運用思維導圖培養學生科學思維的現狀研究

摘 要：隨著新課程改革的推進，“教學過程重實踐”已成為其核心原則，普通高中生物學課程標準（2017年版）中也要求培養學生的科學思維這一核心素養。為此采用問卷調查和訪談的方式，對高中生物學教學中運用思維導圖培養學生科學思維的現狀展開調查研究，從而為一線高中生物教師運用思維導圖培養學生科學思維這一教學方法提供有價值的參考，為高中生提供一些學習建議，提高學習效率。

關鍵詞：思維導圖;科學思維;教學

在當前需要知識和人才的社會條件下，有一個已經被廣泛采納的觀點，即：培養有思想的創新型人才已成為社會發展的新需求。近年來，我國課程與教學的改革更加注重培養學生適應社會發展要求的綜合能力，而這一綜合能力的落實需要學生具備較高的科學思維水平作為有力支撐?？茖W思維是生物學核心素養之一，科學思維的培養要通過實現學生“歸納與概括”、“演繹與推理”、“模型與建模”、“批判性思維”和“創造性思維”等能力來實現。[1]在生物學教學中運用思維導圖輔助教學一方面可以幫助學生靈活掌握基礎知識，提高學生的實踐能力，另一方面還改變了以往單一的講授式教學模式，在培養學生科學思維的同時，還大大提高了學習效率。通過現狀調查，探究高中生物學運用思維導圖培養學生科學思維的教學現狀，有利于貫徹新課程標準理念，同時針對調查結果所呈現出的問題提出相應的建議和策略，以期為一線高中生物教師可以運用思維導圖輔助教學提供一些參考，為高中生提供一些學習建議，以便更好的學習。

一、研究對象和方式

文章通過解析生物學新課程標準，結合問卷和訪談的形式展開調查。調查對象主要是濟南市區縣學校的高一學生和生物學教師，并隨機選擇每所高中的兩位生物學教師進行訪談。問卷收發情況為：學生問卷共發放433份，回收433份，回收率100%，其中有效問卷424份，有效率為97.9%。教師訪談多以實地拜訪、電子郵件訪談的方式進行。

二、研究內容

問卷內容為20個客觀題。問卷的維度和相應的細目分別為“高中生的生物學學習情況”5題、“高中生對思維導圖和科學思維的認識”6題、“高中生對思維導圖輔助學習提高其科學思維水平的意愿”5題、“教師運用思維導圖輔助教學培養科學思維的情況（學生角度）”2題、“運用思維導圖學習的意義和見解”2題。訪談提綱的設計主要是從教師對生物學課程標準的關注，對科學思維的認知入手，分別針對思維導圖在教學中的建構和應用現狀，科學思維在當前高中生物學教學中的培養情況等問題進行提問。

三、研究結果與討論

（一）高中生的生物學學習情況分析

有關學生對生物課喜歡程度的調查結果顯示：其中有46%的學生非常喜歡上生物課，27%的學生比較喜歡上生物課，21%的學生對于生物課的喜愛程度保持中立的態度，有6%的學生不喜歡生物課。這些數據表明27%的學生在一定程度上對生物課不太感興趣，可能與目前較為保守枯燥的授課方式有關。涉及到學生學習生物學的動力問題，調查結果顯示其中只有3%的學生僅僅是因為生物是考試必考科目而努力學習，32%的學生對于生物學習動力不明確，33%的學生學習生物的原因有一部分是因為其實必考科目，另一部分是其他原因，32%的學生學習生物另有其他原因。由此可見，現在的學生學習生物的思想和動力已經轉變，不僅僅是為了考試而學習。

（二）高中生對思維導圖和科學思維的認識分析

根據表3-1的具體數據分析學生對于思維導圖和科學思維的認識，可知學生對于在生物課堂教學中合理運用思維導圖是持有比較積極的態度的，一半以上的學生喜歡生物教師運用思維導圖講解比較抽象的生物學知識，還有一半以上的學生認為在學習生物學知識的過程中，合理的運用思維導圖對知識的理解與掌握有很大的幫助。但是大部分學生對科學思維的認識存在一些偏差，不能較好的認識科學思維這一能力在學習中的作用，這可能與教師在課堂教學中未能較好的運用思維導圖培養學生科學思維有一定的關聯。

（三）高中生對思維導圖輔助學習提高其科學思維水平的意愿

學生思維導圖輔助學習提高其科學思維水平的意愿，調查結果顯示有60%的學生認為教師完全有必要加強思維導圖培養科學思維的訓練及實踐，26%的學生認為有必要，13%的學生不發表意見，1%的學生持有反對意見。在學生運用思維導圖輔助學習提高其科學思維水平的應用情況中，僅有3%的學生已將思維導圖內化為自己的一種學習工具，在日常學習過程中會靈活運用思維導圖;認同這一觀點的學生占28%，這部分學生有時會運用思維導圖來完成學習任務;極少運用思維導圖的學生占39%，不認同這一觀點的學生仍有近三分之一。思維導圖在學生的學習中運用頻率較少，這一方面可能與教師在日常教學活動中使用較少有關，另一方面可能與學生對思維導圖和科學思維的認識不足有關。如若教師在不同課型中將繪制思維導圖的方法合理運用到實際教學過程當中，這種現狀將會得到改善。

（四）教師運用思維導圖輔助教學培養學生科學思維水平的情況

圖1展示的是具體的調查結果，可以看出生物教師在課堂上偶爾會運用思維導圖輔助教學來提高學生的科學思維能力，在課前或課后也會布置一些繪制思維導圖的作業鼓勵學生去動手操作，鞏固基礎知識。但是仍有30%的教師從不使用思維導圖的方式進行課堂教學，對于學生科學思維水平的培養，教師也大多都采用傳統的問題引導、講授式教學模式進行授課，同時在使用過思維導圖的教師中，他們使用的頻率也是極低的。根據上述的調查數據分析，可以總結推測出，目前高中生物學教師在教學中運用思維導圖來培養學生的科學思維這一方法還沒有被大多數教師采納，思維導圖運用頻次依然較少，造成這種現狀的原因可能有以下幾點：生物學科學思維的理念推廣較少;教師們缺乏創新精神，僅僅依托于教材內容;在高考和教學任務的壓力下，教師沒有多余的精力來開拓新的教學方式。

（五）運用思維導圖學習的見解

有67.3%的學生喜歡采用思維導圖的方式進行自主學習，3.4%的學生不喜歡這種教學方式，這說明大部分學生對于思維導圖還是保有一顆好奇心，但也比較依賴于教師，尚不能主動創新自己的學習方式。根據學生對多媒體演示的喜愛程度可知，有66%的學生喜歡教師運用多媒體演示的方式來進行思維導圖輔助教學，4%的學生不喜歡這種授課方式，其余30%的學生保持中立的態度。這說明學生在學習的過程中更加傾向于簡單接受式的學習方式，不擅于動手繪制，這需要教師在以后加強這方面的工作，培養學生的科學思維能力。

（六）教師訪談結果分析

（1）您是否關注新課標中涉及到的科學思維的相關內容？

生物學課程標準的最新版本是新高考改革的基礎，目前各學校都在積極組織學習新的課程標準。被訪教師都表示已經關注和學習了新《課標》，并可以大致說出課程標準當中涉及到的有關生物學科學思維的內容，個別老師還清楚的知道生物學科學思維的分類情況。

（2）您是否對生物學科學思維進行過系統的理論研究？怎樣學習研究的？

被訪教師都表示對于生物學科學思維理論研究比較欠缺，主要還是通過書本和參考資料來進行個人學習。故當前高中生物學教師對生物學科學思維較為陌生，且缺少系統而全面的認知與學習。也反映出學校及教育管理部門對生物學核心素養缺乏重視，極少或沒有組織教師參與學習這方面的理論知識，對于科學思維素養的滲透和推廣做的不夠到位。

（3）您是否在日常的教學中有針對性的運用思維導圖來引導和提升學生的科學思維能力？

有部分教師表示會在教學中會有意識的嘗試運用思維導圖輔助教學，但僅僅是簡單知識的學習，也缺乏讓學生自主設計建構思維導圖的過程，個別老師表示自己雖然有提高學生科學思維的想法，但很少會將這一想法與思維導圖輔助教學聯系起來。

（4）相對于傳統教學，您覺得應用思維導圖輔助教學有哪些優勢？

被訪教師表示相較于傳統教學，思維導圖輔助教學更有助于學生形成完整的生物學知識體系，準確掌握知識，增強學生的自我效能感，激發創造性和主觀能動性;有利于教師提高教學效率，增強教學效果。

（5）您在培養學生科學思維的過程中遇到過哪些困難？您認為學生在運用思維導圖的過程中會遇到哪些阻礙？

被訪教師們表示在實際教學運用思維導圖培養學生科學思維有一定的難度：首先，思維導圖輔助教學尚未被大范圍普及運用;其次教師的教學任務繁重，且生物學課時較少，高一二年級的教學內容也不適用于高頻次的運用思維導圖輔助教學;再次學生的學習任務重，基礎知識掌握不牢靠，思維導圖建構難度較大;最后學生自身的科學思維水平有限，建構能力不足，有時會產生得不償失的效果。

四、研究結論

基于前文的調查結果分析，再結合筆者的所見所感和所思所悟，現將結論總結如下：

（一）在高一年級運用思維導圖輔助教學培養學生科學思維難度較大

綜合分析學生問卷和教師訪談的結果，可以得知部分高一生物課堂中運用思維導圖進行教學的頻次較低，大部分生物課都是采用傳統教學方式，生物學科學思維出現頻率較低，課堂教學中重視知識教學而忽視能力培養的現象仍然存在。

（二）部分教師缺乏對生物學科學思維的理論認知

當前大部分高中生物學教師對科學思維素養較為陌生，學校及教育管理部門極少或沒有組織相關內容的集體培訓，對于生物核心素養的滲透和推廣做的不夠到位。教師的教學任務繁重，且生物課時較少，致使教師創新課堂的動力不足。

（三）學生對科學思維的認知不到位，對思維導圖的構建能力不足

學生對生物學科學思維的界定與識別、思維導圖的實際運用等方面均存在不足之處，平時課堂教學中建構思維導圖的機會較少，習題及考試過程中運用科學思維的使用率較低。盡管有部分學生喜歡嘗試構建思維導圖來提高自己的科學思維水平，繁重的課業壓力和建構的難度也將學生的想要動手建構的興趣給消磨殆盡。學生對于生物學基礎知識的掌握不夠扎實，科學思維水平不高，導致耗費時間較長，自主構建較為困難。生物學教師就應該經常在日常教學中滲透科學思維這一素養水平和構建生物學思維導圖，以此來培養學生的科學思維能力。

五、研究策略及建議

針對上述結論，提出如下建議。一方面教育管理部門及學校應該給予足夠重視，通過各種渠道組織教師進行系統的學習高中生物學核心素養相關的理論知識。另一方面，教師應該針對不同的教學內容靈活使用運用思維導圖輔助教學，以此來幫助學生提高科學思維能力。

例如1.教師在概念教學的備課階段要理解、吃透教材，在學生已有知識水平基礎上，將教材知識按照邏輯關系進行重組，課堂上引導學生分析教材內容，在黑板上繪制或運用多媒體展示思維導圖。運用講、繪同步的形式展開教學。之后要求學生明晰各知識點之間的聯系，設計出具備自己特色的思維導圖，體現學生自主性和創造性。2.在生物學教學中，思維導圖所具備的良好可視性教學效果及主題詞之間清晰的邏輯關系，是其應用在實驗教學中的最大優勢。以此來創設探索性實驗教學情境可以培養學生的創造性思維能力。3.在復習課中，教師可以選擇思維導圖中的氣泡圖、樹狀圖和括號圖，激發學生的有意記憶，高效整合知識。引導學生梳理知識繪制思維導圖，然后進行習題訓練，有助于學生鞏固知識，進而運用演繹思維方法解決一些具體問題。以此來培養學生的歸納與概括思維能力等。

參考文獻

[1] 楊銘，劉恩山.在生物學課堂中培養學生理性思維[J].生物學通報，2017，52（08）：12-15.

基金項目：文章為2019年度山西省研究生教育創新計劃項目“高中生物學教學中運用思維導圖培養學生科學思維的實踐研究的成果，項目編號：2019SY345。

作者簡介：徐圣潔（1995- ），女，山西師范大學在讀碩士研究生，研究方向：生物教學。