小学科学应用思维导图学习的模型建构与研究

1、小学科学应用思维导图学与教的模型建构与研究一、问题的提出及意义小学科学是一门探究性很强的学科，瑰丽多彩的自然现象，生动直观的科学实验让小 学生在从直观现象、感性知觉到逻辑思维、理性分析的质的飞跃的学习过程中遇到很大的困 难。小学科学新课程实施以来，科学探究学习对于传统的过于注重知识传授的科学教育来说 也的确有拨乱反正作用。但也出现了一些问题，主要表现在：1、重视了学生的动手活动过程，忽视了学生的动脑思维过程。2、重视了探究能力的培养，弱化了科学概念的构建。3、重视了探究能力与概念构建的双螺旋发展，忽视了情感态度价值观的培养。导致许多学生在轰轰烈烈、轻轻松松的探究学习后，感到科学知识零散、繁杂、

2、难记。由于缺乏应有的组织 结构，这种无序状态的、星罗棋布般的科学知识只能在大脑中瞬时贮存，时间一长就会遗忘。因此在科学探究中遇到问题时往往感到茫然不知所措。思维导图可以让复杂的问题变得非常简单，简单得可以在一张纸上画出来，帮助我们从繁杂的信息中迅速找出重点、疏畅思路、发现联系、看清本质。其特点有：类似于大脑神经 元网络分布的图形，让大脑掌握整体内在的联系，同时使一个想法很快而深刻的产生；使用了大脑喜欢的思考方式， 思维导图是多色彩的， 因为大脑不喜欢单调的颜色，它喜欢多彩的思考；强调左右大脑的协调合作。在清晰整理自己思维的过程中，尽量多使用形象的图，愈生动活泼愈好，使用容易辨识的符号， 单一的

3、文字并不是大脑自然适应的思考方式；强调以立体方式思考，将彼此之间的关系显示出来。如在某项目有新要点，可在分支上再继续； 具有强烈的个人色彩，在基本原则相同的前提下，每个人绘制的思维导图有强烈的个人风格。小学科学应用思维导图学与教，在促进学生学会学习、 学会探究，有效建构科学概念等方面有非常积极的作用。（1）思维导图的学与教有利于学生实施自主学习、探究学习和合作学习，促进小组学习和交流；（2）有利于学生从整体上建构和把握科学概念；（3）有利于学生直观表达科学思维，可视化思考，元认知能力的提高。（4）思维导图是人表征知识的经济方式，为高级思维搭建脚手架，培养创新思维。（5）并且可用于科学知识的“生

4、长和移植”， 有利于学生科学概念的意义建构。二、国内外关于同类课题研究综述建构主义认为，学习是基于学习者的经验进行意义建构的过程。教师在课堂教学中如何通过教学设计来引导学生进行意义建构，由英国学者托尼博赞所提出的“思维导图”制作技术，不失为一种将学科内容的学习和学会如何学习结合成整体的有效工具。在国外中小学教育改革实践中进行得如火如荼。在国内，有关思维导图的研究散见于各种期刊和杂志。赵国庆等人对思维导图概念进行了深入的辨析，并对概念图与思维导图进行了区分，并在高校学生选修课的应用中进行了调查研究。齐伟详尽了介绍了绘制思维导图的工具、方法和步骤，并提出教学中的价值：分析和展示教学内容；改革笔记形

5、式，分析知识结构；头脑风暴的工具。韩振国把思维导图应用于复习课给出实例；中小学一线教师在物理、化学、英语等课堂 教学中给出自己应用思维导图的方法和体会。综合分析国内有关思维导图教学研究，重教学应用的理论研究；实践应用研究不足，总结和归纳还不够，很难为教师的实际教学应用给予 有价值的导向。本课题基于这些研究和探索，在分析思维导图的已有理论成果基础上，通过教学跟踪，将思维导图应用于小学科学探究性学习中，在教学设计、实施、反思、研讨等实践操作层面作深入研究，探索科学自主、合作学习、探究学习的模型建构，积累可供学习的案例，为一 线教师提供教学应用参考。三、研究目标1、将思维导图工具应用于小学科学课堂教

6、学，促进教学设计的明朗化，教学内容的系 统化，促进教师专业发展，成为反思型的科学教育实践者。2、基于思维导图的学与教策略的最优化，促进小学生科学思维发展，形成有意义学习 的策略。为学生提供多渠道、多层次的自主、合作、探究的学习机会，真正提高科学素养， 促进全面发展。3、通过本课题研究，探索应用思维导图学与教的自主、合作、探究三种模型的建构，积累课堂教学中应用课例，为广大科学教师提供参考范式。加强农村教育信息化工作， 实现农村教育全面持续发展。四、课题的研究内容小学科学应用思维导图学与教的模型建构研究，是根据现行小学科学教材的具体教学， 应用思维导图学与教的范式研究，把着力点放在科学学习过程中运

7、用思维导图的策略选择 上，（1）师生思维导图绘制能力培养；（2）在教学设计中应用思维导图的策略；（3）小学科学课运用思维导图的教与学的策略；（4）在探究性学习中应用思维导图的课例积累；（5）小学科学课思维导图应用的原则等。提炼课例，让教师看得懂、用得上、见效果。（一）小学科学应用思维导图的教学设计策略科学教学设计是指科学教师为达成一定的教学目标，对教学活动进行的系统规划、安排与决策。从教学指导的基本要素 （学习目标、学习内容、组织有效的学习、学习评价）出发，内容安排顺序要符合学生的认识规律如，由具体抽象具体（应用）由特性一般特殊（应用）。由实践一一理论一一实践（应用）由易一一难，由简一一繁等等

8、。对教 学内容的权重做好主、次安排。提出思维导图在教学指导中的应用策略图示如下：例如：思维亍图=*教学目标设计*教学内容设计教学措施设计一教学评价设计1fr推止并完舊I-J地坪的水小爭科学教学对象小学U年擁谍时1知识与技能厂 m -J： - J-：. / -町己忒姿恍鯨过程与力法黑戈思徐导图并制珅念技巧*龍熟息 运用思錐导图展示JS雖过程井能合惟构悄店血唱U休韻崗押柯学舅的乐.壌养学生爱水能力敎学浪呂兼已独做好的巫醮样用匸列学生淮拥如彩鱼它 和白紙7（二）思维导图的应用策略目前针对思维导图的设计特点而开发的软件很多,但关键在于你能把自己的大脑的思维过程进行可视化的展示， 改变自己的思维方式和思

9、考模式，让自己用一个开放的头脑接受新 鲜的事物，可以是软件，也可以是用手绘，加上色彩，将授课的内容可视化，并帮助学生增强了记忆，其制作方法图示如下:Th2内再町即M卜鴉I4映堆和在思维导图教与学的过程中，关于应用策略我们着重研究两个问题:是何时应用的问题:我们以修订后的教科版三（上）教材为例，例举应用思维导图的学习内容如下:单元课例内容应用阶段目的3大树和小草4观察水生植物大树和小草的比较 水葫芦和狗尾草比较总结阶段总结阶段找出大树和小草的相同和不同 找岀水生植物和陆生植物的异同点四4蚯蚓6金鱼2谁更硬一些3比较柔韧性5材料在水中和沉浮1水2水和食用油的比较3谁流得更快一些4我们周围的空气5空

10、气占据空间吗蜗牛和蚯蚓的比较蚂蚁和金鱼的比较金属的特性塑料的特性木头的特性水的知识水和食用油的比较固体和液体的比较空气的知识水和空气的比较水和空气的比较总结阶段总结阶段 中间环节中间环节总结阶段起始阶段总结阶段总结阶段起始阶段总结阶段总结阶段找出蜗牛和蚯蚓的异同点找岀蚂蚁和金鱼的异同点记录金属的特性记录塑料的特性记录木头的特性把了解的水知识用思维导图表示找出水和植物油的异同点找岀固体和液体的异同点把了解的空气知识用思维导图表示找出水和空气的异同点进一步找出水和空气的异同点中间环节和总结阶段从以上表格分析，思维导图在探究环节中的应用阶段有起始阶段、 三种类型。二是应用的步骤问题：学生对思维导图比

11、较生疏，可以分三步进行教学：1. 走进思维导图用先行组织者理论，引导学生认识、了解思维导图的制作方法和作用， 并让学生尝试绘 制思维导图，产生学习兴趣。时刻关注学生的学习状态一一参与状态、 交往状态、思维状态、 情感状态、注意状态等，尤其关注学生的思维状态，看学生是否具有问题意识，敢于发现问 题、提出问题，发表自己的见解，看学生提出的问题是否有价值，探究问题是否积极主动， 是否具有独创性。把握好参与的时机与效率，提高科学实践、自主探索、合作交流的能力， 激发参与活动的主动程度，好奇心与求知欲。2. 绘制思维导图教师根据教学内容，设计基于思维导图的教学， 学生尝试在课上及课下学习过程中使用 思维

12、导图。教与学做到整体设计，包括教师教学的活动方式，还包括学生在教师指导下学习 的方式，是“教”的方法与“学”的方法的统一。科学学科中思维导图的应用以科学思维的训练为核心，科学思维训练是实现以科学知识传授为中心，转向以科学概念建构为中心的关键所在，训练要探究有意、 有机与有序的有效进行，抓住核心概念，化繁为简，化难为易，揭示规律。3. 互评思维导图适时、适当用现代化教学手段展示教师设计的思维导图或学生（个人、小组）设计的思 维导图，共同讨论，创造更为科学的新思维导图，建构知识网络。（三）小学科学应用思维导图的学与教模型与学习方式对应，应用思维导图教学的过程模型主要有三种：基于个人自主学习的思维导

13、图教学过程模型、集体合作学习的思维导图教学过程模型和探究性学习的思维导图学习过 程模型。（1）个人自主学习的思维导图教学过程模型构建学生个人自主学习的思维导图教学过程模型，如图示：（2）集体合作学习的思维导图教学过程模型构建学生小组合作学习的思维导图教学过程模型，如图示（3）探究性学习的思维导图教学过程模型构建探究性学习的思维导图教学过程模型，如图示思维导囲刨设问逾?陪境 引导学生主动探究问题.包结归纳.冋世拓展合理分组.适时适度白勺 启麦与描导（教师活动、综合性、复杂性，本课题研究在乂寸知炽內容有了进一步 认识.修正课前所绒思 维导區（学生活动）绘制隼体恿维导圉T 产生“举体大脑“ （学主活

14、动）弓虽化练习，侵逬伽识迁穆五、研究的操作措施及做法（一）研究方法鉴于思维导图在小学科学教学的应用有很强的实践性、研究方法上以行动研究为主，以不断改进实践为根本价值，在学习中思考，在思考中实践,在实践中学习理论，用理论研究指导实践的螺旋式发展。在研究手段上通过观察、调查、典型案例描述、追踪研究、反思研究不断深化课题。研究的技术线路为:图（二）实施步骤及预期成果时间步骤主要工作预期成果2010.8-2010.9准备阶段课题论证组织课题研究方案的设计第一手资料收集，科研情报处理，课题的前期论证 和组织。2010.10-2010.12初步探索阶段调查学习者科学学习习惯、学习态度，把握思维导图应用起点

15、；教师运用思维导图进行教学设计并在 科学探究性学习中简单应用。形成调查报告，提出针对性 解决办法；积累思维导图案例。2011.1-2011.9具体实施阶段开展基于思维导图的自主、合作、探究一种学习方式的学习，逐步在课堂中进行实践，验证和改进思 维导图学与教模型，积累课例，提炼策略。积累课例；发表一两篇研究 论文。2011.10-2012.2完善阶段开展调查访谈，发现思维导图学与教模型存在问 题，及时改进；收集实践过程中鲜活的案例。形成阶段总结与反思；经验 在一定范围内推广。2012.3-2012.4总结阶段对研究工作进行回顾、总结、整理、编辑，作出定 性定量分析，在此基础上撰写课题总报告。形成

16、研究报告及相关附件。六、课题研究的条件分析1、本课题负责人是天台县坦头镇小学副校长王锐，小学高级教师。负责或为主参与全国、省级、台州市级教育课题研究 8项，成果获市教育科研优秀成果评比二等奖2次（项）；总结形成的科研论文 2篇获市教科论文评比一等奖，1篇获省教科论文评比二等奖。2、我校关于“思维导图”的研究已有一定基础，本人负责的台州市教科重点课题思维导图在小学科学课堂的应用研究，陈红阳老师负责的市教科规划课题基于层级分析的科学双螺旋发展模式的研究，齐扬浪老师负责的市电教重点课题概念图与信息技术的整合研究，以及学校作为实验单位参与的县小学科学青年教师研修班申报的省教研课题思维导图在小学科学应用

17、的课例研究，均取得了阶段性成果。徐亦胜老师的论文例说思维导图在小学科学课教学过程中的运用在教学月刊小学版 2009年7-8期发表；本人写的思维导图的绘制技术与学习策略与董积宾老师的思维导图在小学科学课中应用的模型建构论文荣获台州市教育科研论文评比一等奖；本人的另一篇论文 小学科学课运用思维导图的教与学的策略获市教研室论文评比二等奖。2009年10月17日，县小学科学青年教师研修班省课题专题研讨活动在我校召开。3、 2010年1月，我校被台州市教科所命名为台州市首批基础教育“思维培育”项目研究基地。现在，学校关于“思维培育”前期研究的成果包括：（1）小学科学师生应用思维导图技能养成。过程可分为基

18、础培训、变式运用、图式展示三个环节；学生能绘制三种不同类型的思维导图：放射基本型、清晰条理型、激活联想型；（2）思维导图的绘制技术要领，分五步，即安放图像、中心开始，发散思维、画出分枝，适当取舍、明确节点，修剪完善、清 晰美观，深入反思、形成风格。教师已基本掌握绘制思维导图技能。（3）按照发展级、完成级、示范级从重点突出、使用联想、构图清晰、个人风格、层次分明等项目制作思维导图评价量表。（4）全校教师掌握了运用思维导图软件制作章节、课时的思维导图的技巧和步骤。4、学校初步形成了基于思维导图的良好科研风气，成为学校的一种文化表象，必将积 淀为学校文化。本课题研究是我校先前课题研究的深化与延续，作为学校期待突破的项目，写入学校五年发展规划，学校在研究人员、时间、