化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的思維導(dǎo)圖應(yīng)用及反思

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高中化學(xué)的演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)占了比較大的比重。高中學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)和基本能力的掌握，需要在實(shí)驗(yàn)操作動(dòng)手中去感悟。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中引入思維導(dǎo)圖，以圖示、圖解直觀呈現(xiàn)，富有邏輯性地解釋化學(xué)原理，揭示高中化學(xué)知識(shí)各部分之間的聯(lián)系，有助于學(xué)生建構(gòu)高中化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與基本能力的體系。

一、高中課程改革背景下化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的問題

化學(xué)是一門理論與實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)對(duì)理論教學(xué)的支撐性很強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生觀察和實(shí)驗(yàn)的能力，形成實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。高考中與化學(xué)實(shí)驗(yàn)直接相關(guān)的試題也占了比較大的權(quán)重。但由于受種種因素的影響，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍存在著諸多問題。

（一）高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)難以把握，難點(diǎn)不易突破現(xiàn)行高中化學(xué)教材對(duì)各類化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理的理解、掌握以及相關(guān)概念的認(rèn)識(shí)，一直是高中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，因其抽象性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)多、化學(xué)性質(zhì)和現(xiàn)象又具有相似性，學(xué)生學(xué)習(xí)起來很感吃力，多年來在形成性考試、高考中學(xué)生失分率明顯偏高。教學(xué)過程處理重難點(diǎn)的主要方法是：在化學(xué)實(shí)驗(yàn)前布置前置性作業(yè)；在實(shí)驗(yàn)中結(jié)合講授，添加提綱、輔助性表格，幫助學(xué)生對(duì)比理解；在實(shí)驗(yàn)后通過大量的習(xí)題訓(xùn)練來強(qiáng)化認(rèn)知。盡管如此，依然有相當(dāng)一部分學(xué)生不能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，不能得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

（二）變通實(shí)驗(yàn)操作導(dǎo)致高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不到位化學(xué)教師常常變通實(shí)驗(yàn)操作，代替了實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程。由于教學(xué)時(shí)間有限、教師自身實(shí)驗(yàn)操作技能不高等原因，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程往往只是引導(dǎo)學(xué)生閱讀課文內(nèi)容，讀懂教材上的相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)過程；或教師在黑板上、試卷上講化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生記憶實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)論；隨著多媒體設(shè)備不斷進(jìn)入化學(xué)教學(xué)過程，教師在教學(xué)中更愿意使用多媒體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的演示、說明。實(shí)驗(yàn)操作的變通，導(dǎo)致了高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不到位，學(xué)生缺失來自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作過程中的思維啟迪，對(duì)化學(xué)反應(yīng)的原理理解不深，也忽視了學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作能力的培養(yǎng)。

（三）化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建構(gòu)性差化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的教學(xué)過程涉及廣泛，操作過程復(fù)雜，需要嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)原理，分組實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)中的藥品、實(shí)驗(yàn)器材、加熱、水溫、氣壓、電流等實(shí)驗(yàn)條件苛刻，實(shí)驗(yàn)操作的安全性要求高。對(duì)民族地區(qū)絕大多數(shù)中等認(rèn)知水平的高中學(xué)生而言，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課上，認(rèn)真閱讀理解課文，抄寫、記憶化學(xué)反應(yīng)方程式，閱讀反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)操作步驟，按照教師的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)習(xí)思維模仿著老師走，在實(shí)驗(yàn)中觀察反應(yīng)現(xiàn)象，驗(yàn)證課本上的反應(yīng)結(jié)論，再填寫《化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)》，一節(jié)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)就結(jié)束了。由于教師在課堂上沒有向?qū)W生提供反映化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理的整體性認(rèn)知框架的圖表、圖示或圖解，學(xué)生難以了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)與化學(xué)理論之間的邏輯聯(lián)系，認(rèn)知得不到及時(shí)有效的引領(lǐng)，對(duì)于每一操作步驟及其現(xiàn)象反應(yīng)所蘊(yùn)含的道理沒有形成“認(rèn)知圖式”，大多數(shù)學(xué)生是“只知現(xiàn)象，難明就里”，實(shí)驗(yàn)有不同程度的盲目性。而中等偏下認(rèn)知水平的高中學(xué)生則是“不知現(xiàn)象，不明就里”，沒能把握實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，難以形成知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)之間的認(rèn)知聯(lián)結(jié)，抓不住老師講解實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)和思路，以至于對(duì)實(shí)驗(yàn)過程“一頭霧水”。更有一些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，不知道自己這堂課究竟做了什么，不知為什么要這樣做，不清楚該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論與課文中哪一化學(xué)反應(yīng)方程式存在什么樣的聯(lián)系以及驗(yàn)證了怎樣的化學(xué)原理，“不知其然，也不知其所以然”。如此，民族地區(qū)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建構(gòu)性差，學(xué)生習(xí)得的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)零散，難以形成清晰的邏輯思路，化學(xué)原理的理解也不到位，沒有形成良好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)意識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣。思維導(dǎo)圖的教學(xué)認(rèn)知作用，能在較大程度上解決高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問題。

二、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維導(dǎo)圖設(shè)計(jì)

（一）思維導(dǎo)圖的特點(diǎn)思維導(dǎo)圖是由托尼•布贊（TonyBuzan）在20世紀(jì)60年代中期提出的一種提綱、圖表、圖示或圖解。它作為促進(jìn)認(rèn)知思維的輔助工具，通過二維空間的方式（平面式）呈現(xiàn)，屬于建構(gòu)主義教學(xué)論關(guān)于“認(rèn)知圖式”的又一種表述。思維導(dǎo)圖的設(shè)計(jì)，從一個(gè)中心主題開始，對(duì)彼此間有關(guān)聯(lián)的分支主題進(jìn)行信息分層、分類管理，依照某一邏輯性聯(lián)系，有序呈現(xiàn)出來，逐步擴(kuò)展、向邊緣延伸，最終建立起一個(gè)有序的發(fā)散思維圖式，對(duì)思維演繹過程進(jìn)行定向式記錄。同時(shí)，思維導(dǎo)圖使用圖畫、顏色等信息刺激，協(xié)調(diào)左右腦功能，展示出系統(tǒng)、完整的思維方式，對(duì)學(xué)習(xí)者有著很好的理解、記憶、認(rèn)知鞏固等作用；采用關(guān)鍵詞、線條、圖例等技法，勾畫出思維過程、信息的分類與聯(lián)系，大大增強(qiáng)了知識(shí)的梳理和邏輯排序。從知識(shí)表示的能力看，思維導(dǎo)圖呈現(xiàn)的是一個(gè)思維過程，是知識(shí)和思維過程的圖形化表征，學(xué)習(xí)者可以通過思維導(dǎo)圖迅速掌握整個(gè)知識(shí)架構(gòu)，從而幫助直覺思維的建立，有利于形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)體系，促進(jìn)知識(shí)的遷移。

（二）高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的思維導(dǎo)圖的繪制高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的思維導(dǎo)圖是教師自己整理的，每一思維導(dǎo)圖都有著強(qiáng)化理解、促進(jìn)記憶、整體掌握高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)與技能的作用。不同教師依據(jù)自身的化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能水平，以及對(duì)教育學(xué)、心理學(xué)、傳播學(xué)等學(xué)科原理的掌握程度，所繪制的思維導(dǎo)圖必然存在差異，種類數(shù)量也不盡相同。例如：例如，關(guān)于“苯分子及其實(shí)驗(yàn)”思維導(dǎo)圖的繪制，可以這樣呈現(xiàn)：（1）把中心主題“苯分子”的圖例（或分子式、或中文名稱）放在圖案中心；（2）從中心開始向四周畫幾個(gè)分支：分子結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、基本來源、用途（衍變?nèi)ハ颍┑?個(gè)分支，是為一級(jí)分支，作為第一階；（3）每個(gè)一級(jí)分支分別標(biāo)上基礎(chǔ)知識(shí)、基本操作、實(shí)驗(yàn)部分；（4）在每個(gè)一級(jí)分支上再做二級(jí)分支，例如在“化學(xué)性質(zhì)”這一分支上，又分出：燃燒、取代反應(yīng)、加成反應(yīng)這3個(gè)二級(jí)分支，是為第二階，并且在每一個(gè)分支上用關(guān)鍵詞或圖例（如“燃燒”實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)方程式、實(shí)驗(yàn)反應(yīng)物、生成物、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等），表示該二級(jí)概念的主干內(nèi)容，也可采用自然線條（如曲線或直線）表示；（5）以同樣的方法，再以三級(jí)分支、四級(jí)分支向四周畫線和添寫內(nèi)容……至此，關(guān)于“苯分子”的思維導(dǎo)圖就繪制完畢了。思維導(dǎo)圖繪制可使用自己喜歡的符號(hào)或繪畫表達(dá)，也可以用箭頭把相關(guān)的分支內(nèi)容聯(lián)系起來，建立知識(shí)的橫向、縱向聯(lián)系，形成完善的知識(shí)體系，體現(xiàn)個(gè)性化。

三、應(yīng)用思維導(dǎo)圖開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的反思

教學(xué)調(diào)研表明，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)思維導(dǎo)圖是一種策略性教學(xué)方式，對(duì)于促進(jìn)民族地區(qū)高中學(xué)生的認(rèn)知能力具有潛在教學(xué)價(jià)值，但形成該教學(xué)方式并非一帆風(fēng)順。筆者認(rèn)為以下四方面需要引起重視。一是提高實(shí)驗(yàn)動(dòng)手。在思維導(dǎo)圖使用中，要重視實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作，不能因此而忽視化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)作用，在實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上使用思維訪談，效果也更佳，畢竟人的正確認(rèn)知只能從實(shí)踐中來。二是加強(qiáng)師生互動(dòng)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)在使用思維導(dǎo)圖的過程中，教師需要與學(xué)生多溝通，要加強(qiáng)師生、生生之間的交流互動(dòng)并獲得師生雙方認(rèn)同這一教學(xué)組織形式，利用思維導(dǎo)圖搭建師生交流的橋梁，這才有教學(xué)效益。三是前置性作業(yè)繪制。為了促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)建構(gòu)，可以嘗試在課前引導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手繪制思維導(dǎo)圖，再進(jìn)入實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，為開展高效實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂做好鋪墊。四是應(yīng)用于問題解決。要引導(dǎo)學(xué)生將思維導(dǎo)圖應(yīng)用于問題解決，教師需要自我監(jiān)控，提升對(duì)問題的敏感度，發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題，將思維導(dǎo)圖更加廣泛地應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)外的綜合問題的解決。

四、結(jié)語

“一圖勝千字”，“百聽不如一見”。圖是直觀、高效的語義信息，有助于大腦皮層的思維加工機(jī)制的運(yùn)行。思維導(dǎo)圖應(yīng)用于學(xué)生預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)講解、實(shí)驗(yàn)評(píng)估、實(shí)驗(yàn)操作等各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，有助于使學(xué)生在知識(shí)體系中建立清晰的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)“認(rèn)知圖式”，協(xié)調(diào)思維過程，提高學(xué)習(xí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣和自主性。

作者：黨嵐 楊鋼 單位：四川省西昌市第一中學(xué)