思維導圖引入病原生物學綜合性設計性實驗教學的探討

孫劍剛 鄧毛子 朱薿 王龍 包永芬

摘? 要：開展病原生物學綜合性設計性實驗教學有利于學生綜合素質的提升，將思維導圖引入病原生物學綜合性設計性實驗教學中，不但更新了教學方法，還促進了學生的自主學習能力、綜合應用能力及創新思維的培養，并實現“以學生為中心”的教學理念。但是，只有在實踐中根據教學實際需要合理、適當地應用思維導圖輔助教學，才能實現教學效果的提升。

關鍵詞：思維導圖? 病原生物學? 綜合性設計性實驗? 教學

中圖分類號：G423? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）11（c）-0192-04

Discussion on Introducing the Mind Map into the Comprehensive Design Experiment Teaching of Pathogenic Biology

SUN Jiangang? DENG Maozi? ZHU Ni? WANG Long? BAO Yongfen

（College of Basic Medical， Hubei University of Science and Technology， Xianning， Hubei Province， 437100 China）

Abstract： The comprehensive design experiment teaching of pathogenic biology is beneficial to the improvement of students' comprehensive quality. Introducing the mind map into the comprehensive design experiment teaching of pathogenic biology not only updates the teaching methods， but also promotes the cultivation of students' independent learning ability， comprehensive application ability and innovative thinking，to implement the "student-centered" teaching concept. However， only in practice according to the actual needs of teaching， the use of mind map to assist teaching can achieve the improvement of teaching effect.

Key Words： Mind map; Pathogenic biology; Comprehensive design experiment; Teaching

病原生物學是臨床醫學、預防醫學等專業的一門重要的基礎課程和橋梁課程。而實驗教學是本課程的重要教學環節、手段和載體，涉及到規范的操作、復雜的機制以及嚴密的邏輯。在新形勢下，高等教育培養的是高素質綜合型創新型人才，因此在課程教學中要注重學生綜合素質的提升，為此各高校紛紛開展實驗教學改革，在傳統印證性實驗的基礎上，推出綜合性設計實性驗項目以提升實驗教學質量。思維導圖作為一種可視化的輔助學習工具，在醫學教育領域的應用已日益廣泛和成熟，但多見于理論教學方面，而應用于實驗教學方面的研究少見。筆者所在的病原生物學教學團隊對病原生物學實驗教學進行改革，利用思維導圖的自身特點，嘗試將思維導圖引入病原生物學綜合性設計性實驗教學中輔助教學，總結其優勢及存在的問題并提出建議，以期探索以“學生為中心”的高效、合理的實驗教學新模式。

1? 綜合性設計性實驗特點

綜合性設計性實驗的特點在于實驗內容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關的其他學科知識，在給定實驗目的、要求和實驗條件的前提下，由學生自行設計實驗方案并加以實現[1]。此類實驗的教學效果，往往會因為學生的自主學習態度、探究意識 、創新能力、實際應用能力以及實驗教學手段等因素而受到明顯影響。

2? 思維導圖的含義

20世紀60年代英國著名心理學家、教育家 Tony Buzan 創立了一種可輔助思考和學習的信息化、可視化學習工具，即思維導圖（也稱心智圖）。它以語言文字、圖像、色彩等元素為基礎，模擬人類發散性思維，將各類知識元素按其內在關聯構建起一個可視化的知識關系圖[2]。在學習過程中，思維導圖作為一種組織性思維工具，能將枯燥、繁雜的知識點轉化為便于理解和記憶的脈絡圖，學習者不僅可實行對學習內容的掌握、理解和記憶，還可在不斷思索、答疑解惑過程中激發學習潛能，促進主動求知和思考，培養學習者的思維能力、創新意識以及解決實際問題能力[3]。

3? 思維導圖在病原生物學綜合性設計性實驗教學中的應用

病原生物學綜合性設計性實驗通常是以實驗小組為單位開展的協作式探究學習過程， 將思維導圖引入其中進行教學，可以幫助完成實驗的設計、運行及分析，并培養學生的自主學習能力、實際應用能力及創新思維能，合理應用思維導圖并貫穿于實驗教學全程，在綜合性設計性實驗教學中具有獨特的優勢。以臨床醫學本科專業學生開展的綜合性設計性實驗項目“臨床膿汁標本中金黃色葡萄球菌（金葡菌）的分離與初步鑒定”為例，實驗教學過程可按照課前準備、課堂實施、評價與反饋三個部分進行。

3.1 課前實驗教學設計中的應用

該綜合性設計性實驗項目是在實驗課開展過程中結合實際病例引入臨床微生物學檢查方法，運用細菌染色、細菌接種、生化反應、免疫反應、藥物敏感試驗等各種常用的實驗技能操作，穿插實驗原理、步驟、結果判斷與分析。該系統性實驗貫穿了8學時實驗課的內容，實驗設計環環相扣，由實驗小組同學自己設計實驗方案，并最終通過實踐對膿汁標本中是否存在金葡菌做出初步鑒定。

在學期初，由授課教師提前向學生布置綜合性設計性實驗學習任務并體出具體學習要求，實驗小組由6～8名學生自由組合而成，實驗課小組成員通過網絡 、圖書館等資源收集金葡菌鑒定的相關資料。首先，各成員利用思維導圖以實驗名稱為中心主題完成個人的實驗設計，方案中包括實驗的、要求、材料、注意事項、方法、結果判定及預期結果等內容，眾多知識點可通過思維導圖形式圍繞中心主題有序展開。再經過小組討論優化實驗設計方案，提煉出本組的實驗方案。在實驗方案的設計過程中，需要學生認真、主動收集整理資料、探索實驗原理和方法，有效地激發了學生的求知欲望;借助思維導圖的構建實驗過程，讓學生面對問題從不同角度進行思考，尋找解決問題的最佳途徑，培養了學生思維的深度和靈活性，充分啟迪學生的發散思維及解決實際問題能力。

3.2 課堂教學中的應用

實驗課上，各組利用思維導圖通過PPT進行實驗方案的匯報展示，再由其他實驗組針對方案的各個環節提出補充修改意并進行討論，最后由帶教老師給予合理化建議，與學生商討后確定最佳實驗方案。

實驗操作階段，教師的作用是巡視及處理實驗室突發事件，通常不直接介入學生實驗，僅在必要時候給予引導。在實驗中遇到的問題時，原則上由學生自行思考或商議解決，有必要可結合思維導圖對實驗的方法、流程、結果等內容進行修訂。例如發現培養的金葡菌可疑菌落比預期的少，會促使學生思考準備的菌種及分離培養操作是否存在問題？實驗設計是否考慮周全？如何利用思維導圖修訂實驗方案？在此過程中能夠發散學生自身思維，思索出一些創新的方式或想法來解決相關問題，并借助思維導圖進一步理解各知識點間的內在聯系，在實驗操作中能夠得到啟發并使自身思維能力有所提升，同時也訓練和強化了學生的實驗技能及團隊協作精神。

實驗結果總結階段，各實驗組通過整理原始實驗數據并結合思維導圖分析實驗結果并撰寫實驗報告，學生在思維導圖的引導下，進行思索、討論、歸納和總結，最終實驗者的思路、結果及結論可借助思維導圖在實驗報告中清晰地展示，此過程中，學生對實驗教學的內容、整體邏輯關系有了全新的認識，并對關鍵步驟及重難點問題及進行專門探討，在一個完整的知識體系中實現教學內容的融會貫通，能有效提高實驗教學效果。

3.3 評價與反饋中的應用

在傳統的課程終結性評價中，通常重結果而輕過程，重分數而輕能力。但在引入了思維導圖的綜合性設計性實驗教學中，可實現教學過程中動態、客觀地評價學生學習狀況，并做到及時反饋。由于思維導圖是學生在自主學習過程中所構建的知識體系，可直觀地表達學生對知識的理解和掌握程度，因此思維導圖可以視為不同教學階段的評價工具[4]，可以實現學生自評、小組互評、師生互評。而在具體實施過程中，無論是方案設計、實驗操作還是總結，都能凸顯對學生各項能力（態度、技能、創新、協作）的評價。而教師也能對學生的現實學習狀況進行客觀評估和實時反饋，并采取針對性的調整措施。

4? 總結與思考

4.1 思維導圖應用于綜合性設計性實驗教學中的優勢

（1）提升學生學習興趣，促進自主學習：學生在思維導圖的制作過程中，可依據個人的學習實際構建完整的知識結構體系，便于知識理解記憶和激發想像力，減輕課程學習的負擔，從而提升學習興趣和增強自信心。另外，思維導圖的制作還有助于提升學生綜合應用能力，實現從知識體系到知識技能，再到學習能力的轉變，讓學生們實現真正的自主學習。

（2）培養學生的發散思維和創新思維：思維導圖通過多種形式將關鍵信息進行關聯接并實現融會貫通，幫助啟發學生的思維。學生在實驗的設計與實施過程中，獨立制作并完善思維導圖，其想像力和創造力被激發，并將基礎理論知識與實際應用相結合，打破了思維定式，擴展發散思維和激發創新能力。

（3）幫助構建完整的知識體系：思維導圖的優勢在于能將零散的知識進行關聯、融會及發散，所以最終能幫助學生將繁雜且容易混淆的病原生物學知識點構建為層次分明、條理清晰的系統化知識網絡[5]，學生在此框架下進行記憶鏈接并深入思考，最終建立完整的知識體系。

（4）提升實驗教學效果：借助思維導圖能使教師清晰地把握教學重點及各教學節點，掌控教學進程，并能增強師生間互動反饋，有助于活躍課堂氛圍，是一種有效的以“ 學生為主體”教學方法，思維導圖還能幫助學生梳理抽象復雜的知識并加強學生對整體知識體系的把握，有效提升實驗教學效果[6]。

4.2 問題與建議

本質上思維導圖是一種教學方法或工具，并不能取代教學的主體及實質的教學內容，將其運用于綜合性設計性實驗教學中還需考慮下列因素：

（1）教師因素：教師是教學中的引導者和參與者，需要把握教學方案的整體設計與實施，如思維導圖制作技巧、教學內容與思維導圖的嵌合、教學過程互動與反饋、教學效果評價等，教師不但需要掌握思維導圖的制作技巧，更應具有較深的學科造詣及豐富教學經驗，以保證實驗教學過程中能正確引導和適時介入處理。

（2）學生因素：學生是學習的主體，思維導圖的教學效果受到學生學習習慣和信念的影響，由于綜合性設計性實驗耗時長且要求高，對學生而言，良好的學習態度、充足的學習時間、扎實的學科知識基礎是完成綜合性設計性實驗的關鍵，所以必須發揮學習的主動性，克服消極、抵觸及畏難情緒，積極思索與創新，更應提倡學生之間的積極交流與團隊協作精神。

（3）思維導圖與教學內容關系： 開展綜合性設計性實驗教學的根本目的在于培養和鍛煉學生的自主學習能力、實際應用能力及創新思維[7]，而病原生物學實驗又具有極強的專業性、規范性及應用性，所以教學內容的設計與實施是關鍵，思維導圖應用于綜合性設計性實驗教學并非簡單制作出所謂思維導圖即可，而是需要根據教學目的和內容來逐步構建，并借助思維導圖實現自主學習，并且還應注重學生實際應用能力的培訓。所以思維導圖應該根據不同的教學對象、教學內容、教學條件實施于教學中，并結合其他教學方法進行綜合應用。

（4）評價方式：綜合性設計性實驗由于其復雜性、連續性、實用性等特點，故不建議用采用片面的終結性評價，而是要重視學習過程的考核評價，如實驗設計、實驗準備、實驗操作、操作規范、交流協作、綜合分析及實驗報告的撰寫等各個環節進行多元化評價[8]，做到形成性評價與終結性評價相結合。

5? 結語

綜合性設計實驗的開設有利于學生綜合能力的培養，將思維導圖應用于病原生物學綜合性設計性實驗教學中有其自身的特點和優勢，即能豐富教學方法，還能培養學生的自主學習能力、創新思維以及探究精神等綜合素質。但是，只有在實踐中根據教學的實際需要合理、適當地應用思維導圖輔助實驗教學，才能實現最佳的教學效果。

參考文獻

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[7] 宋銀宏，韓莉，周永芹，等.凸顯創新能力培養的免疫學實驗教學體系的探索[J].生命的化學，2020，40（2）：305-308.

[8] 魏建宏，羅琳.微生物學綜合性設計實驗教學中存在的問題與探索[J].微生物學通報，2017，44（1）：225-231.