可視化思維工具學科思維導圖在現代生物技術教學中的應用

楊瑞紅 蔣莉 李欣

摘 要：《現代生物技術概論》涉及諸多理論知識及其在不同領域的應用，本文通過學科思維導圖優化教學活動，讓學生習得一種高效的思維方法，應用于學習新知、記錄筆記和復習，從而提高學習效率。

關鍵詞：現代生物技術概論;思維可視化;學科思維導圖;模式

【中圖分類號】G【文獻標識碼】B【文章編號】1008-1216（2019）07B-0027-03

在對人才培養模式不斷改進的背景下，高校培養重點不僅要培養技能型人才，還需培養學生對專業知識系統性掌握的能力，發現問題、分析問題和解決問題的能力，也就是對人才綜合能力的培養。如何避免培養出的學生只會“死讀書”，如何避免知識掌握不扎實考完試后知識還給老師的局面，如何兼顧大專生綜合素質的培養，是眾多教育工作者不斷研究的熱點。

我們基于系統思考的知識建構策略，將思維可視化與《現代生物技術概論》教育教學有效整合，為解決這些問題另辟蹊徑。

一、思維可視化

思維可視化就是把大腦中的思維“畫”出來，“思維”被可視化后有利于理解和記憶。實現“思維可視化”的方式有學科思維導圖、流程圖等，形成圖示的技術有簡單的直接手繪和用一些軟件實現，如Mindmanager、xmind、Mindv等。

思維導圖（mind maps）是基于人腦的神經發射網絡設計，用形象化圖示呈現認知結構、外化大腦思維圖譜，又被稱為“心智圖”或“腦圖”。在最初，主要用于訓練學習和閱讀有障礙的學生，取得了非常好的成績。由于其方法能提升學習效能，被知名跨國公司，如IBM、波音等用于精英群體培訓，如工程師、高層領導，可大大節省培訓時間和資金。后來才被廣泛用于其他領域，尤其是在教育界，大大提升了學習效能，培養了學生的創新思維能力。

在思維導圖的基礎上，中國華東師范大學劉濯源提出學科思維導圖。它是以思維導圖技術為表現形式，融入邏輯思維，結合學科規律、思維規律、考試規律，提升教師教學效能和學生學習能力的一種學習工具。學科思維導圖同思維導圖形式上幾乎一致，均為圖文并茂，呈放射狀，從中心向四周發散的層級結構圖，均由關鍵詞、節點、引導線、圖形和顏色構成，從多維度表達、反映、修飾和組織知識結構。但思維導圖個性特點鮮明，重視自由聯想，以輔助記憶、打開思路為目的。思維導圖強調個性化，對思維不加控制，比較適用于“頭腦風暴”式的創意活動，高校的學科課程知識都有內在邏輯，由不得胡思亂想，所以簡單的思維導圖不適用于嚴謹的學科知識的教學。在前人的研究基礎上，學者們將結構化思考、邏輯思考、辯證思考、追問意識等思維方式融進思維導圖、知識樹、概念圖等可視化思維圖示，把“博贊思維導圖”轉化為“學科思維導圖”。

它強調學科邏輯關系的結構化思維，依據學科特性內在固有知識結構及思維規律確立提煉關鍵詞，并強調關鍵詞之間的上下級或同級邏輯關系，在教學中學科思維導圖適用于建構學科知識結構、深化知識理解、發展邏輯思維能力。而對于高段學生尤其是大專生和大學生，學習的知識越來越抽象和復雜，應加深他們對知識的理解和深層次的學習，可以看出，學科思維導圖已經不是原來的思維導圖。這種“基于系統思考的知識建構策略”已被全國上百所課題實驗學校引進課堂，并在教學實踐中取得顯著成效。

二、《現代生物技術概論》存在的問題

課程目標越來越重視學生對知識的整體性和系統性及綜合能力的培養。這就要求不同專業課程的教授必須在傳統的教學基礎上進行優化。《現代生物技術概論》依舊面對課程目標落地，此課程是一門包含生物技術基因工程、蛋白工程、酶工程、細胞工程等理論知識和在醫學、能源、環境、食品及工農業領域的應用案例。課程教學涉及人類面臨的諸多嚴峻問題，豐富了學生的交叉學科知識，促進知識遷移、適應職業需求變化、增強社會實踐能力和社會責任感。

但是，在教學中存在以下問題：（1）該課程理論知識的技術流程邏輯嚴密，內容繁多，面對繁雜抽象且具有一定邏輯構架的理論基礎方法知識，好的教學方法和學習方法對學生的學習效果提升是必要的;（2） 在教授該課的過程中，一章節內容通常由于課時的原因被拆分為幾個課時完成，強調了小節里知識點的教授，而忽視各個小節內容的關系，從而未讓學生感知知識的整體性及其應用，學期結束時學生一般不能完整系統地復述本學期學過的整體內容，從而沒有整體宏觀的認識;（3）大學生的生物技術知識不系統、不深入、不全面，整理歸納知識和遷移應用知識的能力欠佳，缺乏正確的學習方法將整個內容融會貫通?？梢?，傳統的“一塊黑板、一支粉筆”的生物技術學科理論教授法已經完成不了現在的教學任務，要對現行的教學方法進行優化。將思維可視化教學手段——學科思維導圖引入課堂，引導學生嘗試和探究有意義的學習方法，在復習中通過確定中心主題關鍵詞，讓學生聯想相關知識，把潛藏的認知結構用直觀的圖形在課堂上呈現出來。

三、思維可視化學科思維導圖在《現代生物技術概論》中的應用

（一）在講授新課基因工程章節中的應用

通過思維導圖學習基因工程技術，一眼能看到本章包含5部分內容，框架清晰明了，十分容易記憶，為了便于學生聯想，有些用較長的短語代替關鍵詞，進而讓學生提高認知效率。

在進行基因工程這一章的學習時，在中學生物教學內容的基礎上學習通過基因工程對生物的基因進行體外重組，定向改變生物的遺傳特性，從而產生人類需要的新基因產物，對上游技術和下游技術的認識，它又包含目的基因的分離和改造、載體的構建、目的基因插入載體、重組載體導入宿主細胞進行擴增。下游技術包含基因表達產物的獲得、篩選、鑒定收集和加工。

DNA體外重組技術和PCR技術均是基因工程的核心內容，它們和高中的生物學知識有密切的關系。注重對“能”的培養，就要求學生對基因工程的上下游知識緊密聯系起來認知，即強調基因工程在實驗室的上游技術和在企業生產車間的下游技術的操作及應用。在備課時通過確定關鍵詞，聯系高中的基因工程內容和大學教材的內容，通過xmind軟件制作上圖所示基因工程學科思維導圖。從基因工程思維導圖可以看出，這一章的主題“基因工程”放在中心的位置，延伸出基因、基因工程等五個二級標題放在基因工程的周圍，將三級標題根據內容用弧線或者直接在二級標題的一側寫出。學生們發現此方法有助于記憶和理解，提供了有效的學習方法。

（二）在復習課中的應用

對于此課程的復習，通過口頭表述或PPT的傳統上課方式太枯燥乏味，學生學習被動，課程內容雜且涉及面廣，學生會出現前學后忘的問題，課堂教學效果不理想。通過學科思維導圖將12章節知識聯系起來進行綜合復習，可以帶領學生梳理學習過的知識或者確定關鍵詞，讓學生多畫學科思維導圖作業，可充分調動學生的主體性，讓學生的片斷機械式學習轉換為注重知識關系和主動探究的有意義學習。

不僅讓學生通過正確的學習方法記一些典型知識的思維導圖，也收到了很好的學習效果，學生可以記憶約60%的內容，這比傳統的教學記憶理論知識，更有利于提高學生的生物思維能力和實踐能力，激發學生的學習激情。此外，與在課下布置繪制模式相比，大大提高了學習效果。不僅如此，學生在以后的自學中也可以繪制學科思維導圖提高學習效率，為學生終身學習能力的培養奠定基礎，也是一種行之有效的現代教育模式。

四、結束語

與傳統的方式相比，其優點有形象性、交互性、全面性、節約性、高效性、直觀性等。常見的思維導圖教學方法可以用于新知識、復習課、闡述、生產實習、工藝流程，課程設計，認識概念等，越來越受到國內外高校、公司及其他培訓機構的青睞。實現思維可視化教學將學科思維導圖運用在教學中是一個過程，首先要理念轉化，再有方法技術，進行課程設計，形成課堂環境，最后進行效能評價。思維可視化教學善于發展教師和學生的思維能力，注重綜合能力的培養。如果能夠將多樣化的思維可視化教學策略扎實地運用在教學中，那么教師與學生的思維能力會得到較大程度提升，學生的自主探究意識也會增強。

基金項目：自治區雙語教育研究課題“思維可視化技術提高理科課堂教學效能的實踐研究”（SY2016364）。

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