《应用思维导图优化科学课堂教学效果的实践与研究》.doc

总编号台州市教育科学规划研究课题申报、评审表 课题类别 中学理科 课题名称 应用思维导图优化科学课堂教学效果的实践与研究 课题负责人 潘仁钢 职务（职称）中学一级单 位 天台县实验中学 邮编、地址 台州市天台县人民东路413号 联系电果形式研究报告 完成时间2011年12月 台州市教育科学规划领导小组办公室制应用思维导图优化科学课堂教学效果的实践与研究一、 问题的提出：思维导图(Mind Mapping)是英国著名脑思维学者Tony Buzan 在上世纪70年代所创造，它能提供一种运用图文并重的技巧，开启人类大脑的无限潜能的有效工具。由于思维导图能提升思考技巧，大幅增进记忆力、组织力与创造力，展现个人智力，在一些国家（如澳大利亚、美国、日本等）被应运用于创意的开发与收敛、项目企划、问题解决与分析等方面，对于绩效的提升产生令人无法忽视的功效。它最初是用来代替传统的单调的、不突出重点的线性笔记，但由于思维导图反映了人的自然思维过程，使大脑以天然的协同的方式进行工作，因此，它诞生不久就从简单的个人用途扩展到了家庭学习、教学等各方面，把思维导图用于新课程理念下的科学课堂教学，有着十分重要的意义。（一）课题研究的背景1、落实“减负”的素质教育背景虽然天台县新课程改革已有多年，我们的教师在课堂教学上较之传统的课堂教学模式有了很大的转变，但从根本上说，特别我们这个科学教学，忽视学生主体， “满堂灌”、“填鸭式”教学，学生为 “知识容器”还不是少数。死记硬背、机械性训练太多，造成学生课业负担过重，严重扼杀了学生的学习科学的主动性和创造精神。当前，课堂教学要与时俱进，要将以识记知识为主要目标的课堂教学转变为以方法掌握、思维训练为主要目标的课堂教学已迫在眉睫，今年，我们天台县教育局教研室提出共建实效、活力、和谐、发展的课堂，着眼于学生的终身发展，切实减轻中小学生过重课业负担，全面推进素质教育。思维导图学习的模式是以思维训练为主要手段，目的是有利于提高学生的学习兴趣，实现实效、活力、和谐、发展课堂这一目标。2. 思维导图应用于教学的理论基础2.1 脑科学基础随着脑科学的研究深入，人们认识到人脑的两个半球有不同的分工，左脑负责逻辑，语言，数学等语言性思维，右脑负责抽象，图像，颜色，空间等非语言性思维，由于大多数人习惯以右手为主，这就造成左脑较右脑得到更多的刺激，产生更多的神经突触连接，这种左右脑不平衡的发展和不协调的工作使人脑的思维能力大打折扣。罗杰斯讲“要使整个人投入到学习中去，就要充分发挥大脑左右两半球的整体功能，而不是传统的只重视大脑左半球的开发和利用，思维导图中使用线条、图形、颜色可以使右脑发挥作用，由于仅在思维导图中使用关键词，减轻了左脑负担，使大脑的运转更加合理化。2.2 认识论基础哲学中的认识论，即为关于知识本质和创造新知识的哲学，人一般都会追求知识，正如追求信念一样，而制作一张好的思维导图是一种知识的构建过程，也是一种创作过程，其中包含了不少挑战。 2.3心理学和思维基础思维导图有助于学生进行意义学习。因为进行意义学习需要将已有知识与新学知识相联系，所以要使有意向进行意义学习的学习者能够进行意义学习，当前新学知识必须能与学习者先前知识相联系，思维导图为组织建构知识提供模版和支架。 思维导图好比是一张城市地图，由城市的中央部分，然后一层一层向外扩散，各层之间有主干道连接，同时还有很多小路存在，彼此形成网状发散性连接。思维与图的中央部分是使用者设定的中心主题，它可以是一节课的学习重点，一个复习要点，一个奇异想法，一个演讲的主题等任何一个有待于解决的问题，然后展开无限的想象，在它的外围产生很多相关的不同分支，然后再不断的向外扩散，这就是人脑的自然放射性思维。3课题在国内外的研究历史及现状的文献综述本世纪初广泛地应用于学校课程教学之中。托尼巴赞参与开发的制作思维导图的软件mind manager。思维导图在国外的学科教学中得到广泛而深入的应用，并起到了促进教师和学生发展的作用。如在美国,中小学教师都要求掌握思维导图的使用。从中所提供的教学范例中可以看到许多优秀教师都使用了思维导图,在中国,思维导图运用得还不多,在生命科学学科上的运用就更是屈指可数了。思维导图作为能帮助学生认知的工具,必然会在不久的将来成为广大学生所掌握的优秀学习方法之一. 我国国内近年来已经有相关的公司在进行思维导图软件的制作开发和汉化工作，国内的许多的培训机构和公司也在尝试着使用思维导图作为培训课工具。南京外国语学校、金陵中学、三中、南师大等校于2004年率先在全国开始在学科课程教学中应用思维导图来促进学生学习，提高教学效果，探究教学途径、方法和技术，取得了较理想的效果，特别是学生学习能力、思维方式有了突出的变化，在参加美国SAT11. Chemistry考试的同学取得优异成绩。笔者在中国期刊网中搜索关于思维导图的文献，共检索到20012008年此类文献27篇，可以看出思维导图工具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。此类研究在国外中小学教育改革实践项目中已进行得如火如荼。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课题进行研究和探索。我国台港澳地区有不少学校都在推行思维导图教学，特别是语文教学，如香港卫理中学的何嘉华老师；国内起步较晚，但发展迅猛，河北省唐山市开滦二中的齐伟老师把思维导图应用于物理学中取得了一定的成果，桂林市中山中学一级教师石向东开展了“思维导图”优化教学过程提高思政课实效的课题研究。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的价值已经引起教育工作者，尤其是教育技术研究者的高度关注。上述27篇文献主要从理论角度论述了利用思维导图可以帮助学生作笔记、温习功课， 还可以帮助小组讨论学习，利于知识的创新；如赵国庆，陆志坚的“概念图”与“思维导图”辨析（中国电化教育,2004,8） 和杨凌概念图、思维导图的结合对教与学的辅助性研究（电化教育研究,2006,6）是介绍目前两种思维导图制作软件的使用技巧；王燕Mind mager思维导图在教学中的应用发表于2007年3月中国教育技术装备，黄新辉 杨兰娟的思维导图在远程个性化教学资源设计中的应用发表于2007年3月现代教育科学，杨兰娟思维导图融入小学科学课的教学理念与实践发表上海教育科研,2007 2，在这里我们也看到了一些教育工作者对其在教学中的应用做了大胆的探索与尝试，取得了一定的成果。石 茵的思维导图在初中生命科学教学中的应用发表于科学教育，2008(6) ，梅筱燕思维导图在地理教学教学中的应用发表于新课程研究 2008(9)，戚宝华试论“思维导图”在新课程背景下中学化学教学中的应用发表于化学教学,2007（7）等都极大的鼓舞了我们教师的对思维导图的科研热情。但在科学教学中渗透思维导图的研究目前只有2篇，杨兰娟的思维导图融入小学科学课的教学理念与实践主要以小学生为研究对象。而以思维导图为抓手，培养学生的创造思维方面的文献也只有一篇，此文主要论述了思维导图应用于创造思维培养的理论依据。思维导图在中学科学课堂中优化教学的实践研究到目前为止国内更尚不多见。本课题是以现代认知理论为指导，是素质教育背景下优化科学课堂的有效教学的有益探索，是实现学生全面提高学生的科学素养的具体实践。（二）课程研究的目的和意义科学与人类生活密不可分，它是我们随处可及的知识，但中学科学教材的内容概念多而且彼此间关系复杂，学生学习时经常会因为缺乏条理陷入到思维混乱中去。思维导图规律性强，形式多样，运用思维导图能有利于促进学生发展。本课题主要是解决在新课程背景下特别是模块教学中整合思维导图技术优化课堂教学，如何选择具体采用的方式、途径和手段、目标达成进行评价等。我们认为思维导图被用于优化科学教学会是我们在“减负”背景下对有效教学的有益探索和尝试，会极大的丰富我们的科学课堂。1为提升教学的有效性做了探索性研究思维导图融入中学科学教学，使师生的思维过程以可视化的方式呈现出来，教师能及时了解学生的认知水平、学习动机、学习效率等重要信息，及时调整教学策略，做到有的放矢从而提高教学实效。由此研究得出的教学模式将对科学教学中如何提高教学的有效性具有相当可观的参考价值。2为培养学生创新思维能力提供实验依据科学学习是围绕着一个个主题展开的，每一个主题的学习中，学生通过小组合作制作思维导图，导图真实记录了学生的思维过程，另外课题组对学生的问卷调查与抽样访谈也真实记录了学生在此年龄段的创新思维特点，为今后进一步研究学生的思维特点提供了第一手的实验资料。3为科学教学提供系列丰富个案课题将针对科学中不同的主题与学生的认知特点，组内所有成员群策群力研讨思维导图融入教学的策略，付诸教学实践并及时反思调整，整理有代表性的个案为今后的科学教学提供有价值的参考。4借助思维导图优化科学课堂教学也是新形势下教师专业成长的要求教师要想得到自身专业化的发展，必须抓牢课堂这一阵地。在基础教育中，课堂教学是实施素质教育的主渠道。紧紧抓住课堂教学这一中心环节，结合素质教育之精神，开展和优化教学过程的实践和研究，是素质教育实施的必由之路和关键所在。为了使教学职能得到发挥，落实教与学的功能，使教学相辅相成，并在特定条件下获得教与学的最满意的效果。为此，作为教师的我们就应该在日常教学工作中进行教学优化的探讨、注重自身教学基本素质能力的训练，形成扎实的基本功。课堂教学过程是学生将知识有效地转化为能力的内化过程，是学生在教师指导下，主动地探索，获取知识形成能力的过程。优化课堂教学，对于提高教学效率是何等的重要。而要提高教学效率，就必须在优化教学目标、优化教学结构和优化教学过程、方法上下功夫。在从事科学教学这几年工作中，我深深体会到，教学成败的关键是如何整体优化课堂教学。只有解决了这一问题，我们教师自身才会得到相应的发展。在科学课堂教学中恰当引入思维导图展现学生的思维过程有利于帮助教师了解学生对解决的科学问题在知识技能的准备、学习进度、学习动机上的水平与差异，创设有意义的教学情境，合理配置教学资源，师生、生生积极互动帮助学生模仿课程中解决活动主题的思维方式，点拨学生在此基础上的发散与收敛思维过程、培养创造思维是非常必要的。把思维导图工具用于优化新课程理念下的科学课堂教学，无疑有着十分重要的意义。二课题研究的内容和研究拟解决的关键问题（一）研究内容：1、思维导图在科学各种课型中的教学模式、方法的探索通过共同学习系列教育专著及相关教育期刊资料并定时进行研讨活动,课题组成员领会课堂组织形式的有效途径,同时对思维导图的概念科学界定，为本课题的顺利开展做好理论支撑。2、思维导图在科学教学中的应用策略研究以现代认知理论为依据，组内集体备课，研讨思维导图在教学材料的呈现方式、主题探究活动、教学评价等方面的应用策略，并在教学实验中不断完善。利用一年的时间总结一套有一定参考价值的思维导图融入科学教学的教学案例，并以此提出有一定借鉴价值的思维导图在科学课堂教学的模式。3、教师对教材内容思维导图的研制，并指导学生在科学课堂上熟练运用思维导图进行学习科学知识的策略和方法研究。（二）研究拟解决的关键问题如何在新课程背景下特别是模块教学中整合思维导图技术优化课堂教学，如何选择具体采用的方式、途径和手段、目标达成进行评价等。三研究预期目标（一）对于我们的学生1.使学生了解思维导图的起源、思维方法、应用制作方法；2.掌握绘制思维导图的手段；3.应用思维导图记笔记、写总结、汇报成果.4.以改善学习方式、激发学生的学习兴趣、培养学生的放射性思维能力。5.提高记忆能力和建构生成知识网络，改变过去学生单线思维的状态，增强学生的思维能力，启发学生的联想力和创造力，从而提高学生的学习能力和学习的效率。（二）对于我们的教师1.在教学过程中能借助思维导图这一思维技术，利用思维导图的有关软件，2.通过对众多知识点的自由组合或建构多种方案，培养和训练学生的创新思维，为深化教学方法的改革提供最有力的工具；3.在教学过程中，通过运用思维导图技术，从而提高教学能力和教学效率。四.研究对象和方法（一）研究对象: 我校八年级共有20个班，采用的是平行分班，为开展本次研究，我们将申请教导处安排两位教师共同承担教学任务，分别负责实验班与对照班的教学。（二）研究方法:1、文献法：通过查阅各类资料、图书、刊物、著作等，分析比较得出结论。2、网上查询法：互联网上查询有关材料和信息，解决有关问题。3、教学实验研究法：组内探讨思维导图在科学教与学中的实施策略并付诸行动。 4、学生行为观察与调查、抽样访谈法5. 设置实验班和对照班进行研究6、经验总结法五.研究过程及步骤本课题具体研究过程分四步：（一）理论准备阶段：文献研究、理论学习 2010年11月1填写“台州市教科研课题申报、评审表”2查阅资料、订阅杂志、开展研讨，寻找课题研究的理论依据，了解为什么用“思维导图”能优化课堂教学，进行课题前期论证3制定相关的研究计划及进程，召开课题组成员会议，布置分工，明确各人工作任务。制定阶段计划。4组织课题组研究人员认真学习课改理念、初中科学课程标准及解读、思维导图的理论及制作技巧、教学测量与评价等课题必备的理论知识，使课题组成员能在科学理论指导下进行研究，保证课题研究的科学性。（二）研究实践阶段2010、122011、71依据“立足学生发展，提高每一位学生的科学素养”之理念，围绕课题多渠道收集资料，并将所学理论运用到日常教学中，加深对思维导图的理解，积累经验。2定期开展课题组活动，交流体会，共同探讨解决在教学中出现的问题。为了提高教学的有效性，我们科学组将对开展一年多的“七嘴八舌”论长短教研活动的基础上，加强思维导图在科学教与学中的实施策略研讨，探索思维导图在板书、学生小组学习、主题探究等各方面融入教学的方法与途径。3集体备课，开设教学研究课，交流研讨，一起研究并尝试思维导图在不同课型中（复习课、新授课、习题课）的运用，并指导学生自己动手完成思维导图的构建。成果形式：中期报告、学生作品，教师论文（三）.反思调整阶段2011、82011、11阶段性反思在实施过程中的得失，调整教学策略1.反思调整，开展策略研究，评估研究成果。经常性召开课题研究例会，汇总阶段性研究资料，对遇到的不可预见性问题通过对学生的访谈和抽样调查，找出原因及时调整。在八年级科学期末考后进行学生学习效果评估，总结经验形成成果。2.针对某些可以利用“思维导图”来上的课进行集体备课，梳理各个相关的知识点，把他们穿接起来。3针对我们组的大型对外公开课，有成功或者不足之处，成功的课堂教学用书面的形式记载下来并形成经典案例，课后组内进行评课、反思，以促进下阶段的发展。通过不断实践（上课），不断反思（书写案例）来促进教师在自身专业方面的发展。4收集本课题组成员的教学案例、反思和指导学生自己动手完成有关“思维导图”的构建作品和绘制，将教师的优秀案例和学生绘制的有关“思维导图”作品，收集为为本课题研究的原始资料。(四)成果展示阶段 结题论证 2011年12月通过课题认真缜密的规划设计，具体严谨的实践操作，最终写出课题研究报告，形成有参考价值的思维导图融入科学课堂教学的新模式。1.收集整理材料、相关的研究资源及发表或获奖的论文。2.攥写课题结题报告，展示收集的素材、教学案例。3.主持人完成结题报告或相关课题论文，迎接课题验收。课题成果：主要以研究报告、论文、案例、电子思维导图等。六.预期成果的形式课题研究旨在信息技术与课程改革条件下，应用现代化手段MindManager在课堂中引入思维导图，提供新的学习和教学方法，激发学生的学习兴趣，培养学生的发散性思维，从而帮助学生主动进行知识建构，提高学习质量。将各学科教材内容用思维导图的形式表现出来，这种“图解”式的教材研制可以说是一种创新。寻找思维导图在中学科学教学中、在各种课型中运用的模式，为新课程课堂实施和提高教学效率提供创新性和有价值的支持。 1、借助思维导图优化科学教学的结题报告2、思维导图在优化科学教学的相关论文3、在优化科学教学的教学内容的系列电子思维导图4、学生手绘及电子思维导图汇集5、教师手绘及电子思维导图集和资源库6、思维导图优化科学课堂教学的教师的成功的优秀案例七、完成本课题的条件分析及保证措施首先校地处县城，信息来源好，校园内的网络系统已满足本课题研究需要。且学生思维能力活跃，有利于本课题的研究。我校教科研气氛浓厚，是天台县设施一流的龙头学校，硬件条件完全具备，符合本研究的需要。其次对于本课题，我们在组内构思论证至今已有一年多的时间，期间我们阅读了大量相关文献资料，进行了大量的研讨，对课题的理论内涵有较深刻的认识和理解，对课题的内容有比较科学的规划和设计。课题组由学校科学组全体教师参与。还有学校领导对推动现代学校的教育和教学科研工作非常重视，鼓励教师对课堂教学的进行大胆的实践和探索。第三现在很流行多媒体教学，尽管它有很多优点，但我们也注意到，它首先需要大量的投入，其次需要老师花费大量的时间去制作课件，而学生却没有参与进来。我们要实现教育现代化，就不能一味的讲求形式,追求硬件，而应该充分发挥广大教师的主观能动性。而本课题不需要学校重新投入，也不会加重学生的负担，却能调动学生的积极性，因此课题组成员坚信本课题一定能够取得圆满成功。本课题的负责人潘仁钢，多年来一直担任科学学科的教学工作，2007年被评为县教坛新秀，2005年主持市规划课题新时期中学教师工作心理障碍成因及对策研究并顺利结题，参与浙江省十一五中小学教师与校长培训研究立项课题庞国省的新时期年轻班主任与家长沟通、合作的策略研究、陈六雅老师市规划课题科学探究性作业体系的构建研究、县课题农村学校自然科学学习效果多样性评