思维导图在科技教育中的实践应用

吴 倩

(天津滨海新区塘沽渤海石油一中 天津 300456)

在当前科技竞争激烈的新时代，科技教育已经成为未来人才培养的重要组成部分。它以培养青少年科学精神、科技知识和方法、科技实践能力为目标，对提高青少年的科学素质、全面发展和为国家储备科技人才有着不可替代的作用。它是实施科教兴国和人才强国战略，实现从人口资源大国向人力资源强国转变以及教育改革与内涵发展、推进素质教育目标实现的需要，也是创新型城市建设的根本要求。[1]

科技教育应该成为每个人的终身教育，青少年的科学素养也不是一朝一夕可以形成的。中学阶段开展科技教育活动的关键不在于结果，而在过程。鉴于科技教育的这种特点，它应当有别于普通的课堂教学，不能让传统的教与学过程束缚科技教育，否则其意义将大打折扣。而科技教育意义的实现，不仅在于教师的课程设计上，更在于活动的实施过程中。为了真正解放学生的思想，放飞学生的大脑，可借用思维导图这一工具，为科技教育插上有力的翅膀。

1 思维导图的概念和发展现状

思维导图是由英国著名心理学家、教育家托尼·巴赞创立的，是指学习者对特定主题建构知识结构的一种视觉化表征，是语义网络化的表示方法，是人们将某一领域内的知识元素按其内在关联建立起来的一种可视化语义网络。[2]近些年，随着信息技术和网络技术的发展，关于某一项科学，我们获取的信息越来越多，如何快速理解掌握知识，促进学习者思维的深入和有意义发展，需要一个有效的工具或方法。而思维导图恰好利用大脑学习建构知识的过程，帮助我们达成以上目标。

现今，我国关于思维导图的应用和探索也日益活跃。它以直观形象的方式进行表达和思考，非常接近人的自然思维过程，特别是一些相关软件的开发和应用，更使这种思维方法深受欢迎。许多教师也在尝试利用思维导图对教育中的某些问题进行变革，以提升教与学的效果。而大多数则用于指导学生记笔记、梳理知识体系。其实，思维导图除了可以用来记笔记外，还可以用于制定计划、组织讨论、头脑风暴等很多方面，此类应用十分适用于知识信息量大、形式多样、思维发散的科技教育。以主题为“电脑小游戏的开发”科技教育为例，我们可以看到，思维导图确实可以使科技教育更加高效。

2 在科技教育中利用思维导图的实践探索

信息技术的快速发展，网络资源的日益丰富，使数字化设备在大众层面得以快速普及，这一切使得电脑游戏急速风靡，特别是对于青少年，电脑游戏更是极具吸引力。然而电脑游戏的背后隐藏着哪些科学技术，青少年却知之甚少。在帮助他们揭开这些秘密的过程中，不仅可以使学生学习科学知识，提高科技实践能力，培养科学精神，更可以帮助他们端正对待电脑游戏的态度。

课程采用任务驱动、分组合作、自主探索的方式，在教师的适当指导下，学生自主进行探索。首先，以组为单位，为学生安排学习任务，要求学生在课程结束时完成至少一个电脑小游戏的开发。在这个过程中，学生不仅可以体验电脑游戏开发，从中学习一些程序设计的理论知识，还可以掌握这种自主学习的方法，为终身学习奠定基础。

基于这种模式，课程主要分为 3个部分，即开题、制作和结题，而教师指导将贯穿课程始终。如图 1所示，教师在对课程进行设计时使用思维导图，使课程的思路一目了然，并且可以在课程设计的过程中不断改进，十分方便。

图1 电脑小游戏的开发课程设计Fig.1 Design of small computer game course development

首先是确定分组，学生需要确定组长、组内成员以及分工。使用思维导图进行辅助的科技教育活动，可以将“分组”这个节点拆分给学生进行完善，形成的思维导图如图 2所示。这样，不仅使得组内分工安排一目了然，还表示出了课题进行中各个任务的优先级，为后面制作时间表奠定了基础。

图2 第一组的情况一览Fig.2 Overview of the status in Group 1

分组完成后，各组便开始确定自己游戏的主题，这个过程主要是通过各组的讨论完成。在组长的组织下，各组对于自己的主题进行讨论，并说明自己的理由，即为什么选择该主题；有哪些类似的实例可以证明该主题的可行性等。这个过程，学生可以使用头脑风暴法组织群体决策。头脑风暴法出自“头脑风暴”一词，表示无限制的自由联想和讨论，其目的在于产生新观念或激发创新设想。头脑风暴法是由美国创造学家A·F·奥斯本于1939年首次提出、1953年正式发表的一种激发性思维的方法。[3]图3表示的是第一组同学使用头脑风暴法组织讨论游戏主题的记录。大家围绕着“游戏主题”进行讨论，列举了一系列大家熟悉的电脑游戏，并对各个游戏进行分类，最终得出结论。选择射击类游戏的主题进行设计，使用不同颜色的旗子标志标示出各类游戏主题的选择顺序，即绿色表示可行，黄色为第一备选，红色为第二备选，而黑色为不可行。

图3 第一组确定游戏主题讨论Fig.3 Discussion of game theme in Group 1

接着，学生在教师的指导下，自己制定小游戏的开发计划以及时间表，同样可以使用思维导图来进行，如图4所示。

在各个小组开始自己动手开发小游戏时，大家会发现，游戏开发的过程并不简单。需求分析时，各组仍然会以组长为主导，组织大家进行头脑风暴式讨论。此时，思维导图再次成为讨论时使用的主要工具。以程序设计的理论知识准备为例，如图 5所示，学生使用思维导图，帮助自己快速构建程序设计的知识体系。从图 5中可以看到，很多知识还可以通过附件或者是超级链接的方式，附加在各个节点之后，使空间有限的思维导图表示出十分丰富的内容。

图4 某组制定的计划Fig.4 A plan made by Group X

图5 程序设计知识梳理Fig.5 Summarization of programme design knowledge

最后，在结题时，学生的各种收获同样可以使用思维导图展示出来。其中，学生在进行科学探索过程中搜集到的各种材料以及各种收获，都可以放入思维导图，或者以超级链接的方式嵌入思维导图，甚至可以链接其他的思维导图。

3 结 语

通过以上实例可以看出，在科技教育过程中，思维导图可以帮助我们做设计、写计划、记录讨论、头脑风暴、知识梳理、汇总成果，帮助学生在有限的时间内，在无限的科技海洋中获取最大的养分。这样的科技教育不仅丰富了学生的生活，教会了学生用精彩的视频记录生活的点滴，使他们乐于表达自己的思想，更让学生体会了生活的美好幸福，懂得珍惜。而思维导图的使用过程本身也是一种学习，解放了学生的思想，让学生掌握了这样一种发散思维、激活大脑的工具，也将为学生日后的生活和学习插上有力的翅膀。

［1］ 齐兰芬. 中小学科技教育存在的问题与对策——以某市中小学科技教育情况调查为例[J]. 教学与管理，2012(25)：32-34.

［2］ 史小燕. 思维导图在物理学习中的作用[J]. 数理化学习，2012(9)：10-11.

［3］ 王伟．利用信息技术培养学生创新思维模式的实践[J].网友世界，2013(22)：144.