运用思维导图培养学生科学思维的现状研究
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摘 要：随着新课程改革的推进，“教学过程重实践”已成为其核心原则，普通高中生物学课程标准（2017年版）中也要求培养学生的科学思维这一核心素养。为此采用问卷调查和访谈的方式，对高中生物学教学中运用思维导图培养学生科学思维的现状展开调查研究，从而为一线高中生物教师运用思维导图培养学生科学思维这一教学方法提供有价值的参考，为高中生提供一些学习建议，提高学习效率。
关键词：思维导图;科学思维;教学
在当前需要知识和人才的社会条件下，有一个已经被广泛采纳的观点，即：培养有思想的创新型人才已成为社会发展的新需求。近年来，我国课程与教学的改革更加注重培养学生适应社会发展要求的综合能力，而这一综合能力的落实需要学生具备较高的科学思维水平作为有力支撑。科学思维是生物学核心素养之一，科学思维的培养要通过实现学生“归纳与概括”、“演绎与推理”、“模型与建模”、“批判性思维”和“创造性思维”等能力来实现。[1]在生物学教学中运用思维导图辅助教学一方面可以帮助学生灵活掌握基础知识，提高学生的实践能力，另一方面还改变了以往单一的讲授式教学模式，在培养学生科学思维的同时，还大大提高了学习效率。通过现状调查，探究高中生物学运用思维导图培养学生科学思维的教学现状，有利于贯彻新课程标准理念，同时针对调查结果所呈现出的问题提出相应的建议和策略，以期为一线高中生物教师可以运用思维导图辅助教学提供一些参考，为高中生提供一些学习建议，以便更好的学习。
一、研究对象和方式
文章通过解析生物学新课程标准，结合问卷和访谈的形式展开调查。调查对象主要是济南市区县学校的高一学生和生物学教师，并随机选择每所高中的两位生物学教师进行访谈。问卷收发情况为：学生问卷共发放433份，回收433份，回收率100%，其中有效问卷424份，有效率为97.9%。教师访谈多以实地拜访、电子邮件访谈的方式进行。
二、研究内容
问卷内容为20个客观题。问卷的维度和相应的细目分别为“高中生的生物学学习情况”5题、“高中生对思维导图和科学思维的认识”6题、“高中生对思维导图辅助学习提高其科学思维水平的意愿”5题、“教师运用思维导图辅助教学培养科学思维的情况（学生角度）”2题、“运用思维导图学习的意义和见解”2题。访谈提綱的设计主要是从教师对生物学课程标准的关注，对科学思维的认知入手，分别针对思维导图在教学中的建构和应用现状，科学思维在当前高中生物学教学中的培养情况等问题进行提问。
三、研究结果与讨论
（一）高中生的生物学学习情况分析
有关学生对生物课喜欢程度的调查结果显示：其中有46%的学生非常喜欢上生物课，27%的学生比较喜欢上生物课，21%的学生对于生物课的喜爱程度保持中立的态度，有6%的学生不喜欢生物课。这些数据表明27%的学生在一定程度上对生物课不太感兴趣，可能与目前较为保守枯燥的授课方式有关。涉及到学生学习生物学的动力问题，调查结果显示其中只有3%的学生仅仅是因为生物是考试必考科目而努力学习，32%的学生对于生物学习动力不明确，33%的学生学习生物的原因有一部分是因为其实必考科目，另一部分是其他原因，32%的学生学习生物另有其他原因。由此可见，现在的学生学习生物的思想和动力已经转变，不仅仅是为了考试而学习。
（二）高中生对思维导图和科学思维的认识分析
根据表3-1的具体数据分析学生对于思维导图和科学思维的认识，可知学生对于在生物课堂教学中合理运用思维导图是持有比较积极的态度的，一半以上的学生喜欢生物教师运用思维导图讲解比较抽象的生物学知识，还有一半以上的学生认为在学习生物学知识的过程中，合理的运用思维导图对知识的理解与掌握有很大的帮助。但是大部分学生对科学思维的认识存在一些偏差，不能较好的认识科学思维这一能力在学习中的作用，这可能与教师在课堂教学中未能较好的运用思维导图培养学生科学思维有一定的关联。
（三）高中生对思维导图辅助学习提高其科学思维水平的意愿
学生思维导图辅助学习提高其科学思维水平的意愿，调查结果显示有60%的学生认为教师完全有必要加强思维导图培养科学思维的训练及实践，26%的学生认为有必要，13%的学生不发表意见，1%的学生持有反对意见。在学生运用思维导图辅助学习提高其科学思维水平的应用情况中，仅有3%的学生已将思维导图内化为自己的一种学习工具，在日常学习过程中会灵活运用思维导图;认同这一观点的学生占28%，这部分学生有时会运用思维导图来完成学习任务;极少运用思维导图的学生占39%，不认同这一观点的学生仍有近三分之一。思维导图在学生的学习中运用频率较少，这一方面可能与教师在日常教学活动中使用较少有关，另一方面可能与学生对思维导图和科学思维的认识不足有关。如若教师在不同课型中将绘制思维导图的方法合理运用到实际教学过程当中，这种现状将会得到改善。
（四）教师运用思维导图辅助教学培养学生科学思维水平的情况
图1展示的是具体的调查结果，可以看出生物教师在课堂上偶尔会运用思维导图辅助教学来提高学生的科学思维能力，在课前或课后也会布置一些绘制思维导图的作业鼓励学生去动手操作，巩固基础知识。但是仍有30%的教师从不使用思维导图的方式进行课堂教学，对于学生科学思维水平的培养，教师也大多都采用传统的问题引导、讲授式教学模式进行授课，同时在使用过思维导图的教师中，他们使用的频率也是极低的。根据上述的调查数据分析，可以总结推测出，目前高中生物学教师在教学中运用思维导图来培养学生的科学思维这一方法还没有被大多数教师采纳，思维导图运用频次依然较少，造成这种现状的原因可能有以下几点：生物学科学思维的理念推广较少;教师们缺乏创新精神，仅仅依托于教材内容;在高考和教学任务的压力下，教师没有多余的精力来开拓新的教学方式。
（五）运用思维导图学习的见解 有67.3%的学生喜欢采用思维导图的方式进行自主学习，3.4%的学生不喜欢这种教学方式，这说明大部分学生对于思维导图还是保有一颗好奇心，但也比较依赖于教师，尚不能主动创新自己的学习方式。根据学生对多媒体演示的喜爱程度可知，有66%的学生喜欢教师运用多媒体演示的方式来进行思维导图辅助教学，4%的学生不喜欢这种授课方式，其余30%的学生保持中立的态度。这说明学生在学习的过程中更加倾向于简单接受式的学习方式，不擅于动手绘制，这需要教师在以后加强这方面的工作，培养学生的科学思维能力。
（六）教师访谈结果分析
（1）您是否关注新课标中涉及到的科学思维的相关内容？
生物学课程标准的最新版本是新高考改革的基础，目前各学校都在积极组织学习新的课程标准。被访教师都表示已经关注和学习了新《课标》，并可以大致说出课程标准当中涉及到的有关生物学科学思维的内容，个别老师还清楚的知道生物学科学思维的分类情况。
（2）您是否对生物学科学思维进行过系统的理论研究？怎样学习研究的？
被访教师都表示对于生物学科学思维理论研究比较欠缺，主要还是通过书本和参考资料来进行个人学习。故当前高中生物学教师对生物学科学思维较为陌生，且缺少系统而全面的认知与学习。也反映出学校及教育管理部门对生物学核心素养缺乏重视，极少或没有组织教师参与学习这方面的理论知识，对于科学思维素养的渗透和推广做的不够到位。
（3）您是否在日常的教学中有针对性的运用思维导图来引导和提升学生的科学思维能力？
有部分教师表示会在教学中会有意识的尝试运用思维导图辅助教学，但仅仅是简单知识的学习，也缺乏让学生自主设计建构思维导图的过程，个别老师表示自己虽然有提高学生科学思维的想法，但很少会将这一想法与思维导图辅助教学联系起来。
（4）相对于传统教学，您觉得应用思维导图辅助教学有哪些优势？
被访教师表示相较于传统教学，思维导图辅助教学更有助于学生形成完整的生物学知识体系，准确掌握知识，增强学生的自我效能感，激发创造性和主观能动性;有利于教师提高教学效率，增强教学效果。
（5）您在培养学生科学思维的过程中遇到过哪些困难？您认为学生在运用思维导图的过程中会遇到哪些阻碍？
被访教师们表示在实际教学运用思维导图培养学生科学思维有一定的难度：首先，思维导图辅助教学尚未被大范围普及运用;其次教师的教学任务繁重，且生物学课时较少，高一二年级的教学内容也不适用于高频次的运用思维导图辅助教学;再次学生的学习任务重，基础知识掌握不牢靠，思维导图建构难度较大;最后学生自身的科学思维水平有限，建构能力不足，有时会产生得不偿失的效果。
四、研究结论
基于前文的调查结果分析，再结合笔者的所见所感和所思所悟，现将结论总结如下：
（一）在高一年级运用思维导图辅助教学培养学生科学思维难度较大
综合分析学生问卷和教师访谈的结果，可以得知部分高一生物课堂中运用思维导图进行教学的频次较低，大部分生物课都是采用传统教学方式，生物学科学思维出现频率较低，课堂教学中重视知识教学而忽视能力培养的现象仍然存在。
（二）部分教师缺乏对生物学科学思维的理论认知
当前大部分高中生物学教师对科学思维素养较为陌生，学校及教育管理部门极少或没有组织相关内容的集体培训，对于生物核心素养的渗透和推广做的不够到位。教师的教学任务繁重，且生物课时较少，致使教师创新课堂的动力不足。
（三）学生对科学思维的认知不到位，对思维导图的构建能力不足
学生对生物学科学思维的界定与识别、思维导图的实际运用等方面均存在不足之处，平时课堂教学中建构思维导图的机会较少，习题及考试过程中运用科学思维的使用率较低。尽管有部分学生喜欢尝试构建思维导图来提高自己的科学思维水平，繁重的课业压力和建构的难度也将学生的想要动手建构的兴趣给消磨殆尽。学生对于生物学基础知识的掌握不够扎实，科学思维水平不高，导致耗费时间较长，自主构建较为困难。生物学教师就应该经常在日常教学中渗透科学思维这一素养水平和构建生物学思维导图，以此来培养学生的科学思维能力。
五、研究策略及建议
针对上述结论，提出如下建议。一方面教育管理部门及学校应该给予足够重视，通过各种渠道组织教师进行系统的学习高中生物学核心素养相关的理论知識。另一方面，教师应该针对不同的教学内容灵活使用运用思维导图辅助教学，以此来帮助学生提高科学思维能力。
例如1.教师在概念教学的备课阶段要理解、吃透教材，在学生已有知识水平基础上，将教材知识按照逻辑关系进行重组，课堂上引导学生分析教材内容，在黑板上绘制或运用多媒体展示思维导图。运用讲、绘同步的形式展开教学。之后要求学生明晰各知识点之间的联系，设计出具备自己特色的思维导图，体现学生自主性和创造性。2.在生物学教学中，思维导图所具备的良好可视性教学效果及主题词之间清晰的逻辑关系，是其应用在实验教学中的最大优势。以此来创设探索性实验教学情境可以培养学生的创造性思维能力。3.在复习课中，教师可以选择思维导图中的气泡图、树状图和括号图，激发学生的有意记忆，高效整合知识。引导学生梳理知识绘制思维导图，然后进行习题训练，有助于学生巩固知识，进而运用演绎思维方法解决一些具体问题。以此来培养学生的归纳与概括思维能力等。
参考文献
[1] 杨铭，刘恩山.在生物学课堂中培养学生理性思维[J].生物学通报，2017，52（08）：12-15.
基金项目：文章为2019年度山西省研究生教育创新计划项目“高中生物学教学中运用思维导图培养学生科学思维的实践研究的成果，项目编号：2019SY345。
作者简介：徐圣洁（1995- ），女，山西师范大学在读硕士研究生，研究方向：生物教学。
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