化学实验教学中的思维导图应用及反思

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高中化学的演示实验、分组实验占了比较大的比重。高中学生对化学学科基础知识和基本能力的掌握，需要在实验操作动手中去感悟。高中化学实验过程中引入思维导图，以图示、图解直观呈现，富有逻辑性地解释化学原理，揭示高中化学知识各部分之间的联系，有助于学生建构高中化学基础知识与基本能力的体系。

一、高中课程改革背景下化学实验教学面临的问题

化学是一门理论与实验紧密结合的学科，实验对理论教学的支撑性很强。实验教学可以提高学生学习化学的兴趣，培养学生观察和实验的能力，形成实事求是、严肃认真的科学态度。高考中与化学实验直接相关的试题也占了比较大的权重。但由于受种种因素的影响，高中化学实验教学仍存在着诸多问题。

（一）高中化学实验的重点难以把握，难点不易突破现行高中化学教材对各类化学实验原理的理解、掌握以及相关概念的认识，一直是高中学生学习化学的重点和难点，因其抽象性强、知识点之间关联多、化学性质和现象又具有相似性，学生学习起来很感吃力，多年来在形成性考试、高考中学生失分率明显偏高。教学过程处理重难点的主要方法是：在化学实验前布置前置性作业；在实验中结合讲授，添加提纲、辅助性表格，帮助学生对比理解；在实验后通过大量的习题训练来强化认知。尽管如此，依然有相当一部分学生不能独立完成实验操作，不能得出相应的实验结论。

（二）变通实验操作导致高中化学实验教学不到位化学教师常常变通实验操作，代替了实验教学过程。由于教学时间有限、教师自身实验操作技能不高等原因，化学实验教学过程往往只是引导学生阅读课文内容，读懂教材上的相关实验原理和实验过程；或教师在黑板上、试卷上讲化学实验，学生记忆实验现象、实验步骤、实验结论；随着多媒体设备不断进入化学教学过程，教师在教学中更愿意使用多媒体进行实验教学的演示、说明。实验操作的变通，导致了高中化学实验教学不到位，学生缺失来自动手实验操作过程中的思维启迪，对化学反应的原理理解不深，也忽视了学生动手实验操作能力的培养。

（三）化学实验教学的建构性差化学实验内容的教学过程涉及广泛，操作过程复杂，需要严格遵循实验原理，分组实验和演示实验中的药品、实验器材、加热、水温、气压、电流等实验条件苛刻，实验操作的安全性要求高。对民族地区绝大多数中等认知水平的高中学生而言，在化学实验课上，认真阅读理解课文，抄写、记忆化学反应方程式，阅读反应原理和实验操作步骤，按照教师的要求进行实验操作，学习思维模仿着老师走，在实验中观察反应现象，验证课本上的反应结论，再填写《化学实验报告册》，一节化学实验教学内容的学习就结束了。由于教师在课堂上没有向学生提供反映化学实验原理的整体性认知框架的图表、图示或图解，学生难以了解化学实验与化学理论之间的逻辑联系，认知得不到及时有效的引领，对于每一操作步骤及其现象反应所蕴含的道理没有形成“认知图式”，大多数学生是“只知现象，难明就里”，实验有不同程度的盲目性。而中等偏下认知水平的高中学生则是“不知现象，不明就里”，没能把握实验教学与理论教学之间的对应关系，难以形成知识点、技能点之间的认知联结，抓不住老师讲解实验的要点和思路，以至于对实验过程“一头雾水”。更有一些学生在实验结束时，不知道自己这堂课究竟做了什么，不知为什么要这样做，不清楚该实验现象结论与课文中哪一化学反应方程式存在什么样的联系以及验证了怎样的化学原理，“不知其然，也不知其所以然”。如此，民族地区高中化学实验教学的建构性差，学生习得的化学基础知识零散，难以形成清晰的逻辑思路，化学原理的理解也不到位，没有形成良好的科学实验意识和实验操作习惯。思维导图的教学认知作用，能在较大程度上解决高中化学实验教学的问题。

二、高中化学实验思维导图设计

（一）思维导图的特点思维导图是由托尼•布赞（TonyBuzan）在20世纪60年代中期提出的一种提纲、图表、图示或图解。它作为促进认知思维的辅助工具，通过二维空间的方式（平面式）呈现，属于建构主义教学论关于“认知图式”的又一种表述。思维导图的设计，从一个中心主题开始，对彼此间有关联的分支主题进行信息分层、分类管理，依照某一逻辑性联系，有序呈现出来，逐步扩展、向边缘延伸，最终建立起一个有序的发散思维图式，对思维演绎过程进行定向式记录。同时，思维导图使用图画、颜色等信息刺激，协调左右脑功能，展示出系统、完整的思维方式，对学习者有着很好的理解、记忆、认知巩固等作用；采用关键词、线条、图例等技法，勾画出思维过程、信息的分类与联系，大大增强了知识的梳理和逻辑排序。从知识表示的能力看，思维导图呈现的是一个思维过程，是知识和思维过程的图形化表征，学习者可以通过思维导图迅速掌握整个知识架构，从而帮助直觉思维的建立，有利于形成认知结构体系，促进知识的迁移。

（二）高中化学实验的思维导图的绘制高中化学实验的思维导图是教师自己整理的，每一思维导图都有着强化理解、促进记忆、整体掌握高中化学实验知识与技能的作用。不同教师依据自身的化学知识结构、化学实验操作技能水平，以及对教育学、心理学、传播学等学科原理的掌握程度，所绘制的思维导图必然存在差异，种类数量也不尽相同。例如：例如，关于“苯分子及其实验”思维导图的绘制，可以这样呈现：（1）把中心主题“苯分子”的图例（或分子式、或中文名称）放在图案中心；（2）从中心开始向四周画几个分支：分子结构、物理性质、化学性质、基本来源、用途（衍变去向）等5个分支，是为一级分支，作为第一阶；（3）每个一级分支分别标上基础知识、基本操作、实验部分；（4）在每个一级分支上再做二级分支，例如在“化学性质”这一分支上，又分出：燃烧、取代反应、加成反应这3个二级分支，是为第二阶，并且在每一个分支上用关键词或图例（如“燃烧”实验的反应方程式、实验反应物、生成物、实验现象等），表示该二级概念的主干内容，也可采用自然线条（如曲线或直线）表示；（5）以同样的方法，再以三级分支、四级分支向四周画线和添写内容……至此，关于“苯分子”的思维导图就绘制完毕了。思维导图绘制可使用自己喜欢的符号或绘画表达，也可以用箭头把相关的分支内容联系起来，建立知识的横向、纵向联系，形成完善的知识体系，体现个性化。

三、应用思维导图开展实验教学的反思

教学调研表明，高中化学实验教学思维导图是一种策略性教学方式，对于促进民族地区高中学生的认知能力具有潜在教学价值，但形成该教学方式并非一帆风顺。笔者认为以下四方面需要引起重视。一是提高实验动手。在思维导图使用中，要重视实验动手操作，不能因此而忽视化学实验的教学作用，在实验操作的基础上使用思维访谈，效果也更佳，毕竟人的正确认知只能从实践中来。二是加强师生互动。化学实验在使用思维导图的过程中，教师需要与学生多沟通，要加强师生、生生之间的交流互动并获得师生双方认同这一教学组织形式，利用思维导图搭建师生交流的桥梁，这才有教学效益。三是前置性作业绘制。为了促进学生的主动建构，可以尝试在课前引导学生自己动手绘制思维导图，再进入实验教学之中，为开展高效实验教学课堂做好铺垫。四是应用于问题解决。要引导学生将思维导图应用于问题解决，教师需要自我监控，提升对问题的敏感度，发现问题，分析问题，解决问题，将思维导图更加广泛地应用于化学实验教学内外的综合问题的解决。

四、结语

“一图胜千字”，“百听不如一见”。图是直观、高效的语义信息，有助于大脑皮层的思维加工机制的运行。思维导图应用于学生预习、实验讲解、实验评估、实验操作等各个教学环节，有助于使学生在知识体系中建立清晰的高中化学实验“认知图式”，协调思维过程，提高学习化学实验的兴趣和自主性。

作者：党岚 杨钢 单位：四川省西昌市第一中学