思维导图在化学教学中的实践探索

2017-04-04张兴涛

化学教学 2017年2期

张兴涛

摘要：利用各级主题相互隶属与相关层级图，在教学中把《有机化学基础》模块中物质的分类、结构与性质之间的关系、有机化学实验、有机物的合成等内容进行整合，并清晰地表示出来，让学生利用思维导图进行《有机化学基础》模块的学习和训练，可以培养学生的发散思维、创新思维，培养学生化学学习品质。指出在使用思维导图时，需注意的几个模糊认识。

关键词：思维导图；有机化学基础；化学教学

文章编号：1005–6629（2017）2–0049–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

思维导图是由英国心理学家、教育家托尼·巴赞（Tong Buzan）在20世纪60年代提出的一种图解形式记笔记的方法，也是表达放射性思维的有效图形思维工具。思维导图运用图文并重的技巧，把各级主题的关系图相互隶属与相关的层级图表现出来，将主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接，充分运用左右脑的机能，在思维过程中协调运作，利用记忆、阅读、思维的规律，协同人们在科学与艺术、逻辑与想象之间平衡发展，从而开启人类大脑的无限潜能[1]。随着现代信息技术的迅猛发展，开发出来多种思维导图软件，并在教学中发挥越来越大的作用。思维导图软件属于现代信息辅助教学（MITAI）的一种形式。现代信息技术辅助教学是计算机辅助教学（CAI）的发展，现代信息技术辅助教学满足了学生个性发展的需要[2]。笔者经过多年使用思维导图软件的教学实践，积累了一些对思维导图的认识和在化学教学实践中的经验，下面以高中化学《有机化学基础》模块为例，对思维导图在化学教学中的应用提供有意义的参考和启示。

1 思维导图的教学实践研究

1.1 明晰有机化合物核心概念之间的关系

有机化合物种类繁多，很多有机物的结构看着比较相似，但在性质上差异较大，如果能理清各种有机物核心概念之间的归属关系，就能简化有机化学学习的容量，降低学习的难度，为《有机化学基础》模块的学习打下了坚实的基础，思维导图可以清晰地呈现出有机化学核心概念之间的关系，以烃类化合物为例（见图1）。

1.2 强化有机物结构与性质关系的认知结构

認知结构是知识结构内化在学习者头脑里所形成的观念的内容和组织[3]。《有机化学基础》模块最核心的内容是有机物的结构与性质的关系，学生利用思维导图中的“联系”功能可以很好地强化有机物的结构与性质关系的认知结构。形成从物质的微观层面理解有机物的组成、结构和性质的联系，形成“结构决定性质”的观念，发展“宏观辨识与微观探析”这一化学学科核心素养，以有机物的官能团和化学性质的关系为例（见图2）。

利用思维导图的“联系”功能，还可以在有机物的结构（官能团）与化学性质的连线上添加所需要的反应物质或反应条件（如图2中酯基、肽键和醛基等）。

1.3 直观展示有机化学实验的装置和化学原理

1.4 指导有机物合成路线的修正和信息获取

有机物的合成是《有机化学基础》模块的重要内容，体现在有机化学理论的学习研究和生产生活实际的需求两个方面，因此有机物合成路线的考查在高考的考查中是重点，也是难点。学生对有机合成路线的设计，最大的困惑是：（1）正确合理的有机合成路线的初步构想。（2）关键反应步骤的反应信息。利用思维导图可以很好地帮助学生解决有机物合成中的这两个困惑，具体做法是让学生把已知的知识、信息，利用思维导图做出部分合成路线，这样的路线虽然是残缺的或错误的，但是是直观的，缺少的或错误的片段就是问题，而且是指向性非常明确的问题，问题解决是思维活动最普遍的形式[5]。因而思维导图在有机物合成路线的推导时，对于激发学生思维活动作用显著。下面以2016年江苏化学高考第20题（5）为例。

化合物H是合成抗心律失常药物的一种中间体，可通过以下方法合成：

根据本题有机合成给出的原料[甲苯和（CH3CO）2O]和合成的最终产物，大部分学生利用思维导图得到下面的初步构想（见图4）。

通过分析构想图，发现在有机合成第二步就出现了与已知相矛盾的错误，且在后面的步骤中也出现了残缺的部分（在教材中没有学习过的有机化学反应）。错误的地方需要否定且进行修正，即苯甲酸不能在临位取代上硝基，而甲苯可以在临位取代上硝基，因此第一步应该进行修正。残缺的部分需要继续获取信息，仔细观察题目给出的化合物H的合成方法中A→B，B→C的反应条件，即可以解决-NO2最终到-NHCOCH3的问题。兼顾考虑已知1，利用思维导图的直观性和递进性可以轻松地得出正确的合成路线（见图5）。

2 思维导图有利于培养学生化学学习品质

（化学）学习品质指能反映学生自己以多种方式进行学习的倾向、态度、习惯、风格等。它不是学生所要获得那些技能，而是学生自己怎样使自己去获得各种各样的技能[6]。托尼·巴赞说图像才是大脑的语言，思维导图的直观性可以帮助学生更高效地提升学习化学的能力。美国教育家布鲁纳认为，教师必须本着这样的目的来帮助学习者：使学习者能够承担起矫正任务。否则，指导的结果只是产生了一种永远依赖教师知识的掌握形式[7]。学生在使用思维导图进行化学学习时，需要有不断创新的想法和有条不紊的修正、整理，这样利于学生的自主学习。思维导图的自由联想和头脑风暴，有助于丰富学生的思维方法（逆向思维法、推理思维法、反证思维法、有序思维法等）和合作学习。绘制成功的思维导图是一个人面对问题的一个全景图，它涉及该问题的各个层面，包括该问题的缘由、对自己的重要性、解决的途径和困难，可以说涉及到所能想到的一切细枝末节。面对这样一幅全景图，极大地提高了学生的观察力[8]。

3 在教学中使用思维导图的注意事项

3.1 避免与概念图、知识网络图等混淆

思维导图不是静态知识点的总结，是人依据大脑的思维活动描绘出的思维图，能呈现人思维活动的过程，可以看出人思维活动的递进性和层次性，可能包含不合理的、甚至是错误的内容。是帮助学生学习过程中不斷创新和修正错误的工具。

3.2 避免使用时形式单一枯燥

思维导图的结构图非常丰富，例如：平衡图、组织结构图、树状图、逻辑图、时间轴图、鱼骨图、矩阵图等形式，还可以插入标注、图标、联系、概要、外框、附件和录音等。展开丰富的思维活动并用思维导图的各种功能呈现出来，这样的思维导图是立体的、彩色的、有声的。

3.3 思维导图的使用不仅仅是教师还有学生

思维导图最大的特点是把思维活动通过图文呈现出来，学生使用思维导图对于教师了解学情有很大帮助。思维导图中的头脑风暴特别适合学生的小组合作学习，能把所有学生的所有想法都呈现出来。

化学是把物质的微观结构、宏观性质、实际应用和化学理论融合的一门自然学科，思维导图除了可以在《有机化学基础》模块教学中很好地应用，在其他化学模块中的教学同样能起到很大的作用。

参考文献：

[1]托尼·巴赞著.叶刚译.思维导图（第一版）[M].北京：北京中信出版社，2009.

[2]吴俊明.关于应用现代信息技术进行教学的几点思考[J].化学教学，2015，（9）：1～5.

[3]奥苏伯尔等著.佘星南，宋钧译.教育心理学：认知观点[M].北京：人民教育出版社，1994：202.