化學實驗教學中的思維導圖應用及反思
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高中化學的演示實驗、分組實驗占了比較大的比重。高中學生對化學學科基礎知識和基本能力的掌握，需要在實驗操作動手中去感悟。高中化學實驗過程中引入思維導圖，以圖示、圖解直觀呈現(xiàn)，富有邏輯性地解釋化學原理，揭示高中化學知識各部分之間的聯(lián)系，有助于學生建構(gòu)高中化學基礎知識與基本能力的體系。
一、高中課程改革背景下化學實驗教學面臨的問題
化學是一門理論與實驗緊密結(jié)合的學科，實驗對理論教學的支撐性很強。實驗教學可以提高學生學習化學的興趣，培養(yǎng)學生觀察和實驗的能力，形成實事求是、嚴肅認真的科學態(tài)度。高考中與化學實驗直接相關的試題也占了比較大的權(quán)重。但由于受種種因素的影響，高中化學實驗教學仍存在著諸多問題。
（一）高中化學實驗的重點難以把握，難點不易突破現(xiàn)行高中化學教材對各類化學實驗原理的理解、掌握以及相關概念的認識，一直是高中學生學習化學的重點和難點，因其抽象性強、知識點之間關聯(lián)多、化學性質(zhì)和現(xiàn)象又具有相似性，學生學習起來很感吃力，多年來在形成性考試、高考中學生失分率明顯偏高。教學過程處理重難點的主要方法是：在化學實驗前布置前置性作業(yè)；在實驗中結(jié)合講授，添加提綱、輔助性表格，幫助學生對比理解；在實驗后通過大量的習題訓練來強化認知。盡管如此，依然有相當一部分學生不能獨立完成實驗操作，不能得出相應的實驗結(jié)論。
（二）變通實驗操作導致高中化學實驗教學不到位化學教師常常變通實驗操作，代替了實驗教學過程。由于教學時間有限、教師自身實驗操作技能不高等原因，化學實驗教學過程往往只是引導學生閱讀課文內(nèi)容，讀懂教材上的相關實驗原理和實驗過程；或教師在黑板上、試卷上講化學實驗，學生記憶實驗現(xiàn)象、實驗步驟、實驗結(jié)論；隨著多媒體設備不斷進入化學教學過程，教師在教學中更愿意使用多媒體進行實驗教學的演示、說明。實驗操作的變通，導致了高中化學實驗教學不到位，學生缺失來自動手實驗操作過程中的思維啟迪，對化學反應的原理理解不深，也忽視了學生動手實驗操作能力的培養(yǎng)。
（三）化學實驗教學的建構(gòu)性差化學實驗內(nèi)容的教學過程涉及廣泛，操作過程復雜，需要嚴格遵循實驗原理，分組實驗和演示實驗中的藥品、實驗器材、加熱、水溫、氣壓、電流等實驗條件苛刻，實驗操作的安全性要求高。對民族地區(qū)絕大多數(shù)中等認知水平的高中學生而言，在化學實驗課上，認真閱讀理解課文，抄寫、記憶化學反應方程式，閱讀反應原理和實驗操作步驟，按照教師的要求進行實驗操作，學習思維模仿著老師走，在實驗中觀察反應現(xiàn)象，驗證課本上的反應結(jié)論，再填寫《化學實驗報告冊》，一節(jié)化學實驗教學內(nèi)容的學習就結(jié)束了。由于教師在課堂上沒有向?qū)W生提供反映化學實驗原理的整體性認知框架的圖表、圖示或圖解，學生難以了解化學實驗與化學理論之間的邏輯聯(lián)系，認知得不到及時有效的引領，對于每一操作步驟及其現(xiàn)象反應所蘊含的道理沒有形成“認知圖式”，大多數(shù)學生是“只知現(xiàn)象，難明就里”，實驗有不同程度的盲目性。而中等偏下認知水平的高中學生則是“不知現(xiàn)象，不明就里”，沒能把握實驗教學與理論教學之間的對應關系，難以形成知識點、技能點之間的認知聯(lián)結(jié)，抓不住老師講解實驗的要點和思路，以至于對實驗過程“一頭霧水”。更有一些學生在實驗結(jié)束時，不知道自己這堂課究竟做了什么，不知為什么要這樣做，不清楚該實驗現(xiàn)象結(jié)論與課文中哪一化學反應方程式存在什么樣的聯(lián)系以及驗證了怎樣的化學原理，“不知其然，也不知其所以然”。如此，民族地區(qū)高中化學實驗教學的建構(gòu)性差，學生習得的化學基礎知識零散，難以形成清晰的邏輯思路，化學原理的理解也不到位，沒有形成良好的科學實驗意識和實驗操作習慣。思維導圖的教學認知作用，能在較大程度上解決高中化學實驗教學的問題。
二、高中化學實驗思維導圖設計
（一）思維導圖的特點思維導圖是由托尼•布贊（TonyBuzan）在20世紀60年代中期提出的一種提綱、圖表、圖示或圖解。它作為促進認知思維的輔助工具，通過二維空間的方式（平面式）呈現(xiàn)，屬于建構(gòu)主義教學論關于“認知圖式”的又一種表述。思維導圖的設計，從一個中心主題開始，對彼此間有關聯(lián)的分支主題進行信息分層、分類管理，依照某一邏輯性聯(lián)系，有序呈現(xiàn)出來，逐步擴展、向邊緣延伸，最終建立起一個有序的發(fā)散思維圖式，對思維演繹過程進行定向式記錄。同時，思維導圖使用圖畫、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，對學習者有著很好的理解、記憶、認知鞏固等作用；采用關鍵詞、線條、圖例等技法，勾畫出思維過程、信息的分類與聯(lián)系，大大增強了知識的梳理和邏輯排序。從知識表示的能力看，思維導圖呈現(xiàn)的是一個思維過程，是知識和思維過程的圖形化表征，學習者可以通過思維導圖迅速掌握整個知識架構(gòu)，從而幫助直覺思維的建立，有利于形成認知結(jié)構(gòu)體系，促進知識的遷移。
（二）高中化學實驗的思維導圖的繪制高中化學實驗的思維導圖是教師自己整理的，每一思維導圖都有著強化理解、促進記憶、整體掌握高中化學實驗知識與技能的作用。不同教師依據(jù)自身的化學知識結(jié)構(gòu)、化學實驗操作技能水平，以及對教育學、心理學、傳播學等學科原理的掌握程度，所繪制的思維導圖必然存在差異，種類數(shù)量也不盡相同。例如：例如，關于“苯分子及其實驗”思維導圖的繪制，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分支：分子結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、基本來源、用途（衍變?nèi)ハ颍┑?個分支，是為一級分支，作為第一階；（3）每個一級分支分別標上基礎知識、基本操作、實驗部分；（4）在每個一級分支上再做二級分支，例如在“化學性質(zhì)”這一分支上，又分出：燃燒、取代反應、加成反應這3個二級分支，是為第二階，并且在每一個分支上用關鍵詞或圖例（如“燃燒”實驗的反應方程式、實驗反應物、生成物、實驗現(xiàn)象等），表示該二級概念的主干內(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，再以三級分支、四級分支向四周畫線和添寫內(nèi)容……至此，關于“苯分子”的思維導圖就繪制完畢了。思維導圖繪制可使用自己喜歡的符號或繪畫表達，也可以用箭頭把相關的分支內(nèi)容聯(lián)系起來，建立知識的橫向、縱向聯(lián)系，形成完善的知識體系，體現(xiàn)個性化。
教學調(diào)研表明，高中化學實驗教學思維導圖是一種策略性教學方式，對于促進民族地區(qū)高中學生的認知能力具有潛在教學價值，但形成該教學方式并非一帆風順。筆者認為以下四方面需要引起重視。一是提高實驗動手。在思維導圖使用中，要重視實驗動手操作，不能因此而忽視化學實驗的教學作用，在實驗操作的基礎上使用思維訪談，效果也更佳，畢竟人的正確認知只能從實踐中來。二是加強師生互動。化學實驗在使用思維導圖的過程中，教師需要與學生多溝通，要加強師生、生生之間的交流互動并獲得師生雙方認同這一教學組織形式，利用思維導圖搭建師生交流的橋梁，這才有教學效益。三是前置性作業(yè)繪制。為了促進學生的主動建構(gòu)，可以嘗試在課前引導學生自己動手繪制思維導圖，再進入實驗教學之中，為開展高效實驗教學課堂做好鋪墊。四是應用于問題解決。要引導學生將思維導圖應用于問題解決，教師需要自我監(jiān)控，提升對問題的敏感度，發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題，將思維導圖更加廣泛地應用于化學實驗教學內(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制的運行。思維導圖應用于學生預習、實驗講解、實驗評估、實驗操作等各個教學環(huán)節(jié)，有助于使學生在知識體系中建立清晰的高中化學實驗“認知圖式”，協(xié)調(diào)思維過程，提高學習化學實驗的興趣和自主性。
作者：黨嵐 楊鋼 單位：四川省西昌市第一中學
