陳　博　陳　凱　龍　琪

摘 要：介紹了思維地圖的概念及其八種類型，詳細闡述了應用思維地圖開展教學活動的理論基礎。以具體的化學課堂教學設計為例，展望了思維地圖在化學課堂教學中的應用，旨在為國內化學教學中應用思維地圖提供參考，并在應用展望的基礎上得到反思和啟示。

關鍵詞：思維地圖；理論基礎；教學設計；應用展望

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8454（2009）08-0051-04

隨著信息技術的普及推廣和工具軟件的不斷開發(fā)，概念圖與思維導圖已經成為信息時代學科教學中常用的知識可視化工具，它們以圖像的形式將知識信息進行組織、建構，加強學習者對內容的理解和記憶。思維地圖(Thinking Maps)是繼概念圖和思維導圖之后產生的又一種知識可視化工具，在美國興起并在許多國家和地區(qū)被廣泛應用于學科教學。[1] 本文初步應用“思維地圖”開展化學教學活動，希望對國內新課程教學有所啟示。

一、思維地圖簡介

思維地圖是David Hyerle博士在1988年開發(fā)的一種幫助學習的語言工具。[2] 它的開發(fā)建立在語義學、認知心理學等理論基礎之上。惠特學院的Albert Upton和Richard Samson在語義學和認知心理學的基礎上, 共同研究創(chuàng)建了“Upton—Samson”模式，此模式用來促進學生對知識的理解，并提高小組合作解決問題的能力等。David Hyerle以此模式為指導，開發(fā)了思維地圖。

基于對已有理論基礎和大腦接受信息機制的研究，思維地圖分為八種類型，它們分別對應人在思考時的八種基本思維過程。每一種思維地圖都是以基本的認知能力為基礎，正如木匠使用一套工具，八種思維地圖就像八種基本的工具，[3] 在不同的情況下選用適用的工具, 可以提高學習者閱讀、寫作、數(shù)學、邏輯思考等方面的能力。這套工具可以適用于任何一種文化、任何一種語言。

因此，更加確切地說，思維地圖是用來進行建構知識，發(fā)散思維，提高學習能力的一種可視化工具。相對概念圖和思維導圖而言，思維地圖更注重學習能力的培養(yǎng)。

二、思維地圖的類型（見表1）

三、應用思維地圖開展化學教學活動的理論基礎

1.加涅的信息加工模型

美國教育心理學家加涅的信息加工模型指出：“工作記憶”是信息加工過程的一個非常重要的組成部分，“工作記憶”對信息的貯存時間很短，一般只有30秒左右，而且容量極為有限，只有7±2個信息單位，這個數(shù)量又稱為記憶廣度。[5] 由于“工作記憶”的容量有限，顯然不利于長時記憶。利用思維地圖的八種類型圖可將一些零散的知識點構造成相應的知識組塊，形成知識網絡，降低記憶難度的同時拓展記憶容量，也有利于長時記憶。

2.奧蘇伯爾的同化論

建構主義學習理論指出學習是基于學習者的經驗進行意義建構的過程。奧蘇伯爾的同化論認為，新知識與原有知識可以構成三種關系：第一，原有觀念為上位的，新的知識是下位的；第二，原有觀念是下位的，新知識是上位的；第三，原有觀念和新知識是并列的。新舊知識的三種關系就導致了三種形式的學習，即下位學習、上位學習和并列結合學習。[5]思維地圖中的樹型圖或括號圖通過呈現(xiàn)分類或整體與部分之間的關系可幫助學習者實現(xiàn)上、下位形式的學習，而學習者利用橋型圖對知識點進行類比、類推，正是有效地實現(xiàn)了并列結合學習。

3.認知心理學派的知識分類

認知心理學家根據(jù)知識的不同表征方式和作用，把知識分為三類：陳述性知識、程序性知識和策略性知識。思維地圖的應用是為了促進知識的學習，根據(jù)知識的分類，思維地圖在不同知識類型中起到不同的作用，從而提高學習者對三類知識的習得能力，促進知識的理解、轉化等。主要表現(xiàn)在如下三個方面。

（1）加強對陳述性知識的理解

陳述性知識是個人有意識地提取線索，因而能直接陳述的知識。在化學教材中，這類知識主要用來回答某種化學物質有哪些化學性質、某個實驗體現(xiàn)哪些反應原理等問題，一般通過理解和記憶獲得。思維地圖中的圓圈圖、起泡圖主要用來描述事物、表達概念，說明事物“是什么”，有什么特點。例如學生在學習了氨氣的性質之后，即可通過繪制起泡圖(如圖1)對有關氨氣的知識進行優(yōu)化組織，加強記憶和理解。

（2）增強向程序性知識的轉化

程序性知識是個人沒有意識地提取線索，只能借助某種作業(yè)形式間接推測其存在的知識，它主要用來解決“怎么辦”的問題，也稱“操作性知識”。除圓圈圖、起泡圖以外，思維地圖的其他類型是促使陳述性知識向程序性知識轉化的催化劑。程序性知識的分析、推理、綜合等思維方式與思維地圖所依據(jù)的基本思維過程相符，思維地圖能夠提高學生對知識的分析、應用能力，從而增強從陳述性知識向程序性知識的轉化。例如在化學實驗中常會出現(xiàn)一些異?，F(xiàn)象，教師可以指導學生繪制“復流程圖”對實驗中造成異?，F(xiàn)象的原因進行分析總結。圖2為測定空氣里氧氣含量的實驗裝置圖。實驗時先用彈簧夾夾住乳膠管，點燃紅磷，伸入瓶中并塞上瓶塞。待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察廣口瓶內水面變化情況。理論上廣口瓶內水面上升應為瓶內空氣體積的1/5，但有時實驗后卻發(fā)現(xiàn)廣口瓶內水面上升明顯小于或大于瓶內空氣體積的1/5。對于此異?，F(xiàn)象，經過分析，可將造成異常現(xiàn)象的原因及結論總匯于復流程圖(如圖3)中。

（3）提高對策略性知識的應用

策略性知識是關于如何學習、如何思維的指示，即如何使用陳述性知識和程序性知識去學習和解決問題的技能、技巧和方法。應用好策略性知識需要解決4個“w”的問題，即所應用的策略是什么(what)，它所適用的范圍(where)以及怎樣(how)和什么時候(when)應用。[5]策略性知識是能力的體現(xiàn)，思維地圖是提高學習能力的工具。思維地圖的選擇和應用是學生掌握策略性知識的縮影，體現(xiàn)學生解決問題的能力。通過提高學生使用思維地圖的能力，能夠提高學生解決問題的能力，從而提高策略性知識的習得。有機推斷題是歷年高考的重點題型，近幾年的考查模式一般為在題面給出一種物質的有機合成路線，但在路線中有1～2個分子的結構式未知，要求學生結合整個合成路線推斷未知物的結構式。對于這種以固定模式出現(xiàn)的試題，教師在平時的教學中可以通過繪制“流程圖”(如圖4)，為學生解此類題提供一定策略和思路，學生經過不斷地練習，便會自然地提高策略性知識的應用。

四、思維地圖在化學課堂教學設計中的應用展望

目前，思維地圖在我國的教學設計中尚未得到應用。筆者以高中化學必修1教材中的內容為例，[6] 嘗試將思維地圖應用于化學課堂教學設計，旨在拋磚引玉，為國內化學教學中應用思維地圖提供參考。

案例（見表2）：

膠體內容的教學可采用“K—W—L”教學策略，此策略用于學生進行課程學習時，可以有效地獲取學生的反饋?！癒”代表確定學生在學習新知識前已經知道了什么，即“Know”；“W”代表學生想知道關于學習主題的什么知識，即“What”；“L”代表知識習得后學生學到了什么，即“Learned”。

1.利用“樹型圖”(如圖5)回憶已學知識，實現(xiàn)“K”階段

在介紹分散系概念的基礎上，借助“樹型圖”引導學生回憶先前所學溶液、濁液的知識，了解他們的掌握情況。并進而引出膠體的概念。

2.講述膠體的概念及性質，利用“圓圈圖”(如圖6)進行知識的發(fā)散學習，實現(xiàn)“W”階段。

通過回憶先前的知識，提出新的問題，引出膠體。激發(fā)學生學習的興趣，了解學生想要獲取什么知識。利用“圓圈圖”將膠體的性質一一列出，使新知識更加一目了然地呈現(xiàn)在學習者面前。

3.列出氫氧化鐵膠體和氯化鈉溶液，要求學生繪制“雙起泡圖”(如圖7)進行對比，找出兩者的相同點和不同點。檢驗、鞏固所學知識，實現(xiàn)“L”階段。

學習膠體的概念和性質后，學生對分散系、溶液、膠體等概念有了新的認識。列出液溶膠和溶液，讓學生根據(jù)兩者的特點進行區(qū)分，利用“雙起泡圖”將兩者區(qū)分開來。

以上是有關膠體內容的一個教學案例，這個案例在“K—W—L”教學策略的基礎上借助三種類型的思維地圖進行教學，包括復習先前知識、學習新知識、鞏固新知識三個階段。每個階段用不同類型的思維地圖，促進學生在原有認知結構的基礎上，將新知識與原有知識建立聯(lián)系，重新進行知識建構，發(fā)散思維，從而提高學習的能力。

五、應用展望的反思與啟示

目前，新課程的化學教材中已多處應用到思維地圖形式表征知識。比如人教版九年級化學教材中在對“原子構成”進行總結時運用了括號圖(如圖8)；高中人教版《有機化學基礎》模塊中在對“有機合成過程”進行介紹時插入了流程圖(如圖9)等。此外，很多教師用書為教師提供教學思路時也常綜合運用了幾種思維地圖?？梢娝季S地圖的形式早已不自覺地滲透到我們的教學中，只是我們對其還未上升到理念化的運用。筆者建議中學一線教師進行教學設計時，可以充分參考教材中提供的思維地圖并根據(jù)教學內容的需要編制一些思維地圖及其拓展圖，為課堂教學服務，使教學過程更富策略性。

思維地圖作為一種用來進行認知的知識可視化工具，每一種類型都是以認知過程和思考技能為基礎。[4] 21世紀的教學工具——“思維地圖”，將其他可視化工具的理論、實踐特征綜合到一起，融合了其他教學工具的優(yōu)點，如思維導圖的發(fā)散思維特征，概念圖的深層認知特點等，成為一種強大的可視化工具。[4] 但它仍不能代替概念圖和思維導圖，每種圖都有其自身的優(yōu)勢而不能被其它取而代之。在教學中需根據(jù)不同的教學內容選用合適的可視化工具，選擇合適的表征方式，有效地將思維地圖、概念圖及思維導圖等工具實現(xiàn)綜合化運用，才能最好地表征知識，使之更高效地為教學服務。

參考文獻：

[1]申靈靈，羅立群.思維地圖及其在美國的應用[J].上海教育科研，2008，(1)：58-61．

[2]History of Thinking Maps[DB/OL].http://www.thinkingmaps.com,2008,8,2.

[3]Explanation of Thinking Maps[DB/OL].http://www.niles-hs.k12.il.us/west/skills/skills/thinkingmaps.pdf,2008,8,2.

[4]David Hyerle.Thinking Maps as a Transformational Language for Leraning[DB/OL]．

http://www.paulchapmanpublishing. co.uk /upm-data/6577_hyerle_ch_1.pdf,2008,8,2.

[5]皮連生.學與教的心理學[M].上海：華東師范大學出版社，2006：98-120．

[6]宋心琦，王晶.普通高中課程標準實驗教科書化學必修Ⅰ[M].北京：人民教育出版社，2006．

（編輯：劉軒）