思维导图在“植物生理学”课程中的应用研究

王娟英，曾晓芳，王旭初*

（1.贵州大学农业生物工程研究院 贵州 贵阳 550025；2.贵州大学生命科学学院 贵州 贵阳 550025）

近年来，随着高等教育质量要求提高，大学课程改革势在必行。“植物生理学”作为一门基础课程，在培养学生科学素养和创新能力方面起着重要作用。该课程研究植物生命活动，揭示了植物生长发育和与外界互动的规律。然而，传统的教学方法限制了学生的学习兴趣和知识的综合运用能力[1]。为解决这个问题，思维导图作为一种视觉化学习工具被引入教学中，帮助学生组织和整理知识，激发创造性和批判性思维，促进主动学习和合作学习。许多同行已进行了各种教学改革措施，如以学生为中心的教学模式[2]、问题导入法[3]、混合式教学模式[4]和研讨式教学方法[5]，取得了积极效果。本研究旨在探索思维导图在“植物生理学”课程中的应用，评估其实际效果，并探讨对学生思维能力和创新能力的培养作用。通过本研究，期望为教师在植物生理学课程中提供参考，推动教育教学改革的发展。

1 教学现状

1.1 概念复杂

植物生理学是一个广泛而复杂的领域，涉及许多生物化学和生理学的概念。这些概念包括植物的营养吸收、水分平衡、光合作用、呼吸作用、植物激素等重要的生理过程和机制。对于学生来说，理解这些复杂的概念可能是一项挑战。

1.2 理论与实践的结合不够

“植物生理学”在农业、环境保护和生物技术等实际领域具有广泛的应用价值。然而，目前在教学中虽有配套的实验课程，但由于课时限制、实验场地设备限制等原因，往往难以给予学生足够的实践机会[6]。这导致理论与实践的结合不够紧密，使得学生可能无法了解“植物生理学”在实际应用中的重要性和价值，进而影响了他们对课程知识的应用能力和创新思维的培养。

1.3 缺乏课程互动

传统的教学方法往往偏重于教师的讲授，在这种教学方式下，教师往往扮演着主导角色，注重知识传授，而忽略了学生之间的互动交流。这使得学生难以积极参与，限制了他们对所学知识的深入理解和实际应用能力的培养。

1.4 学生凝练知识点的能力不足

知识点的琐碎性和分散性对学生的知识框架建构造成挑战，教材中有些甚至是提纲式的要点叠加，章节内容衔接缺乏紧密性，导致学生难以自行从教材中进行知识点的提炼和知识体系的系统形成[7]。

2 基于思维导图教学的优势

2.1 帮助概念整合

“植物生理学”课程涉及多个概念和过程，学生需要理解和整合这些概念和原理。使用思维导图可以以图形化的方式呈现不同概念和关系，有助于整合和理解课程中的知识。同时，思维导图也能够帮助学生建立起整体认知框架，更好地理解知识的结构和内在逻辑，并组织和整理复杂的植物生理学知识。

2.2 直观结构呈现

“植物生理学”内容广泛且复杂，包括植物的生长、光合作用、水分运输等方面。思维导图可以通过主题、分支和节点的层次结构来组织知识，帮助学生更好地理解各个概念之间的关系和内在逻辑[8]。通过绘制连接线和节点，学生可以清晰地看到不同概念之间的联系和层次结构，从而更好地理解和记忆课程内容。

2.3 强化记忆效果

思维导图的视觉化表达方式能够帮助学生更容易地记忆和回顾重要知识点。通过以图形的形式展示知识点，思维导图激活了学生的视觉和空间记忆，提升了记忆效果。此外，思维导图利用图形、颜色和关联线等元素进行可视化表达，使得抽象概念和复杂关系变得更加直观和易于理解，有助于提高学习效果。

2.4 有利于探索思考

思维导图不仅帮助学生发现“植物生理学”中的关联和新的观点，而且鼓励学生以创造性思维解决问题。思维导图通过将不同的想法、概念和关联点以分支的形式展示出来，帮助学生更容易地发现新的关联和观点，并且学生可以在思维导图中添加自己的想法、问题和注释，促进创造性思维的发展。

2.5 便于复习复盘

思维导图可作为复习和复盘的工具，学生可以根据思维导图回顾课程内容，快速复习重点概念和关系，并检查自己的理解程度。思维导图的结构和视觉化特点有助于提高复习效率，帮助学生迅速回顾和巩固所学的知识。

2.6 促进沟通合作

思维导图可以促进学生的沟通和合作能力。在团队项目中，使用思维导图方便学生之间的交流与协作，帮助他们共同完成任务。思维导图也可用于合作学习和团队合作的活动，学生可以共同创建思维导图，通过讨论和合作了解和整理知识，从而培养学生的合作和沟通能力。

3 思维导图在“植物生理学”教学中的具体应用

3.1 植物的呼吸作用章节应用

思维导图在整理课程大纲方面非常有效。通过以图形化方式组织主要概念、关键点和子主题，可以帮助学生清晰地了解整个课程的结构和内容概要。

植物的呼吸作用是“植物生理学”课程中较为重要且知识点较多的一个章节，只依靠零散的记忆方式显然无法牢固记忆知识点。通过思维导图的方式，学生可以将呼吸作用这一章节划分为若干部分，将这些串联后作为主线，进行条理清晰的梳理。从呼吸作用的概念及生理意义出发，学生可以进一步绘制与之相关的知识点分支，包括呼吸代谢途径、电子传递与氧化磷酸化、呼吸过程中能量的贮存和利用、呼吸作用的调控、影响因素以及呼吸作用与农业生产等内容。这样的设计使得学生可以清晰地了解这些概念之间的关联和逻辑关系，同时鼓励学生根据自己的理解对知识点进行整理划分，以便更深入地理解植物生理学的知识。除此之外，思维导图还可以作为学生进一步拓展知识的基础。通过在呼吸作用的主题下添加附属的分支，学生可以更深入地探索相关概念和领域，如呼吸作用的调节机制、呼吸作用与环境因素的关系等。这有助于学生更全面地理解和应用所学的知识。这种思维导图的设计能够帮助学生在学习过程中建立起知识点之间的联系和逻辑关系，提高他们对植物呼吸作用的掌握和理解。

3.2 在具体知识点间的应用

学生可以使用思维导图，以分支的形式展示不同植物生理学概念、关键词和相关信息，并围绕某一概念进行串联。同时，他们可以通过选择合适的颜色、形状和线条来突出重点内容，使其更加醒目和易于记忆。例如，学生可以利用不同颜色标记植物生长过程中的关键阶段，如发芽、生长、开花和结果，从而直观地展示植物的生命周期。此外，学生还可以使用特殊形状或符号表示重要的物质交换过程，例如水分吸收、光合作用和气体交换等，以便更清晰地展示植物内部发生的复杂生理过程。通过使用连接线条，学生可以揭示植物内部的信息传递路径，如激素运输、信号传递和养分分配等。通过创建思维导图，学生可以更好地理解植物生长和发育的过程、生理反应的机制，并将这些知识应用于实际问题的解决中。这种可视化的方式为学生提供了一个更有趣和有效的学习工具，有助于提升他们的学习成果。

另外，在学生探索植物光合作用的过程中，他们可以创建一个以光合作用为中心的节点，并以分支的方式记录光合作用的各个阶段、关键分子和其他的相关概念。通过思维导图，学生可以使用不同颜色来标记光合作用的不同阶段，例如光依赖反应和暗反应。他们还可以使用特殊形状来表示重要的分子，如叶绿素、光合色素复合物和酶。学生还可以用连接线条展示光合作用中分子之间的相互作用和能量传递路径。这种可视化的方式有助于学生更深入地理解光合作用的整个过程，清晰地看到光能转化为化学能的步骤，并理解不同分子在光合作用中所扮演的角色。构建思维导图，可以帮助学生整理、概括和回顾光合作用的关键概念和过程，思维导图以视觉化和图形化的方式呈现关键概念和过程，帮助学生深入学习和应用植物生理学知识。

4 结论与展望

思维导图作为一种有效的学习工具，在大学课程“植物生理学”中具有重要的应用价值。它可以帮助学生整理和归纳知识，梳理思路，提高对植物生理学知识的理解和记忆效果。此外，思维导图以图形化的方式展示概念和关系，有助于学生建立整体认知框架，更好地理解和应用课程内容。同时，思维导图还可以培养学生的创造性思维和问题解决能力，提升他们的综合能力。因此，在大学课程“植物生理学”中应用思维导图是一种值得推广和研究的教学方法。

思维导图因其辅助记忆的特性优势，具有巨大的应用价值和潜力。随着科技的不断发展，可以预见思维导图工具将与其他教学科技进行整合。例如，结合虚拟现实（VR）或增强现实（AR）技术，学生可以通过沉浸式体验更好地理解植物生理学的概念和过程[9]，获得更互动、直观的学习体验。而通过与协作平台相结合，使学生能够在团队中共同制作和编辑思维导图，促进学生之间的合作学习和知识分享，提高课程的互动性和学习效果。基于学生的学习数据和反馈，思维导图工具可提供个性化的学习建议和推荐，并加强对插入图片、音频、视频等多媒体内容的支持，丰富思维导图的内容和呈现方式。另外，思维导图工具还可以集成语音识别、自动摘要等智能辅助功能，帮助学生更方便地创建和编辑思维导图，减少手动操作的烦琐，并提供更高效的学习体验。