（课程与教学论专业论文）思维导图在科学教学中的应用.pdf

思维导图在科学教学中的应用捅妥科学教育更关注科学发现和发明背后的各种内在和外在的动因以及它们对人类发展的促进。因此，它是以体现创新精神和实践能力为核心的、以提高学生科学素养为目的、强调多学科综合、兼容的基础教育，这就需要教师和学生在科学课堂教学中体现这一创新精神。思维导图是一种新型的可视化工具，也是表达放射性思维的图形工具，同时是对大脑放射性思维过程的一种模拟，它能利用其特殊的、具有连贯性的线条结构建立科学概念间的联系。思维导图能有效地将新知识与学生已有的知识联系起来，从而达到科学概念学习的最佳效果。因此，为了体现思维导图在科学教学中的应用价值，我们主要在以下几方面进行探讨：第一，搜集国内外关于思维导图的相关资料，对它的概念、结构、理论基础进行论述。我们主要阐述了思维导图的三大理论支柱脑科学理论、发散性思维理论和创造性思维理论，明确了本研究所基于的理论基础，并在理论的基础上分析思维导图的结构类型，以及每种结构类型的特点、功能和制作方法。第二，在对思维导图进行理论分析的基础上，将其应用于科学教育的多个方面，主要分为科学教学和科学学习两个方面，探讨思维导图在科学课堂教学和改善学生学习策略中的重要作用。其中思、维导图在科学教学中的应用分为课堂教学和教学评价两个方面。课堂教学应用以s t s 教育和社会性科学议题( s s i ) 的教学为例，探讨思维导图参与下的教学过程，研究思维导图特殊的结构所需要的特殊教学策略。社会性科学议题是美国等一些发达国家在科学教育中广泛使用的教学方式。但在我国，s s i 教学在科学教育中的应用尚无科学成果。因此，将思维导图创造性地应用于s s i 教学，并探索这一策略的应用过程。思维导图在学习中的应用主要表现为促进探究学习的有效进行，提高学生的课堂笔记效率，以及改善学生的科学学习态度。思维导图能将一连串枯燥的信息变成彩色的、易于记忆的图形，吻合大脑处理信息的方式，因此能提高笔记效率，并激发学习的主动性和积极性。通过以上两大方面的分析，可以认为，将思维导图合理地应用于科学教学能够解决当前科学课堂教学和评价体系中的诸多不足，有助于提高科学教学的有效性。科学学习过程中融入思维导图策略，能提高学生课堂笔记的效率，并改善学生科学学习的态度，提升其学习的积极性。态度关键词：思维导图；科学教学；s t s 教育；社会性科学议题；探究学习；t h ea p p l i c a t i o no fm i n dm a pi ns c i e n c et e a c h i n ga b s t r a c ts c i e n c ee d u c a t i o ni sac o n s i s t e n te d u c a t i o n w h i c hi n c l u d e st e c h n o l o g yd e v e l o p m e n t ，m er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns c i e n c ea n dt e c l l l l o l o 既s c i e n c et e c l h l o l o g ya 1 1 ds o c i a lc u l n l r e i te m p h 嬲e so nm ec a u s e so fs c i e n c ed i s c o v e 秽a i l di n v e n t i o n ，a 1 1 da l s oi t s i l i t a t i o nf o r h 啪a l ld e v e l o p m e m s ot h ec e n t e ro fs c i e n c ee d u c a t i o ni si m l o 州o na n dp r a c t i c e ，a n dm ep u r p o s eo fi t i si i i l p 南咖g 咖d e n t s s c i e n t i f i cl i t e r a c y i tr e q u i r e sb o t l lt e a c h e r sa 1 1 ds t u d e n t sh a y em es p i r i to fi r m o v a t i o n m i n dm a pi saf 印l l i ct 0 0 lo fr a d i o a c t i v et l l i n l ( i n g nc 锄c o n t a c ts c i e n t i f i cc o n c e p t sb yu s h gi t ss p e c i a la n d c o h e r e n t s 饥c 眦二m 访dm a pc a i lc o n n e c tn e wk n o w l e d g e 、v i t h 埘o rk 1 1 0 w l e d g ee 舵c t i v e l y s o ，m i n dm a ph a si t sv a l u ei i ls c i e n c et e a c l l i i l g f o c u s i n go ni t ，w e 觚舢f 0 1 l o 丽n gt w 0m a i n a s p e c t s 。f i 吼，c o l l e c tr e l a t i v em a t e r i a lo fm i n dm a pd o m e s t i c 觚do v e r s e a s w 宅d i s c u s si t sc o n c 印t ，s t r u c t u r e 趴dm e o r e t i c 址b a s i s ，觚de x p l i c i tt l l et l l e o r e t i c a lb a s i so fo u rr e s e a r c hs e c o n d ，b 弱eo nt h e 恤0 r e t i c ma 1 1 甜y s i s ，w e 仃yt 0 印p l ym i n dm a pi ns c i e n c ee d u c a t i o n ，e s p e c i a l l yi ns c i e n c ei m p o r t 锄tr 0 1 em i n dm a pp l a y si nt e a c m n gj，l m p r o v m g锄ds c i e n c e1 e a n l i n g w ed i s c u s sn l es c i e n c ec l 弱s r o o mt e a c l l i n ga u l dl e a 删n gs 1 ：r a t e g i e s w et d k es t se d u c a t i o na n ds o c i o s c i e n t i n ci s s u e st e a c h i n ga se x a m p l e s ，d i s c u s s i n gh o wm i n dm a pp l a y sar o l emt l l e ma 1 1 de x p r e s s e si t s 矗m c t i o n so fd i v e r g e n t1 i n h n g s o c i o s c i e n t i f i ci s s u e st e a c h i n gi sap o p u l a rs c i e n c et e a c l l i n gm e t h o di nm a i l yd e v e l o p e dc o u n t r i e s ，b u tn o ty e ti i lc 1 1 i n a s ow e 旬呵t 0d i s c u s sh o wt ou s em i n dm a p sh ls o c i o s 6 i e n t i f i ci s s u e st e a c h i n gt om d k ei tm o r ee 舵c t i v e m i n dm a p s 缸1 c t i o 璐i ns c i e n c e1 e a r r l i n gm a j n l ya r ei m p r o v i n g 也ee m c i e n c yo fi n q u i r yl e 啪i n g ，t i l en o t e se f f i c i e n c ya n dl e 枷n ga t t i t u d eo fs t u d e n t s na l w a y su s e sc o l o r 如lp i c t u r e s 锄dl 毗si i it o 撒a c ts m d 邮，f o c u si i lc l a s s ，锄di i l l p r o v e s 也e i rl e 袖ge n m u s l 踟a c c 。施g t om ea i l 州s 。f m e s e 帆m a i l l 哪c t s ，w e 雠i l k 印p l y 幽dm a pr e a s 。n a b l yi i lm ep r o c e s so f s c i e n c et e a c h i i l ga n dl e a r n i n gc 锄汕粼e 恤瓶c e 1 1 c y。f s c i e n c et e a c l 血g ，雒da l s 。c a n 咖r o v e 枷e n t s 1 e a m i n gh a b i t s u 8 吨m mm a pi i ls c i e n c e1 e a r i l i n gc a ni m p r o v e 龇e m c i e n c y 。fi n q u 哆l e a n 血g ，也en o t e se 丘1 c l e n c y雒dl e 锄i i l ga 位i 饥eo f s 砌e n t s k e yw o r d s ：枷m 印；s c i e n c et e 删n g ；s t se d u c a t i 。n ；s 。c i 。s c i e n t i f i ci s s u e s ；缸她r y1 e a r l l i n g ；a t t i 仉d e山j 一刖舌( 一) 问题的提出2 0 世纪中叶以后，世界各国的神经生理学家、心理学家、分子生物学家、生理心理学家们在前人研究成果的基础上，对人的大脑和神经生理机制进行丰富而又卓有成效的研究，形成了一系列脑科学理论和假说。脑科学研究已被证实是当前教育发展的重要方面，许多学者都预言其将会得到更加长足的进展，为在脑科学与教育科学之间建立新的研究领域和学科门类提供方法和理论的资源。近些年来，随着可视化技术的迅速发展，脑科学研究的进展越来越受到人们的关注，脑科学的研究成果也越来越多地应用于教学领域，不仅为教学理论和教学实践提供了新的解释和理论支持，而且也给教学的变革和理论研究带来了新的冲击。正：是由于脑科学研究成果的引入以及可视化技术的发展，使学习理论的研究逐步建立在现代科学技术和脑科学的基础上。可视化技术由来已久，早在2 0 世纪初期，人们已经将图表和统计等原始的可视化技术应用于科学数据分析当中。随着人类社会的飞速发展，人们在科学研究和生产实践中，越来越多地获得大量科学数据。计算机的诞生和普及应用，使得人类社会进入了一个信息时代，它给人类社会提供了全新的科学计算和数据获取手段，而人们进行科学研究的目的不仅仅是为了获取数据，而是要通过分析数据去探索自然规律。传统的纸、笔可视化技术与数据分析手段低效性，已严重制约着科学技术的进步。随着计算机软、硬件性能的不断提高和计算机图形学的蓬j勃发展，促使人们将这一新技术应用于科学数据的可视化中，信息可视化、知识可视化正是在此基础上不断发展起来的新兴研究领域。e p p l e r & b 咄a r d ( 2 0 0 4 ) 认为知识可视化是在科学计算可视化、数据可视化和信息可视化基础上发展起来的新兴研究领域，应用视觉表征手段，促进群体知识的传播与创新。知识可视化领域研究的是视觉表征在提高两个或两个以上人之间的知识传播和创新中的作用，也就是说，知识可视化指的是所有可以用来建构和传达复杂知识的图解手段。将可视化工具应用于教学中有着十分重要的价西赵国庆，黄荣怀陆志坚知识可视化的理论与方法川开放教育研究，2 0 0 5 ，ll ( 1 ) ：2 3 - 2 7l思维导图在科学教学中的应用值功能。它可以形象地呈现教学内容，帮助学生理清概念，系统化相关主题知识，易于教师讲授，也便于学生理解，从而增强教学效果。把教学材料可视化，可作为一种有效的工具，一种呈现信息的方式，一种解决问题的手段来帮助思考。信息技术的发展以及多媒体和网络的兴起，更是把一个多姿多彩的世界置于学生眼前，可视化工具的重要性日渐明显。2 0 世纪6 0 年代，美国神经生理学家斯佩里( r o g e rw s p e n y ) 和他的学生加拉尼加( b g 蝴e g a ) 一起，进行了著名的“裂脑实验 ，提出了大脑两半球功能分工学说。他们认为：大脑的左右半球以不同的方式进行思维活动：大脑左半球侧重于抽象思维，如语言、逻辑、数学、分析、判断等，主要是以线性方式处理信息；大脑右半球侧重于形象思维，如空间关系、艺术、情感等，主要以视觉空间的非线性方式处理信息。大脑两半球分工说，揭示了大脑两半球功能的不对称性和右半球的许多高级功能，这一研究有力地推翻了左脑优势说，同时也给传统教学提出了巨大的挑战。在传统教学中，从教学目标、课程设置到教学方法都是以左脑的开发为基础设计的，如在教学上，偏重于学生学习阅读、书写和数学运算等理性思维能力的提高，而忽视学生形象思维能力的培养。在教学方法上基本采用言语教学，即教师讲、学生听，并且这种讲授教学基本上是按言语逻辑思维模式进行的，非言语意识和直觉的形象思维一般不被重视。在课程设置上，强调经过严密逻辑推导的知识和严谨的逻辑推导过程，而观察实物、绘图和实验等一般只能作为辅助手段，有时甚至被忽略。因此，脑科学理论用于教学实践，必然会引起教学各方面的深刻变革。在这一理论基础上，英国学者托尼巴赞于1 9 7 0 年代初提出了放射性思维和思维导图的概念。思维导图是一种将放射性思维具体化的方法，它运用图文并重的技巧，把各主题的关系用相互隶属于相关的层级图表现出来，充分运用左右脑的机能，开启人类大脑的无限潜能。如何巧妙地开发和使用大脑的每一个脑细胞及各种技巧成为了研究者和教师急需解决的问题，特别是在科学教学领域。在科学教学中，教师缺乏一种能将零碎的知识与主题联系起来为学生提供广阔科学图景的教学策略，学生也缺乏一种理解科学知识和科学概念，以及概念间关系的学习方法。科学的学科特性需要学生培养发散性思维来进行科学观察、科学实验以及科学概念的学习。随着思维。陈时见，李晓勇论脑科学的发展及其对现代教学的影响【j 】集美大学学报( 教育科学版) ，2 0 0 l ，2 ( 4 ) ：l - 42前言导图策略的不断发展，将思维导图应用于科学教学成为一种趋势。因此，如何巧妙地使用思维导图这一策略，使之更加有效地应用于科学教学成为继续解决的问题。( 二) 文献探讨国内外的科学教育者对科学教学都做了大量的研究，并开发了一系列以促进科学教学和科学学习为基础的教学策略，其中包括一些教学辅助工具的开发。思维导图是由国外教育研究者研发的一种可视化工具，并对这一工具的理论基础以及应用做了深入的研究，形成了一套促进教育发展的教学模式，积累了丰富的教育教学经验。国内研究者也在此基础上进行了相关研究，总的来看，他们的研究主要包含以下几方面：第一，思维导图的理论基础。思维导图的理论基础包括脑科学、发散性思维理论和创造性思维理论。根据国内外关于这三种理论的已有研究成果，可归结为：三点：脑科学是思维导图创造的直接源泉，脑科学的发展将促进思维导图的改善；思维导图是发散性思维的外部表现，是发散性思维的表达；思维导图能使用所有的创造性思维技巧，产生不断增强的思考力。东尼博赞( t 0 n yb u z 锄) 在他的思维导图一书中指出，思维导图是将大脑细胞想象成许多棵树，每个细胞在其分枝上储存相关的信息，用关键性的词语、符号、图画组成的知识网络图。e 蜾罗托兰斯( e p a u lt 0 玎a 【i l c e ) 就创造性思维进行了一系列测试，指出创造性思维中的灵活性是思维导图创造的基础。第二，思维导图的制作。关于思维导图的制作，东尼巴赞在他的思维导图系列著作中做了详细地阐述，包括思维导图的制作原则、制作技巧以及各种制作，、工具的研发。特别是一些软件的开发，主要有i n s p i r a t i o n 软件和东尼博赞公司开发的第一款官方软件一m i n d m 印软件。a v g o u s t o sa 在他的文章中对思维导图的制作工具做了详细的论述，包括各种软件的制作过程。第三，思维导图的应用。思维导图应用的研究主要包含两大方面：思维导图在科学教学中的应用以及思维导图在科学学习中的应用。在这两个方面，国外许多学者都做了相应的研究，包括著名学者r 拜比( r b y b e e ) ，c 汉普顿特纳( c h 锄p t o n t 啪e r ) 等。在他们的著作和论文中，都对思维导图的应用策略和应用技巧做了相应的阐述。东尼巴赞在他的系列著作中还将思维导图应用于3思维导图在科学教学中的应用课堂笔记、阅读等方面，拓展了思维导图作为学习工具的价值。国内研究者将思维导图与课堂教学联系起来，将思维导图作为教学的辅助工具。蔡铁权教授等创造性的将思维导图运用于社会性科学议题的教学，并对其在s t s 教育和探究性学习中的应用也做了相关研究。通过查找国内、国外的文献资料，可以发现，目前国外学者对思维导图的研究已有一定的研究成果以及实践经验，并且随着软件的进一步开发和使用，他们对思维导图的研究将会不断深入，特别是对思维导图的应用研究。相比之下，国内对于思维导图的研究尚处于引进和探索阶段，但研究趋势在不断地增强。利用中国知识资源总库对思维导图的相关文献进行搜索，共搜索到3 8 1 篇相关论文，其中3 1 2 篇期刊论文，5 8 篇硕士学位论文，2 篇博士论文和9 篇重要会议论文，。并且数量不断增长。但从对这些论文的整理分析来看，其研究还仅仅停留在关于思维导图概念、特征以及理论基础的介绍，缺乏将其应用于科学教学的有效的、具体的策略。，为此，在这些已有的文献资料基础上，根据我国当前科学教育的现状以及基础教育课程改革的前景，通过运用思维导图这一创造性的可视化工具，将其与科学教学有效地联系起来，运用其特殊的功能来促进科学教学与科学学习的改革与发展，这样的研究既可行，又极为必要。( 三) 相关概念的界定在本研究中，有五个重要的概念：思维导图( m 础m a p ) 、脑科学、发散性思维、创造性思维以及社会性科学议题( s o c i o s c i e r n i 舶i s s u e s ) 。为了避免不必要的误解以及清楚地叙述本研究的内容，在研究的开始对这些概念进行界定是十分必要的。1 思维导图思维导图，又称心智图，是由英国著名心理学家、教育家东尼巴赞创造出来的一种动态地记录信息和思维的方法，也是表达发射性思维的有效可视化思维工其。它包括文字、数字、符号、线条、颜色、图像等要素，将这些要素合理地组织起来，就能成为一幅具有放射性功能的图形。4前言2 脑科学脑科学，也称神经科学，是用多学科的手段综合研究脑的正常功能和脑疾病机制的一门新的学科，主要研究知脑、保脑和创脑。随着脑科学研究的发展，现代脑科学的研究成果对教育与教学有着重要的启示作用。3 发散性思维发散性思维也称“求异思维 、“扩散思维 或“辐射思维 ，。是一种从不同角度去思考问题，不依常规、寻求多种方法解决问题的思维方式。它是创新思维的重要组成部分，不受限于已有的知识范围，不受传统、固定思维模式的束缚，是一种多向的、立体的和开放型的思维。4 创造性思维创造性思维，它是一种应用独特的、新颖的方式解决问题的思维活动，是人类思维的高级表现形式，我们可以把它理解为一个相对独立的认识阶段，也可理解为融于整个意识过程之中的思维形式。5 社会性科学议题社会性科学议题，是指由当代科学技术的研究与开发所引起的一系列与社会道德观念和社会发展紧密联系的社会性问题。如克隆技术、基因工程、全球气候变暖和可替代性燃料等，以及一些地方性社会性科学议题。( 四) 研究的目的和意义本研究立足于国际思维导图研究的新进展，目的在于通过对思维导图在科学教育中应用的研究，透视思维导图这一可视化工具在科学教育中的重要作用和具体的应用策略，从而为国内关于思维导图的研究和完善科学教育策略提供可借鉴的理论和方法。因此，这一研究具有一定的理论意义和实践意义，主要表现在以下几方面：弥补国内关于作为科学教育策略的思维导图研究的缺失，丰富思维导图的理论和实践研究；丰富思维导图作为教学工具的应用，为思维导图的使用开辟新的领域；为科学教育提供一种新的可视化策略，为科学教学设计、科学教学评价提供一种有效工具；为学生提供一种新的科学学习工具。使学生能5思维导图在科学教学中的应用进行更有效的有意义学习，并能对自己的学习进行评价。因此，将思维导图作为科学教育的一种策略进行研究，不但可以为思维导图开辟新的应用领域，而且可以为科学教育提供一种新的教学和评价策略，具有双赢的意义。( 五) 研究的方法1 文献分析法。运用多渠道，如图书馆、电子阅览室、网络资源专业数据库( 主要包括中国知网、优秀硕博士论文数据库、e r i c 、s p r i i l g e r 、m e d l i n e ) 等，广泛搜集国内外有关思维导图、脑科学、发散性思维、思维导图的各种绘制工具，如m i 删印p e r ，m 硫l m a i l a g e r ，n o v a m i n d 等，以及思维导图在各个领域，特别是科学领域的应用情况，并仔细研读；了解国内关于思维导图的发展情况和趋势、研究动态及相关的研究成果：利用学术会议、个人联系与国外学者交流，及时了解最新的前沿信息和研究进展，为自己的研究打下较扎实的基础。2 定性分析法。运用归纳和演绎、分析与综合、抽象与概括等方法，对获得的各种关于思维导图和科学教育的资料进行思维加工，从而去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里，达到认识事物本质，揭示内在规律，为思维导图在科学教育中的有效运用提供研究基础。6一、思维导图概述自思维导图和基于思维可视化原理的理念引入到教育领域以来，已经在教育教学过程中产生了积极的影响。尤其是基于思维导图的学习过程很好地体现了建构主义学习理论的理念和灵活交互的特征，在国内外中小学科学教育改革实践项目中进行得如火如荼。英国已经把思维导图作为国民中小学的必修课程，新加坡、韩国、日本、德国、美国等国家的教育教学机构也已经开始对该问题进行研究和探索。在我国，目前关于思维导图的研究和应用还处于介绍和引进阶段，但是其潜在的教育应用价值已经引起了教育工作者，尤其是教育技术研究者的高度关注。本文主要是对思维导图在科学教学中的应用做出探索和研究。( 一) 思维导图的定义人类的思维是呈放射性的，进入大脑的每一条信息、每一种感觉、记忆或思想都可作为一个球体表现出来，呈现放射性立体结构。根据大脑思维放射性特点，英国著名心理学家、教育家东尼巴赞( t o n yb 1 】z a n ) 在2 0 世纪6 0 年代发明了“思维导图”，它是一种将放射性思考具体化的方法，是一种动态地记录信息和思维的方法。思维导图和大脑本身的思维方式是统一的，是一种利用大脑语言思维的模式，也只有利用大脑自身的语言来思考问题才能最大程度地激发大脑的联想与创造力。思维导图将进入大脑的某个信息作为思考中心向外发射与其他主题联系起来，而其他主题又可以成为另一个思考中心与更多的主题连结起来，从而形成符合人类思维习惯的思维图式，具有开阔思维、启发创造、帮助记忆和清晰思路的功能。思维导图，又称心智图，是表达发射性思维的有效可视化思维工具，如图1 1 所示。它能够依据全脑的概念，按照大脑自身的规律进行思考，全面调动左脑的逻辑、顺序、语言、数字以及右脑的图像、颜色、空间和想象，使大脑潜能得到充分的开发，不但能促进思维的发展，而且能记录这一发散过程，因此，是。杨丽娜，邹霞，周浩思维导图对个性化教学的启示及其应用价值【j 】现代教育技术，2 0 0 9 ，1 9 ( 3 ) t1 1 9 1 2 l7思维导图在科学教学中的应用对思维过程的导向和记录。思维导图是发散性思维的表达，是人类思维的自然功能，也是打开大脑潜力的万能钥匙。思维导图不仅能够应用于教学，还可以应用于生活的各个方面，通过它改进的学习能力和清晰的思维方式有助于改善人的行为表现。新的思维模式图1 l思维导图的定义图：思维导图有四个基本的特征：1 注意的焦点清晰地集中在中央图像上。思维导图注重图像的力量，因此在使用图像或图形来替代中心概念，相比文字，图像更加容易吸引学生的注意力，激发它们的创造性思维。2 主题作为分支从中央图像向四周放射。思维导图的图形原理就是大脑的神经，每个主题就跟神经一样连接、交错、放射。由主概念到次概念，再到具体的例子，思维导图的主题有层次地表现在中央图像的周围。3 分支由一个关键图像或者印在相关线条上的关键词构成，比较不重要的话题也以分支形式表现出来，附在较高层次的分支上。主题或中心概念可以通过文字来表达，也可以通过图像、图形来呈现，次主题或次要概念也是一样，文字和图像、图形都可以用来表现它们的意义。4 各分支形成一个相互连接的节点结构。思维导图的各分支同大脑的神经一样，交错连接，最大的不同之处就是思维导图的各个分支以及分支下的分支都具有一定的层次关系和水平关系。也就是说，尽管各分支交错连接，但都是有一定结构特征的。o 东尼博赞，巴利- 博赞思维导图【l 、田中信出版社，2 0 0 9 ，3 48一、思维导图概述思维导图除了与概念图一样，可以通过文字来表现主题以外，还可以用色彩、图画、代码和多维度来加以修饰，特别是图像的大幅度使用，可以增强效果，使整个图形更加有趣味，学生在学习过程中也不会觉得枯燥。并且，这些元素反过来也会增强创造性、记忆力，特别有助于对信息的回忆。因此，从以上几个特征我们可以看出，思维导图能帮助学习者区分大脑的存储能力和大脑的存储效率，它会显示出存储能力，也可以帮助学习者实现存储效率。我们知道，有效地存储数据能使记忆力翻倍，同时增强个人的能力。有一个比喻形象地描述思维导图的功能：使用思维导图和不使用思维导图，就像是摆放整齐和不整齐的五金仓库之间的差别，或者是有索引的图书馆和无索引的图书馆之间的差别。( 二) 思维导图的来源和发展思维导图是一种革命性的思维工具，运用图文并重的技巧，把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来，把主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接，思维导图充分运用左右脑的机能，利用记忆、阅读、思维的规律，协助人们在科学与艺术、逻辑与想象之间平衡发展，从而开启人类大脑的无限潜能。东尼巴赞( t 0 n yb u z 卸) 1 9 4 2 年出生于英国伦敦，毕业于英属哥伦比亚大学，先后获得心理学、英语语言学、数学和普通科学等多种学位。他主持的大脑知识讲座已成为西方家喻户晓的节目，在广播、电视及录像节目中大受欢迎。因此，思维导图的发明使东尼巴赞成为世界闻名的“大脑先生”。1 思维导图的由来东尼巴赞在大学时代，在遇到信息吸收、整理及记忆等困难的时候，便前j，、往图书馆寻求帮助，却惊讶地发现没有教导如何正确有效使用大脑的相关书籍资料，于是开始思索和寻找新的思想或方法来解决。东尼巴赞逐渐意识到，随着学术著作阅读量不断增多，对我们思考能力、创造力、记忆力、分析问题的能力和解决问题能力的要求不断提高。在这种压力之下，大脑开始屈服了，它们无法服务于快速增长的知识量。在这种情况下，不仅学习所得越来越少，而且一无所获的情况与日俱增。因此，东尼巴赞开始研究心理学、神经生理学、脑科学等，他需要研究：怎样知道如何学习? 思维的本质是什么? 有哪些最佳的记忆技巧?有哪些培养创造性思维的最佳技巧? 有没有开发新的思维技巧? 等等。东尼巴思维导图在科学教学中的应用赞渐渐发现，人类大脑的每一个脑细胞及大脑的各种技巧如果能被和谐而巧妙地运用，将比彼此分开工作拥有更大的效率。因此，逐渐形成以放射性思考( 脚i 觚tt b i d k i n g ) 为基础的收放自如方式，比如：渔网、河流、人和动物的神经系统、管理的组织结构等。自此，东尼巴赞也开始训练一群被称为“学习障碍者 、“阅读能力丧失 的族群，这些被称为失败者或曾被放弃的学生，很快的变成好学生，其中更有一部分成为同年纪中的佼佼者。1 9 7 1 年东尼- 巴赞开始将他的研究成果集结成书，慢慢形成了发射性思考( l d i a n t 俄m 【i i l g ) 和思维导图( m i i l dm a p ) 的概念。思维导图是大脑放射性思维的外部表现。依据大脑思维放射性特点，东尼巴赞在思维研究领域取得了令世人瞩目的成就。思维导图利用色彩、图画、代码和多维度等图文并茂的形式来增强记忆效果，使人们关注的焦点清晰地集中在中央图形上。思维导图允许学习者产生无限制的联想，这使思维过程更具创造性。，因此，思维导图最初产生的目的并不是为了应用于教学，而是改善记笔记的效率，改善记忆力。传统的笔记法总是使用大堆的文字来记录内容，既浪费了时间，也埋没了关键词，不能有效地刺激大脑，达到记忆的目的，而简洁、效率和积极的个人参与对成功的笔记有至关重要的作用。在传统的草拟和笔记方法成效越来越小的情况下，需要一种可以不断增多回报的办法来改善笔记。为了解决这一问题，东尼巴赞创造了思维导图，试图使用思维导图的结构来改善笔记的效率，从而提高人们的记忆力和创新能力。2 思维导图的发展思维导图是一种实用性很强的可视化工具，由于思维导图具有许多功能优势，因此其应用领域较为广泛。据一项调查显示，思维导图应用最多的领域分别是记笔记、问题解决、知识管理、项目计划釉管理、个人思考和写作。思维导图的这些优势使得其在国外教育领域得到了比较广泛的运用，如澳大利亚、新西兰、英国等国家都将思维导图设为一门必修课，新加坡、日本、韩国等国家也在大力推广思维导图，甚至在中国的香港、澳门、台湾地区，思维导图也得到了广泛的普及和应用。( 1 ) 理论研究的发展相对于国外和境外的发展来说，大陆地区思维导图的应用还刚刚起步，思维导图在2 0 0 0 年前后才真正在国内得以推广。利用中国知识资源总库( 包括中国1 0一、思维导图概述期刊全文数据库、中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库和中国重要会议论文全文数据库) 输入主题词“思维导图”进行搜索，共搜索到3 8 1 篇相关论文，其中3 1 2 篇期刊论文，5 8 篇硕士学位论文，2 篇博士论文和9 篇重要会议论文，并且数量不断增长，如表1 1 所示。表1 11 9 8 5 2 0 l o 年思维导图论文数量图入0、一一幻心。i 一、。 。 。a 。 ； 。 哆彬。_ _ i ，_ t 哈1 9 9 9 年- 2 0 0 4 年初，一些学术研究者发现了思维导图，并积极开展思维导图在教育中的应用研究。2 0 0 0 年王功玲第一次在黑龙江科技信息上发表了：思维导图的理论基础和制作程序，并将思维导图的笔记方法应用于教案编写和课堂教学。2 0 0 1 年徐亮第一次通过认知语言学中的图式理论对思维导图的创造原则从理论上进行梳理，指出“思维的放射性结构打破了语言信息逻辑的线性化模式，更为研究直观自然地反映了关键概念间的合适联系，通过刺激平衡的手段来达到功能平衡的效果，从而成为语言习得者内部信息加工程序的鲜明、重要的外化形式。，2 0 0 4 年2 0 0 8 年，一些专家和学者通过教师信息技术培训将思维导图推广，让更多的一线教师接触、认识和使用思维导图。较早接受培训的教师中，有一部分返回工作岗位之后坚持使用思维导图，并在教学实践中取得较好的效果。通过几个阶段的发展，将会有更多的教师开始认识和使用思维导图，我们，、从目前国内的有关这方面的培训和研究情况可以明显地感觉到这一点。思维导图理论的研究主要包括两方面：本体研究和应用研究。本体研究主要是指对思维导图性质、定义、理论基础等方面的研究，有的将其看作是一种可视的“图形”，而有的则认为思维导图是一种表达“工具 。在理论研究方面，主要是从认知语言学图式理论、建构主义学习理论、知识可视化理论、脑科学理论以及信息技术理论进行研究。思维导图在教学应用方面的论文最多，涉及学科教学。徐亮语言习得神经机制性别差异对优化二语习得策略之启发兼评托尼巴赞的放射性思维导圈原则【j 】外语与外语教学。2 0 0 1 ，6思维导图在科学教学中的应用设计、教学法探索和知识管理领域等各个方面。总体来说，思维导图在教学应用方面的研究，受到概念图研究的影响很大，没有独立的教学过程介绍和教学评价方法，因此，很多人将思维导图与概念图混淆应用。( 2 ) 软件的发展思维导图最初起源于对线形笔记的研究，试图用一种更好的方法来改善笔记的效率，因此逐渐形成了将符号、色彩、线条、文字、图像融于一体的图形笔记法。思维导图的创造过程也是人们进行全脑思维的过程，因此，手工绘制更能体现思维导图的价值。但是，随着信息技术的发展，特别是计算机网络的发展，使其不可能只停留在最初的手工绘制阶段，于是出现了各种制作思维导图的软件，包括1 1 1 s p i r a t i o n 、m i n d m a n a g e r 、m i l l d m a p 等制作软件。h 1 s p i r a t i o n 软件是一款实用的制作软件，它有两个不同的制作界面，可以满足概念图和思维导图制作的需要。此款软件从最初的m s p i r a t i o n6 到现在的i i 印h a t i o n9 ，其功能不断完善，使用更加便捷。h l s p i r a t i o n 软件最大的优势就是其丰富的图像库以及语音提示功能，为使用者提供了便利。m i n d m 姐a g e r 软件是一款典型的思维导图软件，功能相当齐全。m i l l d m a i l a g e r 软件已经有英文、德文、日文、韩文等多个版本，我们目前使用都是英文版本的，这也是制约思维导图在国内发展和推广的一个原因之一o近些年来，已经有许多相关的公司在进行思维导图软件的制作开发和汉化工作，国内的许多培训机构和公司也在尝试着把思维导图作为培训课内容。目前，国内已经有自己的思维导图制作软件_ x m i n d 。删i 1 1 d 有两个版本：捌m和煳i l l dp r 0 。前者是开源软件，并于2 0 0 9 年7 月获得由全球最大开源社区颁发的“最佳教育软件 ，后者则是一款租赁式的收费软件。目前，砌有简体中文、繁体中文、英语、德语以及日语等多个语言版本。相信x m i n d 的出现会为思维导图在国内的发展带来帮助。随着信息技术的迅速发展，思维导图的制作软件会越来越多，功能也会更加完善。( 3 ) 国内研究的不足如果单从思维导图研究论文的数量来看，我们确实感到乐观，但通过分析我们会发现，国内的思维导图研究存在着许多问题，主要有以下几点：( 1 ) 理论创新少，重复多。这是思维导图研究中存在的主要问题，关于思1 2一、思维导图概述维导图本体研究的论文还是停留在对其定义的描述上，对其性质的界定、分类还没有专门的讨论。从现有的文章中我们发现，在2 0 0 6 年虽然产生了1 9 篇文章，但大多都是重复以前的研究，很少有创新价值的文章。因此，虽然思维导图已成为教育研究的热点，但是其理论研究并没有摆脱教学理论的局限。( 2 ) 实践性不强。就现有的思维导图研究论文来看，大部分文章都倾向于理论研究，很少将其应用于教学实践，在实践的基础上进行总结并再次应用于教学。思维导图作为一种新的思维工具，最重要的就是在实践中的应用，通过实践理论实践不断提升其在教育教学中的应用水平。我们的许多理论都只是空谈或泛泛而谈，没有实际应用。因此，东拼西凑的理论无法对思维导图的应用实践提供帮助。( 3 ) 大部分引用国外的研究成果。由于我国对思维导图的研究还处于引进和介绍阶段，所以大部分论文的观点和内容都引自国外的研究成果。当然，除了理论之外，还有思维导图的制作软件，基本都来自于国外的研究。因此，要想真正发挥思维导图的功能，就要在国外研究成果的基础上，结合本国的教育教学特点，使思维导图真正得到应用。，从思维导图产生、发展一再到引进国内，其功能得到了各个领域研究者和使用者的认可。思维导图能提高学生的认知能力、学习能力、理解能力和记忆能力，能帮助师生从新的视角对所学知识进行系统梳理、深化拓展，从而实现对知识的活学活用。在软件方面，技术的发展为思维导图的应用带来了更多的便捷，也取得了实际的效果。当然，无论是思维导图的理论发展还是软件开发，都还有待进一步的研究。( 三) 思维导图的结构类型，、思维导图是一种具有发散性结构的可视化工具，它包括文字、数字、符号、线条、颜色、图像等要素，而这些要素的选择和排列顺序影响一幅思维导图的整体结构类型。根据思维导图的要素和分支类型不同，我们可以将思维导图分为网络型、发散性、文字型和图像型。虽然这四种类型的思维导图在学习、工作中都会使用，但是最基本的思维导图类型是发散型。思维导图在科学教学中的应用1 网络型与发散型，网络型思维导图和发散型思维导图具有一定的相似性，但是一般来说，网络型比发散型思维导图更加复杂。( 1 ) 网络型思维导图网络型思维导图顾名思义就像网络一样四通八达，分支与分支之间相互串联，形成一个复杂的“网络系统。因此，一般来说，网络型思维导图往往应用于比较复杂的内容。以“有效阅读”为例，如图1 2 所示。，图1 2 网络型思维导图从图中我们可以看出，网络型思维导图与网络型概念图一样，分支与分支间存在较多的交叉链接。分支间的连接充分体现了概念的跳跃性和思维的发散性，是培养学习者创造力的有效工具。1 4一、思维导图概述诋图1 3 发散型思维导图( 2 ) 发散型思维导图发散型是思维导图的基本结构类型，是根据大脑的发散性神经创造出来的一种图示形式。每一个分支都像射线一样，向外发射，一个中心可以发散出成千上万的分支，每一个分支又可以发散出成千上万的子分支。这些分支构成了人类大脑丰富的知识结构和存储能力。发散型思维导图的基本结构如图1 3 所示。以“降水 为例，使用m 砌m 印软件制作的发散型思维导图如图1 4 所示。在图中我们可以清晰地看出“降水 的相关概念，如降水的形式、条件、强度、作用等。当然，除了姗n d m 印软件之外，我们也可以使用i n s p i r ：a t i o n 软件制作发散型思维导图，如图1 5 所示。塑植物弋黎璺，、嘎_ ，巾霄釜鸳图1 。4i m i n d m a p 软件制作的发散型思维导图思维导图在科学教学中的应用雪作用形式眷糕嚣f r生态平衡i霸净警充足的水汽，h 震- i _ _ _ 、j中雨大雨3降水锚暴雨j；由翟i条件j气块上升冷却7 碣摩。太暴雨f小雪2凝结核剁降雪厂中雪。飞篓图1 5h 1 s p i r a t i o n 软件制作的发散型思维导图发散型思维导图是最常用的一种思维导图结构类型，它能最大限度地发挥学生的想象力，培养学生的发散性思维。：2 文字型与图像型文字型思维导图和图像型思维导图是按照思维导图的主题呈现类型来分的，如果整幅思维导图的主题是用文字来描述的，那么它就是文字型思维导图。如果整幅图都没有文字，而是用图像来呈现所有的分支主题，那么它就是图像型思维导图。选择哪种类型取决于研究的主题和绘制思维导图的学生年龄。( 1 ) 文字型思维导图文字型思维导图是指整个图中除了线条，就是使用文字描述的主题。无论是思维导图的中央主题还是分支上的次主题，都使用文字来表达，而不存在任何图像，这一特征很像提纲式的图表。但是相比提纲，文字型思维导图更加直观和清晰，如图1 6 所示。1 6一、思维导图概述浮力念的大小与进入深度液体中的主生殴塑固砖黼容罂完全贴合，则孵：。盟：羔亘篁登塞丝!匕后液面如伺变化?压力差法计算方法互匡玉面燮、型图1 6 文字型思维导图每种思维导图类型都有最适合它的制作软件，就文字型思维导图来说，最合适的软件应该是m i l l d m 印p e r 软件。无论是在文字的输入还是分支的排列上，m i n d m a p p e 软件都能进行很好的编排。但是，文字型思维导图一般用于高年级学生，以及教师和广大研究者，对于低年级的学生不太适用。思维导图的最大特色就是以不同的颜色和图像来刺激大脑思维，达到培养创造力的目的，而文字型思维导图并没有完全发挥思维导图的特有功能。因此，不同的研究内容和使用人群应选择不同的思维导图类型。，( 2 ) 图像型思维导图通过翻阅东尼巴赞等人绘制的思维导图我们会发现，大部分图都使用大量的图像来替代文字描述，这也是思维导图的一大特色。图像型思维导图是指使用图像来替代主题和所有分支上的次主题。在整幅思维导图中。除了分支，就是图像。可以说，图像是思维导图的灵魂，没有图像的思维导图会缺乏灵活性和生动性，不能有效地刺激大脑进行发散性思维。因此，几乎所有的思维导图制作软件都会提供丰富的图像库，帮助使用者制作美观、生动的思维导图。图1 7 是由i n s p i r a t i o n 软件制作的一幅图像型思维导图。思维导图在科学教学中的应用图1 7“立体图形”图像型思维导图图1 7 是典型的图像型思维导图，只有图像，没有文字描述。一般来说，低年级的学生，特别是学前儿童会选择使用图像来替代文字，因为对于他们来说，文字描述还不够熟练，图形则更能表达他们的意思。图像型思维导图的唯一一个缺点便是概念间的关系不够明确，很多时候单凭图像并不能完全呈现想要表达的意思。因此，在大多数情况下，我们都会选择文字型和图像型相结合的方式。图像能刺激大脑思维，而文字能精确地表达观点，将两者结合起来才能绘制出完美的思维导图，如图1 8 所示。图1 8 的思维导图比图1 7 更加清晰、明了，而且弥补了文字型思维导图和图像型思维导图各自的缺点，更加全面地发挥思维导图的功能。oo图1 8。立体图形”文字与图像相结合的思维导图1 8思维导图的理论基础思维导图是一种图文并重、注重思维开发的可视化工具，其理论基础主要有三个：脑科学、发散性思维理论以及创造性思维理论。( 一) 脑科学2 0 世纪中叶以后，世界各国的神经生理学家、心理学家们在前人研究成果的基础上，对大脑和神经生理机制进行研究，形成一系列脑科学理论和假说。脑科学研究已被证实是当前教育发展的重要内容，许多学者为在脑科学与教育科学之间建立新的研究领域和学科门类提供方法和理论的资源。近些年来，脑科学研究的进展越来越受到人们的关注，脑科学的研究成果也越来越多地应用于教学领域。一1 大脑的结构和特征人的大脑整个脑髓重量约为1 3 0 q 克，包含1