思維地圖類型及其在生物教學中的應用

羊垂功

思維地圖是基于語義學和認知心理學基礎上幫助學習者學習的一種語言工具。研究表明在知識的學習過程中，使用圖像會使學習者對所學內容的印象更深刻，知識的記憶更牢固。思維地圖正是以圖像的形式對知識信息進行組織和建構，以強化學習者對所學內容的理解和記憶，進而達到提高學習者學習效率的目的。

1 思維地圖的類型

思維地圖是學習者用來進行建構知識、培養發散思維和提高學習效率的一種可圖視化工具。根據在思考時的八種基本思維過程，思維地圖主要分為八種類型：圓圈圖、起泡圖、雙起泡圖、樹型圖、括號圖、流程圖、復流程圖和橋型圖（表1）。

2 思維地圖應用的理論基礎

2.1 知識分類理論

認知心理學與當代信息加工心理學理論認為，知識可以分為陳述性知識、程序性知識和策略性知識。不同類型知識具有不同特點，決定了學習者學習不同知識時涉及到的具體方法不盡相同，也決定了思維地圖在不同生物學知識類型中所起的作用也不盡相同。例如，思維地圖中的圓圈圖、起泡圖主要用來描述事物，表達概念和說明事物的特點，它們可以加強學生對陳述性知識的理解；樹形圖、括號圖和流程圖有利于學生對程序性知識的理解和轉化；雙起泡圖、復流程圖和橋型圖有利于促進學生對策略性知識的理解和運用。

2.2 信息加工理論

信息加工學理論認為，人類學習過程是信息不斷獲得、加工和重整的過程，其中工作記憶是信息加工過程一個非常重要的環節。工作記憶對信息的貯存時間一般只有30 s左右，容量只有5～9個信息模塊。因為工作記憶的容量有限，不利于信息的長時記憶，所以合理有效使用思維地圖，可將信息加工過程中一些零散的知識構建成比較系統的知識組塊，進而形成知識網絡，降低記憶難度的同時，拓展了記憶的容量，最終有利于長時記憶的形成。

2.3 知識同化理論

同化學說理論認為，新知識與原有舊知識可以構成三種關系，即原有觀念為上位，新知識為下位；原有觀念為下位，新知識為上位；原有觀念和新知識平行并列。新舊知識的三種關系導致了三種形式的學習，即下位學習、上位學習和并列結合學習。思維地圖中的樹型圖和括號圖通過呈現對知識的分類或整體與部分之間的關系有利于學習者實現上、下位知識的學習，而利用橋型圖對知識點進行類比和類推，能有效地實現并列結合學習。

3 思維地圖在生物教學中的應用

3.1 使用圓圈圖優化生物概念教學

生物概念是中學生物學科知識的基礎，是生物課程內容的重要組成部分。通常，學生對生物概念的學習經常出現以偏概全、主體界限不清的毛病。例如，對酶概念的學習，學生主要關注酶由活細胞產生、酶具有催化作用，絕大多數是蛋白質，少數是RNA這個方面，而忽略了其主體“有機物”這一概念的核心點。如果在概念的教學中使用思維地圖中的圓圈圖，就可以很好地克服這一現象。教師在圓圈中心寫下核心詞匯酶，在圓外寫下與此概念相關的所有信息（圖1），則學生對此概念的全面掌握即可迎刃而解。

3.2 使用雙起泡圖優化細胞基本結構教學

細胞基本結構的教學是《必修1·分子與細胞》重要組成部分，隨著學習知識的深入和所學結構的增多，對于相應結構的理解和記憶也逐漸成為學生學習生物的負擔。教師在授課過程中，如果恰當利用氣泡圖對細胞基本結構的教學進行優化，必將會加深學生對這一組塊知識的理解和記憶。例如講述細胞膜相關內容時，可以繪制氣泡圖來降低記憶難度，拓寬記憶容量（圖2）。

3.3 使用雙氣泡圖優化易混知識點的教學

中學生物學習中會遇到很多意義相近的知識點，它們既有共性又存在差異，學生學起來比較容易混淆。在具體教學中，如果教師利用思維地圖中的雙氣泡圖，把這些易混淆知識的相同點和不同點進行對比，既方便教師教學，又易于學生辨析。例如對于DNA和RNA的比較就可以用雙氣泡圖進行優化（圖3）。

4 使用樹形圖優化知識結構的教學

樹形圖的使用在優化生物知識結構教學中顯得尤其重要。生物學科的特點之一就是知識點比較零碎，每個知識點都會產生很多分支，如果巧妙繪制樹形圖，就會使生物知識結構明顯，條理清晰，有利于學生對知識的掌握。例如在糖類教學中，教師可以繪制樹形圖進行教學（見圖4）。

5 利用括號圖優化組成細胞化合物的教學

括號圖的使用在人教版普通高中課程標準實驗教科書中已開始使用。例如在《必修1·分子與細胞》中講解組成細胞的化合物時，教材就使用了括號圖（圖5）。

這種括號圖的使用在描述化合物的種類時顯得比較直觀、簡潔，便于學生對相關知識的理解和記憶。

3.6 使用流程圖優化生物產品生產知識的教學

流程圖可以很方便、簡潔地說明事件發生的順序、過程和步驟。這在中學生物教學實踐中用來優化生物工程、生物產品生產過程等方面獨具優勢，流程圖已經在人教版普通高中課程標準實驗教科書中開始使用。例如在《選修3·現代生物科技專題》“蛋白質工程崛起”一節，在描述蛋白質生產過程時，教材就使用了流程圖（圖6）。

3.7 使用復流程圖優化實驗題的分析與推理

生物實驗題通常都要求學生依據不同實驗現象（結果）進行分析、推理。教師可以引導學生繪制復流程圖對實驗異常現象的出現進行分析總結。例如，2014年重慶生物高考卷第29題第（2）問：對于棉鈴異?，F象的發生，經過分析，可將造成異?，F象的原因、分析結果及其推理過程繪制成復流程圖（圖7）。

3.8 使用橋型圖優化知識類比的教學

類比是中學生物學習中不可或缺的內容，用橋形圖優化生物知識的類比教學，可以激發學生的思維，對類比的內容進行淋漓盡致的表達。例如，對葡萄糖、脂肪和ATP的關系進行類比時可以繪制橋形圖進行優化（圖8）。

總之，思維地圖的八種類型各有側重，在生物學科教學中，教師只有結合所講、所學知識的特點，繪制出適宜的可視化工具，選擇合適的表征方式，才能更好地表征知識，發揮其在教育教學中的功效，使學生從中獲取更多的信息，取得更好的學習效果。