将较为抽象化的学习内容进行具体化后，再传输于学生。
中学化学若应用思维导图进行教学，不仅能够促进教学质量提升，而且能够帮助学生培养启发思维。
1研究的背景及意义
1.1研究的背景
新课改的目的是要在21世纪构建起符合素质教育要求的基础教育课程体系[3]。
新课改特别强调，在知识经济时代、在信息社会中，知识正以人们无法想象的速度增加和更新。
中学阶段，培养学生的学习兴趣、帮助学生们掌握一定的学习方法，远远比记住一些知识更为重要。
中学化学的特点是易学、易懂，但是比较零散，易遗漏，不易记忆，所以学生尽管学得轻松，但是各知识点之间的联系把握不准，造成在运用化学知识解决问题时常常不知所措，顾此失彼。
这种现象在学习元素化合物知识时表现的尤为明显，元素化合物的知识琐碎繁杂，相关概念混沌不清，规律和规则虽有普适性，但是其特殊性往往阻碍学生的理解。
造成这一现象的原因是很多教师在讲解这一部分内容时只注重对知识的学习，导致化学看似是“半文半理”的学科。
高中生在这部分的学习过程中，也普遍感觉到就像政治历史的学习一样，死记硬背就是法宝，谁背得快记得牢，谁的成绩就好，这样就导致了化学知识的存储处于零星状，知识网络的形成比较缺乏。
心理学研究指出，如果各知识点在人脑中的存储是孤立的，各个知识点之间没有建立相应的联系，那么这样就会增加学习者的记忆负担，在日后的使用过程中对信息的提取难度比较大，因此就会出现上述的运用化学知识解决问题时不知所措的情况，久而久之就会失去对化学学习的兴趣[4]。
针对化学学科的特点，帮助学生建构知识体系框架一直以来是诸多研究者和一线教师努力突破的地方。
同时，他们提出了不少利于学生学习的好方法，如概念图、思维导图等利于知识结构层次化、网络化的方法，其中思维导图技术成为有效的工具。
但是在实际的教学中思维导图的研究与应用并不广泛，尤其是化学教学中应用的就更少了。
1.2研究的意义
思维导图和概念图是一种将放射性（或发散性）思考具体化的方法。
东尼·博赞[5]认为思维导图是对发散性思维的表达，因此也是人类思维的自然功能。
他认为思维导图是一种非常有用的图形技术，是打开大脑潜能力的万能钥匙，可以应用于生活的各个方面，其改进后的学习能力和清晰的思维方式会改善人的行为表思维导图对学习比较复杂零散的知识有很大的优势，用思维导图进行学习的优势有：
理清知识脉络，运用大脑易于接受的图形表达出来，可以节省时间、激发人的想象力和联想力，使所学知识变成一张网，达到统筹思维、明确目标的目的。
思维导图和概念图作为一种有效的学习方法的工具，其最大的优越性在于可以利用简单的方法将复杂的问题在一张纸上表现出来，即用图像的方式让复杂的问题变得简单，并且随着问题的不断深化，可以很容易的在原有的知识基础上进行扩展，根据彼此间的
联系形成更大的更全面的知识系统，有利于培养学生学习化学特有的学科思维模式。
因此，在化学学习中，特别是在元素化合物知识的学习中，无论是教师编写教案，还
是学生自主学习，借助思维导图都有很大的好处。
第一，可以激发学生的学习兴趣，提高学习、复习的效率。
兴趣往往是最好的老师，兴趣对认识事物的过程产生积极的影响。
学习兴趣是指学习者对其所要进行的学习活动在心里上产生的爱好和追求，兴趣既是学习动机的重要组成部分，又是推动主体努力学习的强大动力。
运用思维导图于元素化合物学习、复习中的教学打破了传统的教学模式，改变了传统的各个知识点的堆积和大量习题的重复，通过绘制图像的方式，使学生积极主动的参与到知识的整理、重构之中，并且可以根据自己的喜好自由的绘制思维导图，以使所有知识点形成一张网。
对此，学生拥有浓厚的兴趣，并且在制图的过程中体验了成功的快乐，增强了学习化学的积极性，进而提高学习的效率。
第二，可以培养学生的发散思维，改善思维习惯。
在思维导图的节点上可以很好地观察到学生的思维方式，通过不断的强化可以帮助学生形成化学学科特有的思维方式，在不断的学习中帮助学生形成知识体系，全面掌握知识点。
近几年在教学过程中对思维导图的应用相对比较多[6]，思维导图和概念图不仅仅是知识的一种外在表现形式,教师可以通过学生绘制的思维导图,了解学生的学习思路,掌握学生的思维障碍所在,进而可以对学生进行有针对性的指导,同时,也便于学生之间的交流与研讨,最终达到师生、生生之间的互动。
因此，思维导图作为一种可视化工具具有重要的理论意义和较高的实践价值。
2思维导图和概念图的理论概述
2.1思维导图的起源与发展
思维导图也被称为心智图，由英国人东尼.博赞创造，其问世约比概念图晚10年。
它是以图解的形式和网状的结构，用于储存、组织、优化和输出信息的思维工具[7]。
一般从中心主题开始进行思维、发散、建立与其相关的一级主题，一级主题下又包含若干二级主题，以此类推，建立起树状结构在创建过程中多使用颜色线条粗细等变化将化学知识以思维导图的方式呈现便形成化学思维导图。
从组织方式上看，进入大脑的关键信息，无论是具体的事物，还是对事物的感觉或看法，或者由此激发的记忆或者情感，甚至是某段文字、音乐的节奏、关键数字、特征气味、能引发思维的颜色等，都可以作为一个“中心主题”。
这些中心主题根据思维导图制作人的感觉或者思考，向外发散出去形成不同纬度的分支，每一个分支代表一个与主题相关的属性或者与之关联的事物，用文字、图形、颜色、数字等表达出来后，就构成了多个“次主题”。
这些次主题并不是天马行空的将所有与主题相关的信息胡乱的堆积，而是经过制作人主观意识的取舍和个性加工，所以对同一事物，甚至是对同一属性，不同制作人制作的思维导图是不同的，具有强烈的个性色彩。
而且这些次主题并不是思维的导图的末端，制作人要根据自己的理解，它们进行思考，将之作为新的主体，向外发散出更次级的多个主体分支。
这样根据一个系统的思维网络，逐步发散而有序的图，就是思维导图。
赫立萍在其硕士论文《“思维导图”在高中化学教学中的应用研究》中将思维导图描述为“是在层级和分类的信息组织基础上，从中心主题通过特定的关联展开分支，由关键词或图形标识分支，并充分利用色彩和字体的变化将放射性思维过程和结果可视化的工具”。
李恩赐[9]的论文《运用思维导图优化高二化学教学的实践研究》则这样描述：
“思维导图是一种将放射性思考具体化的方法”；“每一种进入大脑的资料，不论是感觉、记忆或是想法——包括文字、数字、符码、食物、香气、线条、颜色、意象、节奏、音符等，都可以成为一个思考中心，并由此中心向外发射出成千上万的分支，每一个分支代表中心主题的一个连结，而每一个连结又可以成为另一个中心主题，再向外发射出成千上万的分支。
这种相互连结而形成的网络图就是思维导图
XX百科相关词条则这样描述思维导图：
“思维导图，又叫心智图，是表
达发射性思维的有效的图形思维工具”。
综合以上各种关于思维导图的描述，对于思维导图的认识，应该有以下几个要点：
1、“思维导图”是一种通过使用文字、线条、图像、颜色等素材，将与中心主题相关的各种信息按照一定的层级顺序组织起来，形成层次分明、逻辑合理、条理清楚、用于引导和鼓励思维的思维可视化技术；
2、通过这种可视化技术，最终能形成一幅包含一个中心主题和若干分支的
网络图。
3、这幅网络图能清晰、具体地将人的发散性思维过程表达出来，并在一定
程度上引导和鼓励人的思维。
关于思维导图的要点，十分看重思维导图“引导和鼓励思维”的功能。
2.2概念图的起源与发展
概念图是由美国康奈尔大学的诺瓦克博士在20世纪60年代开发的一种，能形象表达命题网络中一系列概念含义及其关系的图解[8]。
它通常将某个主题下的相关概念写于圆圈或方框中，用连线形式联系相关概念，并在连线上标注概念间的关系，将化学知识以概念图的形式呈现便形成化学概念图。
概念图是一种知识以及知识之间的关系的网络图形化表征，也是思维可视化的表征。
一幅概念图一般由、链接和有关标注组成。
1、节点:
由几何图形、图案、文字等表示某个概念，每个节点表示一个概念，一般同一层级的概念用同种的符号（）标识。
2、链接:
表示不同节点间的有意义的关系，常用各种形式的线链接不同节点，这其中表达了构图者对概念的程度。
3、文字标注:
可以是表示不同节点上的概念的关系，也可以是对节点上的概念详细阐述，还可以是对整幅图的有关说明。
概念图的有以下特征：
（1）层级结构
运用层级结构的方式表示概念之间的关系了。
含义最广最具概括性的概念在最上端，更多的明细的概括性不强的概念依次排列在下方。
一个特定只是领域的概念层级结构也取决于这个知识应用的背景，因此，构建概念图最好能够参考我们试图回答的特定的问题，或者参考我们希望通过概念图来理解的事物或情境。
（2）交叉连接
运用交叉连接表示概念之间的关系。
交叉连接表明了概念图上的某些领域知识相互联系的方式。
在新知识的创建中，交叉连接表明了知识创造的跳跃性。
（3）理性与情感交融
虽然概念图表现的是概念和命题，但同样反映了创建者在创建概念图过程中的情感状态，概念图既有理性的、清晰性的特点，也映射了创建者的情感品质。
2.3思维导图与概念图的辨析
近些年,在教育教学领域“概念图”和“思维导图”两种思维工具已引起较多人的探索,也引起较多争议,有些人把思维导图称为概念图,有些人认为两者有很大差异,笔者查阅资料后觉得他们有以下几点不同:
两者定义、理论基础不同:
概念图（ConceptMap）是20世纪60年代由美国康奈尔大学的诺瓦克（J.D.Novae）博士依据奥苏贝尔（D.PAusubel）的有意义学习理论而提出的。
概念图通常将某一主题的相关的不同级别概念连接起来,连线上标明两个概念之间的意义关系,即一种知识的构建和表征方式。
思维导图（MindMap）源自脑神经生理的学习互动模式,是一种将发散性思考具体化、可视化的思维工具。
思维导图图文并重,把各级主题的关系按照个人的思维方式连接起来,通过线条,符号,图形,把主题以彩色的、有思维逻辑的连接成一副图画,使大脑更容易接受[9]。
1、知识表示能力不同:
概念图主要是在构造知识网络,便于学习者对整个知识架构的掌握,它引导学习者认识主题的发展过程和推理过程。
是一个多线性的思维表征过程。
思维导图要呈现的是思维过程,它表达主题及相关内容是以思维的逻辑为准,有强烈的发散思维特点,故会有个人风格;它是通过思维导图理清个人的思维的脉络,并可供自己或他人复习整个思维过程。
2、表现形式不同:
概念图表示的网状结构,概念图要求将最具包容力的概念置于图的顶层,而具体的实例置于底层,因此概念图有着明显的层次关系。
而思维导图有四个基本的特征:
一是以中央图形核心,作为该图研究的中心;二是从中心依据思维的逻辑性向四周放散;三是用图形或关键词写在分支的线条上,直观体现出思维的顺序。
四是各分支之间也可以建立相互的联系。
总的来说思维导图的结构是树状形的。
因此,概念图（ConceptMap）和思维导图（MindMap）是从两个不同的角度提出的两种不同的知识可视化方法,其本质差别是侧重点不同[10]。
也正因为如此,才导致了它们在表现形式、知识表达能力、应用领域、美观程度和受学术界关注程度等多个方面存在着差异。
思维导图的评价功能相对概念图来说比较薄弱,却更能体现思维的过程,没有严格要求概念间的层级关系,使用灵活、约束性小、更能体现学生的差异性、主体性和创造性[15],更符合新课程的理念。
3概念图与思维导图的绘制
3.1概念图的绘制
通过使用概念图进行教学能够极大地提高学生的理解能力和记忆能力，有利于开发学生的空间智能。
所以我们认为将概念图引入教学，是为教学改革注入了新的活力。
另外这一在西方中小学科学教育中广泛采用的策略，必须结合我国学生的实际和新课程背景下的数学教学的现状，加以研究、探索。
概念图是一种可视化思维工具（VisualThinkingTool），它通过智力相关的图形化符号来连接创建一种对概念的信息和知识的认知模式。
可视化思维支架形式：
图形组织器。
图形组织器（GraphicOrganizer）在企业培训中应用颇多，它是一种概念图作为思维可视化支架的典型表现形式。
图形组织器能够通过特定的图示来隐含特定的组织类型和结构关系，为教学者和学习者提供了一种使用信息和认知加工的思维支持框架。
这也就是说，一种图形组织器通常就代表着一类思维图式或认知加工方法。
当再认关系、列出流程或识别需求信息时，图形组织器可以提供所需的各种支持，包括：
对信息细节的添加；解释和对比相关的概念；对要学习的材料进行可视化及将新材料与旧知识相关联等等。
常见的图形组织器类型包括：
◇事件链图：
用来描述事物发展的阶段、线性流程的步骤、事件次序和小说中历史人物的目的、行动和结果等。
◇对比矩阵：
用来表达两件事物（人、地点、事件和想法等）之间的相似性与差异性。
◇连续体：
用时间线或连续线来显示历史事件、时代年龄、事物程度（高低）、意义的渐变和评级的水平（学业成绩）等。
◇鱼骨图：
用来显示一个复杂事件或复杂现象的因果互动。
◇主题树：
用来显示因果信息、层级关系、分支程序、整体局部和主题专题等关系。
◇流程图：
用来显示一系列事件是如何相互作用，而产生一系列结果。
◇对比图：
用来对比不同事物间的相似性与独特性等。
◇圈图：
用来分析影响事物因素的核心关系，以及影响事物存在的情境因素等。
此外，在制作图形组织器的实践过程中，既可手绘，又可借用高效的电子工具。
用笔、纸等来制作概念图（图形组织器）的传统方法，受限于纸张或黑板的尺寸，并且在添加修订时都需要重绘图形组织器，有诸多不足。
现在，通过基于信息技术的各种概念图工具，明显地优化了图形组织器的设计和应用，能加快和优化概念图的制作过程[11]。
常见概念图工具包括Inspiration、Kid-spiration、Mindmanager、CmapTool、MapMaker、MindMapper和ThinkingMaps等。
3.2思维导图的绘制
根据具体使用环境，可选择纸笔工具的手绘法制作思维导图，也可选择电脑等电子产品作为工具的计算机软件制作思维导图[12]。
思维导图最常用的制作方法是手绘法，这是被更多人广泛接受的制作方法，因为它需要制作人调动自身的各项智能，制作过程更加繁琐，联想或创造的体验空间更广，简单地说，手绘法是因繁琐的过程而有趣。
在高中化学概念教学中，思维导图的基本制作过程如下：
（1）从一张白纸的中心开始，用彩色的图形或文字表达所要研究的对象（概念、实际问题、个性化规律等）作为该思维导图的主题。
为了防止纸张上原有是元素对思维产生干扰，选择的纸张应当是没有明线或暗线，光滑的白纸。
绘图时尽量使用多种颜色和多种文字表达方式，以及图像画法也需要尽量采用通用图标、简笔勾勒、工笔精谨画等多种画法，这与概念的多重感知、精细加工、多重编码策略相呼应，可对大脑产生多种形式的刺激。
（2）让思想发散出去，尽量全面的收集该对象的各个要素或属性，以及与之直接关联（类似的、相反的或者逻辑先后的）的其他概念，然后以分支的形式从主题向外自由的延伸，并在各个分支上标明次主题。
使用自然的曲线，可让分支看起来更加美观，大脑更乐于接受。
另外，分支的粗细是不一样的，像一棵树一样，靠近主干的枝要粗些，所以一级分支画的线条要比二级分支粗些，以此类推，更次级的主题分支画的要比二级主题分支更细。
（3）每条线上注明该分支所表达的对象或属性。
该说明要尽量简略，尽量使用学科专业术语，最好是经过制作者提炼或加工过的关键字或关键词，相反，单纯使用定义中规定的逻辑和关键字则很难将制作者的积极性和主动性调动起来。
不仅如此，某项很复杂的属性经过加工后变成了简单的、精炼的词语，将会产生更多的可能性，这样每一个词都是自由的，与其他词的组合可产生无限种可能，有利于新创意的产生，而若使用已经被固定好的组合，比如短语和句子就很容易扼杀这种效应。
（4）然后将一级分支作为新的主题，展开联想，确定更多的它的相关元素，比如条件、特征、应用等，然后对这些元素进行深入的思考研究，依次制作二级分支以及更细的分支，最后完成由主题和各级分支及其含义所组成的向四周辐射的思维导图。
4学生课堂笔记现状调查
在课堂上，绝大部分学生要记笔记。
在顶岗支教期间曾选取原高一年级、现高二年级的部分学生对课堂笔记的情况进行了问卷调查，主要目的在于了解学生在化学课堂上有多少人记笔记、有多少人不记，了解学生是如何记笔记的、课堂上无法记下笔记时是怎么处理的。
调查共发放问卷120份，回收120份，有效问卷117份。
调查显示，高中化学课堂上，有88.89%的同学记笔记；11.21%的同学不记笔记。
在记笔记的同学中，11.54%将笔记用作主要的复习资料；55.34%的同学用于补充教材和资料，在复习时查阅；14.85%的同学认为记笔记能让他们更集中精力听课；4%的人是因为老师告诉他们每堂课都要记笔记。
在记笔记时，3.85%的同学逐条照抄老师的板书；11.65%的同学只记资料书和课本上没有的内容；16.67%的人只记老师重点强调的内容；63.37%的人记他们不懂又认为很重要的内容；另有5%的人高兴就多记，不高兴就少记。
同时，36.54%的同学在力求课堂笔记的完整；36.89%的同学只记关键词、课后补充；15.69%的同学感觉时间很紧，记不下来；11.88%的人认为很容易记笔记。
如果在课堂上没能将笔记的内容完整记下，69.23%的人选择继续听课，课后再想办法整理；17.48%的同学选择继续听课，课后不管；13.86%的人在课堂上找同学的笔记抄完整，不管老师讲什么；没有人在课堂上要求老师等待他们记完以后再讲解新内容。
在不记笔记的同学中，30.77%的同学认为，老师讲的内容在课本和资料书上都有，没有记的必要，7.69%的同学认为笔记对于他们是没有用的，15.38%的同学是因为记不下来，46.15%的同学没有理由，就是不想记，没有同学认为记笔记会严重影响他们听课。
5结论
思维导图和概念图可以辅助教师进行教学设计。
教师在利用思维导图进行教学设计时,可以把一学期、一章节、一堂课需要考虑的每一个因素作为一个结点,再分别考虑每一个因素的细节逐级扩展下去，每节课的教学设计都可以用思维导图来表示,若再将每节课的教学设计作为一个个结点汇聚起来就成为了一个单元的教学设计,每个单元汇聚起来就可以作为一个学期的教学设计。
这样教师可以将积累起来的所有教案、课件等组建成个人资料库,以备后续学习的参考,需要调整教学设计时,也可以直接在原来的思维导图上修改,非常方便。
这会大大地提高教师的备课效率,实现资源的有效利用。
思维导图和概念图是知识表征的工具,是一种使放射性思维具体化的方法"思维导图具有的长时性体现在两个方面：
一方面,绘制思维导图贵在坚持对思维方式的改进在较短的时间内并不能有效地体现,只有坚持不懈,将思维导图理念运用于教学活动中去,才能真正实现思维导图优化教学的目的。
值得强调的是,思维导图的应用重在理念而不是仅注重于它的表现形式,可以根据个人情况随意选择。
另一方面,思维导图对州门的思维、认知习惯等有长期的广泛的影响一旦掌握了思维导图的绘制方法和理念,你就会在以后生活中的各个方面受其影响,逐步形成全新的思维方式。
只有在长期的实践过程中,才能发挥思维导图的真正价值。
我们对思维导图的教学实践还停留在选修课程和讲座、访谈等形式,学生刚开始习惯并适应新的学习方式就又重新回归到原始的学习状态,非常不利于思维方式的培养。
如果在今后的实践中,能在日常教学中潜移默化的引入思维导图,作些长时性的研究,可能会收到更好的效果。
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