小學科學課“運用思維導圖制訂方案”的教學案例

摘 要：活動前制訂研究計劃是使科學研究能順利完成的關鍵，也是使科學探究活動能有效進行的保證。但是對于小學生來說，很難像大人這樣制訂出嚴密的研究方案，他們的能力水平還處在實際操作的層面上，字詞、語言文字的組織都給制訂計劃增加了一定的難度。運用思維導圖制訂方案，不但比寫普通研究方案節省時間，而且還簡化了計劃，讓人容易看清并明白。以下以教科版五年級下冊《時間》這一個教學單元運用“思維導圖”在單元整合教學中進行研究方案設計的一個教學研究案例。

關鍵詞：思維導圖；制訂方案；分析

小學科學課程標準的其中一個目標是：“認識科學探究的過程和方法，培養科學探究能力。發展學生提出問題、做出假設、制訂計劃、搜集證據、得出結論、表達和交流的能力。”其中活動前制訂研究計劃是使科學研究能順利完成的關鍵，也是使科學探究活動能有效進行的保證。詳盡的計劃能讓問題更加清晰，也更有把握地知道自己應該怎樣做。但是對于小學生來說，很難像大人這樣制訂出嚴密的研究方案，他們的能力水平還處在實際操作的層面上，字詞、語言文字的組織都給制訂計劃增加了一定的難度。

思維導圖是表達思維過程的有效圖形思維工具。它運用圖文并重的技巧，把各級主題的關系用相互隸屬與相關的層級圖表現出來，把主題、關鍵詞與圖像、顏色等建立記憶鏈接。當思維導圖應用到學科教學上時，可以幫助學生形象地把知識或問題的要點以字或詞的方式呈現在圖形中，并用線連接起來代表它們之間的關系，通俗易懂。特別在學生制訂研究計劃時，把解決問題的方法及需要準備的材料等以圖形方式簡單記錄下來，看似隨意，但簡短的幾個字非常清晰，不但比寫普通研究方案節省時間，而且還簡化了計劃，讓人容易看清并明白。以下是筆者在教科版五年級下冊《時間》這一個教學單元運用“思維導圖”在單元整合教學中進行研究方案設計的一個教學研究案例。

一、教學案例

1.教材分析

《時間》教學單元學習目標是引領學生感受時間并對不同類型的計時器展開充分的探索。通過學習活動，學生將加深認識，可以通過對太陽運動周期的觀察和投射形成的影子變化來測量時間，還會認識到用一些有規律運動和變化的裝置也可以計量時間，隨著科學技術的進步，計時器的計時準確性在不斷提高。

整個單元的教學流程設計是：

單元教學的重點是研究影響擺快慢的因素的整個過程。由于影響擺快慢的因素有很多，學生也各自提出了自己不同的看法，我就讓他們各自制訂研究方案，最后在匯報總結的時候再對各影響因素進行歸納整合。

2.學生分析

研究影響擺快慢的因素的方法是對比實驗法，在五年級開始，學生已經初步會運用這種方法進行對比實驗，因此學生已經懂得運用這個方法去完成這個實驗。

二、教學過程

前一課時，學生完成了計時器的制作，并提出了影響計時器“擺”快慢的可能因素，這一課時主要是分組制定研究實驗方案。在制訂方案的教學中，我沒有硬性要求他們用思維導圖，而是用自己習慣的方式來完成方案，卻產生了意想不到的效果。

1.分組制訂方案

在重新制訂方案的構成要素后，學生分組進行研究方案的制訂。李霈澤那個小組很快就完成了方案的制訂。他們用了思維導圖來制訂方案，比較簡單。我肯定了他們的成果，隨后要求他們再次討論有沒有需要補充的地方，這時，他們很快發現遺漏了注意問題。接著，我再往其他組去看，他們有的研究擺角、有的研究擺長，有些也像李霈澤那組一樣漏了注意問題。

分析：李霈澤小組是完成方案最快的小組，他們是運用了思維導圖的方法來制訂方案的，寥寥幾個字雖然簡單，但是基本道出了他們這個實驗的方法與過程，基本計劃已躍然紙上。其他沒有使用思維導圖的小組制訂計劃的時間要長些。畫圖的形式很好地反映了他們的設計思路，提高了分析計劃是否全面的速度。這非常符合小學生心理發展的特點，以形象思維為主，向抽象思維過渡。偉大的思想家達·芬奇在筆記中也經常用到圖形、代碼和連線，使他的筆跡變得生動活潑。

2.小組匯報

（1）簡化記錄

小組制訂方案結束后，我讓各小組進行匯報。我請了張行沛小組上前匯報，他們沒有使用思維導圖來制訂方案，剛匯報完，聶沛馬上提問：“你們在說什么，能不能再說一遍？”其他同學也有同感，在下面附和。我看了一下他們的方案，的確有點混亂，而且因為他們也讀得很快，所以聽得人模糊不清了。我應同學們的要求讓他們再讀一遍，并在黑板上運用思維導圖把他們的方案記錄下來（如圖1）。這次，大家看著我在黑板上寫的思維導圖，很快就明白了。

分析：這一組的方案寫得詳細具體，涵蓋了研究方案的幾個要素，可以反映出學生思考細致，心思縝密。但若這一計劃給別人看，則真的需要花上一定的時間。課堂教學時間非常短暫，內容繁多，如果每組都匯報的情況下，時間則更加有限。這時候圖形是最好的選擇。思維導圖像圖形，容易被大腦所接受。后來，通過老師在黑板上用思維導圖的方式把這一組的計劃表達出來，其他組的同學很快就看明白了。

（2）細化問題

學生通過觀看黑板上的思維導圖，馬上發現了問題。周定江提出了問題：“我認為他們讓三個不同擺長的擺同時擺動不太好，因為我發現擺在擺動的過程中會改變方向，這樣很容易相互影響。”“對，而且同時放手的時間一定要很準確，這個比較難保證。”另一個同學插了一句，“那你認為應該怎樣？”我回問了周定江。“我認為分開三次做比較好，使用同一重物、三條不同長度的繩子，或者同一條繩子在做完一次實驗后改變它的長度，這樣既能保證重物的重量不變，又可以避免三個擺相互影響。”與此同時，我把小周說的方法寫在黑板上，并寫上方法2（如圖2）。接下來，又有其他同學分別提出了自己的方法，我都把它們板書到黑板上。

分析：心理學認為，學生在小學階段是以形象思維為主的，而圖形可以更容易集中他們的注意力。通過繪制思維導圖后，學生的注意力很快被集中起來，有意注意發揮了很好的作用，學生的思維也開始活躍起來。在思維導圖的幫助下，圍繞著中心問題開展了思考，解決問題的方法不斷地涌現，思維得到了擴散與發展。

（3）觸類旁通

接下來我請研究擺角或擺重的組上前匯報。聶沛那組研究的是擺重的實驗。她們使用了思維導圖來制訂方案，這回學生認為方案清晰多了，大多認為方案比較完善。不過，這時候有個學生質疑：認為用筆套、橡皮、筆等做重物不太好，這些物體雖然重量相同，但是由于它們的體積都不一樣，那受到空氣的阻力也就不同了，這樣會影響擺的快慢。我很佩服這個同學的細心，并馬上表揚了他。

分析：思維導圖清晰地反映了計劃的全部，降低了學生分析存在問題的難度，由此可見圖形永遠都比文字能讓大腦更快地接收到是對的。

（4）深化問題

在處理了剛才的問題后，我繼續借題發揮，以此指導學生在實驗過程中要注意的關鍵點。以下是其中一個教學片段：

師：“不過我有個問題，如果大家用筆套或者筆作為重物時，有沒有需要注意的地方？”

生：“應該有吧”。（下面沉默了一會，有些不敢肯定）

（我看見大家都沒反應，我出示了筆套和筆，并分別把它們的末端綁在一條繩子上，做成兩個擺。兩個擺一作對比，下面的小手馬上舉起來。）

生：“我知道了，這樣兩個擺的長度就不一樣，同時改變了兩個條件了。”

師：“真聰明，那應該怎么辦？”

生：“可以把繩子綁在它們的中間位置上，這樣就不存在這個問題了。”

師：“有沒有更好的材料做重物呢？”

（李霈澤馬上舉手，說了自己的方案……）

接下來，我讓其他小組說說研究擺角的實驗方案，也同樣讓學生提出建議及需要補充的地方，在黑板上使用思維導圖把它們說的方法記錄下來。經過交流研討后，各個小組對這次的實驗都清晰明了，胸有成竹了。不知不覺，時間很快過去了，我布置他們回去準備材料，下節課進行實驗。

分析：有問題才有思考，討論可以加速思考的過程。討論是思維碰撞的過程，通過討論，學生可以對問題進入深層次的思考，使問題不斷得到細化與深化，加強了解決問題的能力。在思維導圖的幫助下，學生對各組的方案已清晰明了，也從中學習了不同的方法，為實驗更有效、更成功奠定了堅實的基礎，而在交流的過程中思維也得到了迅速發展。

三、綜合分析

問題解決最重要的是找到解決問題的方法，科學課堂教學就是要讓學生學會用科學的方法來解決問題，活動前制訂研究計劃是使科學研究能順利完成的關鍵，也是使科學探究活動能有效進行的保證。由上面的案例可見，學生運用思維導圖制訂方案，不但幫助了學生對方案進行分析，進一步深化和細化了方案，還在一定程度上使思維得到了拓展。

詳盡的方案能保證學生有效完成實驗，但是老師又不能逐一檢查到位，交流展示是一個很好的活動。從上面的案例中看出，運用思維導圖制訂方案使這個交流展示活動能收到高效的效果。學生在開始沒看清方案，然后老師把方案用思維導圖的方式寫在黑板上，后來其他小組也運用思維導圖來匯報所制訂的方案，學生對整個實驗方案經歷了從模糊到清晰的過程。

1.視覺方面的清晰

圖形是最容易接受并記憶的信息。在人類文明到來之前，人類都是通過圖形等形式來傳遞信息的，它生動、立體，而且不需要大腦對其加工分析或編譯，直接采納。思維導圖的表述形式簡化了文字表述的繁雜，使人在較短時間內獲知所要表達的信息，這樣學生對于方案的制訂更加清晰，也方便他們對本組或他組的計劃進行分析討論，提出更合理的建議。

2.思維方面的清晰與提升

在思維導圖的引導下，學生對本組和他組的方案了解清晰后，就開始了對方案進行討論分析。在一開始時，他們對方案本來是模糊的，即便自己制訂的方案也不是完全清晰地掌握。在觀看了方案后，他們會發現自己和他人所存在的問題，然后馬上進行修正。正如上面所示案例，學生對方案制訂的思維過程是逐步深化的過程，先是對方案粗略地制訂，然后補充完整方案，最后找出問題加以修正，再進行補充完整，思考由淺入深，由單一變復雜，由片面轉向全面，問題解決由模糊變清晰，也越來越有把握。不知不覺中，思維越來越廣，考慮問題也越來越周全。

總的來說，運用思維導圖來制訂方案，提高了學生對已制訂方案的分析能力。把方案變成圖形，形象生動、通俗易懂，可以讓學生很快地了解別人的計劃，知道了問題解決的方法，也學會了運用不同的方法來解決問題。思維導圖讓方案變得更清晰，方便學生快速地找到計劃中存在的問題，通過討論的方式共同解決問題，使思維得到了擴散與發展。這就是教學所要達到的目標，讓每個學生在學習的過程中鍛煉思維，學會思考，學會分析，進而發揮出創造的潛能。

參考文獻：

［1］［英］東尼·博贊.思維導圖使用手冊［M］.丁大剛，張斌，譯.北京：化學工業出版社，2011-08.

［2］中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準.北京：北京師范大學出版社，2011.

（作者單位 廣東省廣州市越秀區東山培正小學）