思维地图类型及其在生物教学中的应用

羊垂功

思维地图是基于语义学和认知心理学基础上帮助学习者学习的一种语言工具。研究表明在知识的学习过程中，使用图像会使学习者对所学内容的印象更深刻，知识的记忆更牢固。思维地图正是以图像的形式对知识信息进行组织和建构，以强化学习者对所学内容的理解和记忆，进而达到提高学习者学习效率的目的。

1 思维地图的类型

思维地图是学习者用来进行建构知识、培养发散思维和提高学习效率的一种可图视化工具。根据在思考时的八种基本思维过程，思维地图主要分为八种类型：圆圈图、起泡图、双起泡图、树型图、括号图、流程图、复流程图和桥型图（表1）。

2 思维地图应用的理论基础

2.1 知识分类理论

认知心理学与当代信息加工心理学理论认为，知识可以分为陈述性知识、程序性知识和策略性知识。不同类型知识具有不同特点，决定了学习者学习不同知识时涉及到的具体方法不尽相同，也决定了思维地图在不同生物学知识类型中所起的作用也不尽相同。例如，思维地图中的圆圈图、起泡图主要用来描述事物，表达概念和说明事物的特点，它们可以加强学生对陈述性知识的理解；树形图、括号图和流程图有利于学生对程序性知识的理解和转化；双起泡图、复流程图和桥型图有利于促进学生对策略性知识的理解和运用。

2.2 信息加工理论

信息加工学理论认为，人类学习过程是信息不断获得、加工和重整的过程，其中工作记忆是信息加工过程一个非常重要的环节。工作记忆对信息的贮存时间一般只有30 s左右，容量只有5～9个信息模块。因为工作记忆的容量有限，不利于信息的长时记忆，所以合理有效使用思维地图，可将信息加工过程中一些零散的知识构建成比较系统的知识组块，进而形成知识网络，降低记忆难度的同时，拓展了记忆的容量，最终有利于长时记忆的形成。

2.3 知识同化理论

同化学说理论认为，新知识与原有旧知识可以构成三种关系，即原有观念为上位，新知识为下位；原有观念为下位，新知识为上位；原有观念和新知识平行并列。新旧知识的三种关系导致了三种形式的学习，即下位学习、上位学习和并列结合学习。思维地图中的树型图和括号图通过呈现对知识的分类或整体与部分之间的关系有利于学习者实现上、下位知识的学习，而利用桥型图对知识点进行类比和类推，能有效地实现并列结合学习。

3 思维地图在生物教学中的应用

3.1 使用圆圈图优化生物概念教学

生物概念是中学生物学科知识的基础，是生物课程内容的重要组成部分。通常，学生对生物概念的学习经常出现以偏概全、主体界限不清的毛病。例如，对酶概念的学习，学生主要关注酶由活细胞产生、酶具有催化作用，绝大多数是蛋白质，少数是RNA这个方面，而忽略了其主体“有机物”这一概念的核心点。如果在概念的教学中使用思维地图中的圆圈图，就可以很好地克服这一现象。教师在圆圈中心写下核心词汇酶，在圆外写下与此概念相关的所有信息（图1），则学生对此概念的全面掌握即可迎刃而解。

3.2 使用双起泡图优化细胞基本结构教学

细胞基本结构的教学是《必修1·分子与细胞》重要组成部分，随着学习知识的深入和所学结构的增多，对于相应结构的理解和记忆也逐渐成为学生学习生物的负担。教师在授课过程中，如果恰当利用气泡图对细胞基本结构的教学进行优化，必将会加深学生对这一组块知识的理解和记忆。例如讲述细胞膜相关内容时，可以绘制气泡图来降低记忆难度，拓宽记忆容量（图2）。

3.3 使用双气泡图优化易混知识点的教学

中学生物学习中会遇到很多意义相近的知识点，它们既有共性又存在差异，学生学起来比较容易混淆。在具体教学中，如果教师利用思维地图中的双气泡图，把这些易混淆知识的相同点和不同点进行对比，既方便教师教学，又易于学生辨析。例如对于DNA和RNA的比较就可以用双气泡图进行优化（图3）。

4 使用树形图优化知识结构的教学

树形图的使用在优化生物知识结构教学中显得尤其重要。生物学科的特点之一就是知识点比较零碎，每个知识点都会产生很多分支，如果巧妙绘制树形图，就会使生物知识结构明显，条理清晰，有利于学生对知识的掌握。例如在糖类教学中，教师可以绘制树形图进行教学（见图4）。

5 利用括号图优化组成细胞化合物的教学

括号图的使用在人教版普通高中课程标准实验教科书中已开始使用。例如在《必修1·分子与细胞》中讲解组成细胞的化合物时，教材就使用了括号图（图5）。

这种括号图的使用在描述化合物的种类时显得比较直观、简洁，便于学生对相关知识的理解和记忆。

3.6 使用流程图优化生物产品生产知识的教学

流程图可以很方便、简洁地说明事件发生的顺序、过程和步骤。这在中学生物教学实践中用来优化生物工程、生物产品生产过程等方面独具优势，流程图已经在人教版普通高中课程标准实验教科书中开始使用。例如在《选修3·现代生物科技专题》“蛋白质工程崛起”一节，在描述蛋白质生产过程时，教材就使用了流程图（图6）。

3.7 使用复流程图优化实验题的分析与推理

生物实验题通常都要求学生依据不同实验现象（结果）进行分析、推理。教师可以引导学生绘制复流程图对实验异常现象的出现进行分析总结。例如，2014年重庆生物高考卷第29题第（2）问：对于棉铃异常现象的发生，经过分析，可将造成异常现象的原因、分析结果及其推理过程绘制成复流程图（图7）。

3.8 使用桥型图优化知识类比的教学

类比是中学生物学习中不可或缺的内容，用桥形图优化生物知识的类比教学，可以激发学生的思维，对类比的内容进行淋漓尽致的表达。例如，对葡萄糖、脂肪和ATP的关系进行类比时可以绘制桥形图进行优化（图8）。

总之，思维地图的八种类型各有侧重，在生物学科教学中，教师只有结合所讲、所学知识的特点，绘制出适宜的可视化工具，选择合适的表征方式，才能更好地表征知识，发挥其在教育教学中的功效，使学生从中获取更多的信息，取得更好的学习效果。