思維導圖在“植物生理學”課程中的應用研究

王娟英，曾曉芳，王旭初*

（1.貴州大學農業生物工程研究院 貴州 貴陽 550025；2.貴州大學生命科學學院 貴州 貴陽 550025）

近年來，隨著高等教育質量要求提高，大學課程改革勢在必行。“植物生理學”作為一門基礎課程，在培養學生科學素養和創新能力方面起著重要作用。該課程研究植物生命活動，揭示了植物生長發育和與外界互動的規律。然而，傳統的教學方法限制了學生的學習興趣和知識的綜合運用能力[1]。為解決這個問題，思維導圖作為一種視覺化學習工具被引入教學中，幫助學生組織和整理知識，激發創造性和批判性思維，促進主動學習和合作學習。許多同行已進行了各種教學改革措施，如以學生為中心的教學模式[2]、問題導入法[3]、混合式教學模式[4]和研討式教學方法[5]，取得了積極效果。本研究旨在探索思維導圖在“植物生理學”課程中的應用，評估其實際效果，并探討對學生思維能力和創新能力的培養作用。通過本研究，期望為教師在植物生理學課程中提供參考，推動教育教學改革的發展。

1 教學現狀

1.1 概念復雜

植物生理學是一個廣泛而復雜的領域，涉及許多生物化學和生理學的概念。這些概念包括植物的營養吸收、水分平衡、光合作用、呼吸作用、植物激素等重要的生理過程和機制。對于學生來說，理解這些復雜的概念可能是一項挑戰。

1.2 理論與實踐的結合不夠

“植物生理學”在農業、環境保護和生物技術等實際領域具有廣泛的應用價值。然而，目前在教學中雖有配套的實驗課程，但由于課時限制、實驗場地設備限制等原因，往往難以給予學生足夠的實踐機會[6]。這導致理論與實踐的結合不夠緊密，使得學生可能無法了解“植物生理學”在實際應用中的重要性和價值，進而影響了他們對課程知識的應用能力和創新思維的培養。

1.3 缺乏課程互動

傳統的教學方法往往偏重于教師的講授，在這種教學方式下，教師往往扮演著主導角色，注重知識傳授，而忽略了學生之間的互動交流。這使得學生難以積極參與，限制了他們對所學知識的深入理解和實際應用能力的培養。

1.4 學生凝練知識點的能力不足

知識點的瑣碎性和分散性對學生的知識框架建構造成挑戰，教材中有些甚至是提綱式的要點疊加，章節內容銜接缺乏緊密性，導致學生難以自行從教材中進行知識點的提煉和知識體系的系統形成[7]。

2 基于思維導圖教學的優勢

2.1 幫助概念整合

“植物生理學”課程涉及多個概念和過程，學生需要理解和整合這些概念和原理。使用思維導圖可以以圖形化的方式呈現不同概念和關系，有助于整合和理解課程中的知識。同時，思維導圖也能夠幫助學生建立起整體認知框架，更好地理解知識的結構和內在邏輯，并組織和整理復雜的植物生理學知識。

2.2 直觀結構呈現

“植物生理學”內容廣泛且復雜，包括植物的生長、光合作用、水分運輸等方面。思維導圖可以通過主題、分支和節點的層次結構來組織知識，幫助學生更好地理解各個概念之間的關系和內在邏輯[8]。通過繪制連接線和節點，學生可以清晰地看到不同概念之間的聯系和層次結構，從而更好地理解和記憶課程內容。

2.3 強化記憶效果

思維導圖的視覺化表達方式能夠幫助學生更容易地記憶和回顧重要知識點。通過以圖形的形式展示知識點，思維導圖激活了學生的視覺和空間記憶，提升了記憶效果。此外，思維導圖利用圖形、顏色和關聯線等元素進行可視化表達，使得抽象概念和復雜關系變得更加直觀和易于理解，有助于提高學習效果。

2.4 有利于探索思考

思維導圖不僅幫助學生發現“植物生理學”中的關聯和新的觀點，而且鼓勵學生以創造性思維解決問題。思維導圖通過將不同的想法、概念和關聯點以分支的形式展示出來，幫助學生更容易地發現新的關聯和觀點，并且學生可以在思維導圖中添加自己的想法、問題和注釋，促進創造性思維的發展。

2.5 便于復習復盤

思維導圖可作為復習和復盤的工具，學生可以根據思維導圖回顧課程內容，快速復習重點概念和關系，并檢查自己的理解程度。思維導圖的結構和視覺化特點有助于提高復習效率，幫助學生迅速回顧和鞏固所學的知識。

2.6 促進溝通合作

思維導圖可以促進學生的溝通和合作能力。在團隊項目中，使用思維導圖方便學生之間的交流與協作，幫助他們共同完成任務。思維導圖也可用于合作學習和團隊合作的活動，學生可以共同創建思維導圖，通過討論和合作了解和整理知識，從而培養學生的合作和溝通能力。

3 思維導圖在“植物生理學”教學中的具體應用

3.1 植物的呼吸作用章節應用

思維導圖在整理課程大綱方面非常有效。通過以圖形化方式組織主要概念、關鍵點和子主題，可以幫助學生清晰地了解整個課程的結構和內容概要。

植物的呼吸作用是“植物生理學”課程中較為重要且知識點較多的一個章節，只依靠零散的記憶方式顯然無法牢固記憶知識點。通過思維導圖的方式，學生可以將呼吸作用這一章節劃分為若干部分，將這些串聯后作為主線，進行條理清晰的梳理。從呼吸作用的概念及生理意義出發，學生可以進一步繪制與之相關的知識點分支，包括呼吸代謝途徑、電子傳遞與氧化磷酸化、呼吸過程中能量的貯存和利用、呼吸作用的調控、影響因素以及呼吸作用與農業生產等內容。這樣的設計使得學生可以清晰地了解這些概念之間的關聯和邏輯關系，同時鼓勵學生根據自己的理解對知識點進行整理劃分，以便更深入地理解植物生理學的知識。除此之外，思維導圖還可以作為學生進一步拓展知識的基礎。通過在呼吸作用的主題下添加附屬的分支，學生可以更深入地探索相關概念和領域，如呼吸作用的調節機制、呼吸作用與環境因素的關系等。這有助于學生更全面地理解和應用所學的知識。這種思維導圖的設計能夠幫助學生在學習過程中建立起知識點之間的聯系和邏輯關系，提高他們對植物呼吸作用的掌握和理解。

3.2 在具體知識點間的應用

學生可以使用思維導圖，以分支的形式展示不同植物生理學概念、關鍵詞和相關信息，并圍繞某一概念進行串聯。同時，他們可以通過選擇合適的顏色、形狀和線條來突出重點內容，使其更加醒目和易于記憶。例如，學生可以利用不同顏色標記植物生長過程中的關鍵階段，如發芽、生長、開花和結果，從而直觀地展示植物的生命周期。此外，學生還可以使用特殊形狀或符號表示重要的物質交換過程，例如水分吸收、光合作用和氣體交換等，以便更清晰地展示植物內部發生的復雜生理過程。通過使用連接線條，學生可以揭示植物內部的信息傳遞路徑，如激素運輸、信號傳遞和養分分配等。通過創建思維導圖，學生可以更好地理解植物生長和發育的過程、生理反應的機制，并將這些知識應用于實際問題的解決中。這種可視化的方式為學生提供了一個更有趣和有效的學習工具，有助于提升他們的學習成果。

另外，在學生探索植物光合作用的過程中，他們可以創建一個以光合作用為中心的節點，并以分支的方式記錄光合作用的各個階段、關鍵分子和其他的相關概念。通過思維導圖，學生可以使用不同顏色來標記光合作用的不同階段，例如光依賴反應和暗反應。他們還可以使用特殊形狀來表示重要的分子，如葉綠素、光合色素復合物和酶。學生還可以用連接線條展示光合作用中分子之間的相互作用和能量傳遞路徑。這種可視化的方式有助于學生更深入地理解光合作用的整個過程，清晰地看到光能轉化為化學能的步驟，并理解不同分子在光合作用中所扮演的角色。構建思維導圖，可以幫助學生整理、概括和回顧光合作用的關鍵概念和過程，思維導圖以視覺化和圖形化的方式呈現關鍵概念和過程，幫助學生深入學習和應用植物生理學知識。

4 結論與展望

思維導圖作為一種有效的學習工具，在大學課程“植物生理學”中具有重要的應用價值。它可以幫助學生整理和歸納知識，梳理思路，提高對植物生理學知識的理解和記憶效果。此外，思維導圖以圖形化的方式展示概念和關系，有助于學生建立整體認知框架，更好地理解和應用課程內容。同時，思維導圖還可以培養學生的創造性思維和問題解決能力，提升他們的綜合能力。因此，在大學課程“植物生理學”中應用思維導圖是一種值得推廣和研究的教學方法。

思維導圖因其輔助記憶的特性優勢，具有巨大的應用價值和潛力。隨著科技的不斷發展，可以預見思維導圖工具將與其他教學科技進行整合。例如，結合虛擬現實（VR）或增強現實（AR）技術，學生可以通過沉浸式體驗更好地理解植物生理學的概念和過程[9]，獲得更互動、直觀的學習體驗。而通過與協作平臺相結合，使學生能夠在團隊中共同制作和編輯思維導圖，促進學生之間的合作學習和知識分享，提高課程的互動性和學習效果。基于學生的學習數據和反饋，思維導圖工具可提供個性化的學習建議和推薦，并加強對插入圖片、音頻、視頻等多媒體內容的支持，豐富思維導圖的內容和呈現方式。另外，思維導圖工具還可以集成語音識別、自動摘要等智能輔助功能，幫助學生更方便地創建和編輯思維導圖，減少手動操作的煩瑣，并提供更高效的學習體驗。