張曙光

（嘉興市第一中學(xué) 浙江 嘉興 314000）

在以往化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，筆者遇到過一些問題，例如：（1）教師不厭其煩的強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)中很多關(guān)鍵的原理及注意事項(xiàng)，而學(xué)生多被動(dòng)記憶，以致當(dāng)時(shí)明白理解，過后仍會(huì)出錯(cuò)。（2）很多學(xué)生對(duì)熟悉的實(shí)驗(yàn)問題能解決，而對(duì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等新情況不知所措，缺乏發(fā)散性的思維能力。（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視能力的延伸與提升，但實(shí)際效果卻是簡(jiǎn)單體驗(yàn)多過創(chuàng)新思維。筆者認(rèn)為，原因在于很多學(xué)生感到化學(xué)知識(shí)零散繁雜，很難理清知識(shí)間的線索以及內(nèi)在聯(lián)系。因此，學(xué)習(xí)變得非常機(jī)械，不會(huì)靈活的應(yīng)用知識(shí)去解決實(shí)驗(yàn)問題。由于缺乏有效的系統(tǒng)組織，知識(shí)以雜亂無序的狀態(tài)貯存于大腦中。于是，教師的反復(fù)強(qiáng)調(diào)只能把學(xué)生腦中的漿糊攪得越來越渾，就更談不上創(chuàng)新思維了。那么究竟有沒有一種教學(xué)方法或思維工具能把化學(xué)知識(shí)有效組織起來，在建構(gòu)學(xué)生知識(shí)體系的同時(shí)，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效率，進(jìn)而提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新思維能力呢？而作為身處一線的化學(xué)教師，不缺的是豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，這是實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)最寶貴的源泉，他們?nèi)钡姆炊且环N能幫助其匯聚思維、整合靈感的有效工具。這種工具即思維導(dǎo)圖。

一、思維導(dǎo)圖簡(jiǎn)介

人類的思維呈放射性，進(jìn)入大腦的每條信息、每種感覺、記憶或思想都作為一個(gè)球體表現(xiàn)出來，呈現(xiàn)放射性立體結(jié)構(gòu)。依據(jù)大腦思維放射性特點(diǎn)，英國(guó)著名心理學(xué)家、教育家托尼·博贊在20世紀(jì)60年代提出了“思維導(dǎo)圖”概念，它是一種將發(fā)散性思維形象化的方法，也是一種非常實(shí)用的圖形技術(shù)。它將進(jìn)入大腦的某個(gè)信息作為思考中心向外延伸與其他主題聯(lián)系起來，而其他主題又可以成為另一個(gè)思考中心并與更多的子主題連結(jié)起來，從而形成符合人類思維習(xí)慣的思維模式，體現(xiàn)了聯(lián)想、想象的思想，具有發(fā)散思維、啟發(fā)創(chuàng)造、幫助記憶和清晰思路的功能［l－2］。

筆者力求將思維導(dǎo)圖工具應(yīng)用于探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)化研究，通過具體案例來探討思維導(dǎo)圖與化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的有效融合。即在具體實(shí)施過程中，不斷挖掘思維導(dǎo)圖的潛在應(yīng)用，最后形成系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模板。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中的“思維風(fēng)暴”［3］

相對(duì)于以往填鴨式實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生在空間上及心理上都處于被動(dòng)地位的情況，思維導(dǎo)圖教學(xué)首先要求學(xué)生放棄依賴的想法，對(duì)自己的主體角色有一個(gè)全新認(rèn)識(shí)，并承擔(dān)起以下角色：做一個(gè)積極的參與者，做一個(gè)自己行為的反思者，做一個(gè)改善自我學(xué)習(xí)的求知者，做一個(gè)善于交流的合作者。

我們一直強(qiáng)調(diào)要進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)，所謂意義學(xué)習(xí)就是新知識(shí)同學(xué)生已有的概念命題框架的有效整合［4］，而繪制思維導(dǎo)圖的過程恰恰就是將新知識(shí)與原有知識(shí)進(jìn)行重新整合的過程。筆者利用軟件MindManager Pro7．0來繪制實(shí)驗(yàn)思維導(dǎo)圖。在此，以蘇教版選修模塊《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》專題四第二單元“苯酚的性質(zhì)和應(yīng)用”為例來闡述教學(xué)設(shè)計(jì)。即以苯酚作為系列實(shí)驗(yàn)思路的思維起點(diǎn)，在圖中作為中心主題，聯(lián)系其典型結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備及在特定化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用等作為下一級(jí)子主題，使得思路隨著學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的深入而得以拓展，同時(shí)不斷完善能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)思路進(jìn)程的圖像。教師是整個(gè)進(jìn)程的“導(dǎo)航儀”，是運(yùn)用思維導(dǎo)圖教學(xué)的引領(lǐng)者與推動(dòng)者。具體教學(xué)設(shè)計(jì)如下：

1．課前預(yù)習(xí)

在教師指導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)各層次學(xué)習(xí)目標(biāo)先畫一張個(gè)性的思維導(dǎo)圖，勾畫出所要建構(gòu)知識(shí)模塊的主要知識(shí)點(diǎn)，以便對(duì)于將要學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有整體性的了解。筆者課前抽查了部分學(xué)生的個(gè)性思維導(dǎo)圖并加以綜合歸納。

圖1 某學(xué)生課前所做思維導(dǎo)圖

如圖1為一學(xué)生預(yù)習(xí)所畫導(dǎo)圖。我們可以清晰看出該學(xué)生關(guān)于苯酚知識(shí)的儲(chǔ)備水平，同時(shí)發(fā)現(xiàn)一些問題：

a．了解研究有機(jī)物的一般思路（結(jié)構(gòu)－性質(zhì)－應(yīng)用），但進(jìn)一步的子主題內(nèi)容的拓展不明確。

b．化學(xué)性質(zhì)中的反應(yīng)類型沒有進(jìn)行有效歸類。

c．實(shí)驗(yàn)思維的條理性不是很清晰，而且不注重各個(gè)思維點(diǎn)的整體聯(lián)系。

d．圖上關(guān)于重難點(diǎn)任務(wù)完成度不明確，而且整張圖單調(diào)乏味，不能有效激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。據(jù)此，教師快速找到學(xué)生有關(guān)該內(nèi)容的思維盲點(diǎn)和誤區(qū)，以此作為備課的出發(fā)點(diǎn)和依據(jù)，來確定教學(xué)的重難點(diǎn)，從而使課堂教學(xué)更有針對(duì)性和實(shí)效性。

2．課上探究

首先，如圖2所示，實(shí)驗(yàn)思維由中心主題“苯酚”開始，依次引出五個(gè)一級(jí)子主題（結(jié)構(gòu)－性質(zhì)－制備－活學(xué)活用－拓展應(yīng)用）。學(xué)生通過課前預(yù)習(xí)已基本掌握苯酚類的命名，教師可分多支鏈型與多芳香環(huán)型兩種結(jié)構(gòu)并輔以例題強(qiáng)化命名訓(xùn)練。苯酚學(xué)習(xí)是建立在醇類知識(shí)的基礎(chǔ)上的，因此要善于引導(dǎo)學(xué)生從結(jié)構(gòu)分析，苯酚和乙醇的結(jié)構(gòu)有何相似和不同之處（即相同點(diǎn)：它們都有羥基，都由烴基和羥基組成。而不同點(diǎn)：烴基不同，乙醇分子里是鏈烴基，苯酚分子里是芳烴基）。與此同時(shí)，學(xué)生仔細(xì)觀察手中苯酚球棍模型中的鍵長(zhǎng)、鍵角及原子共平面情況，增強(qiáng)對(duì)苯酚結(jié)構(gòu)的感官認(rèn)識(shí)。然后進(jìn)一步生疑：根據(jù)化學(xué)常識(shí)，苯酚的特性結(jié)構(gòu)是否會(huì)催生出不同于乙醇的化學(xué)性質(zhì)呢？換言之，官能團(tuán)中苯環(huán)相比于普通鏈烴基與酚羥基之間的影響效應(yīng)如何呢？我們可以通過后續(xù)的性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)得到答案。

圖2 苯酚性質(zhì)實(shí)驗(yàn)思維導(dǎo)圖

作為重點(diǎn)，二級(jí)子主題化學(xué)性質(zhì)安排實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃如下表所示：學(xué)生分成三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組來分別進(jìn)行相關(guān)探究實(shí)驗(yàn)。

教師分別引導(dǎo)每個(gè)小組成員自由探討，以找到最契合的反應(yīng)實(shí)例來論證實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。具體實(shí)驗(yàn)過程中強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)規(guī)范操作，同時(shí)按照表中項(xiàng)目全面做好實(shí)驗(yàn)記錄工作。實(shí)驗(yàn)自主探究的重點(diǎn)要關(guān)注由于操作、試劑滴加量或滴加順序不同、反應(yīng)條件改變等因素引起的意外實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。而這便是我們實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新思維的源頭。針對(duì)表1分組實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的新情況或疑問，各小組內(nèi)分別展開討論，并咨詢老師，以尋求實(shí)驗(yàn)手段來證明自己的相關(guān)論斷（如表2）。

在上述實(shí)驗(yàn)探究基礎(chǔ)上，各實(shí)驗(yàn)小組不斷完善原有的思維導(dǎo)圖，即在圖中由一級(jí)子主題衍生出二級(jí)、三級(jí)等子主題，導(dǎo)圖級(jí)別隨著探究實(shí)驗(yàn)的深入而不斷拓展。如由重點(diǎn)子主題化學(xué)性質(zhì)出發(fā)，我們?cè)诓粩喟l(fā)散、衍生實(shí)驗(yàn)思維的同時(shí)還要注重各反應(yīng)的歸納分類。在圖2中，弱酸性、與氯化鐵反應(yīng)、成醚反應(yīng)、酯化反應(yīng)與鹵代、硝化、磺化、傅-克反應(yīng)可分別歸于三級(jí)子主題酚羥基性質(zhì)和苯環(huán)上性質(zhì)之內(nèi)，都成為四級(jí)實(shí)驗(yàn)子主題。而其中的像酸性探究實(shí)驗(yàn)又可通過空白實(shí)驗(yàn)發(fā)散出第五級(jí)子主題（表2）。另外，我們用虛線連接相關(guān)聯(lián)的思維點(diǎn)，例如由氯化鐵顏色反應(yīng)、溴代聯(lián)想到苯酚的定性鑒定，甚至可由此聯(lián)想到苯酚的分離與提純 （苯酚與醇類混合，苯酚與芳香烴混合等），而苯酚的這幾個(gè)特性又都可以反映官能團(tuán)苯基與酚羥基間的相互影響。

表1 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)情況（四級(jí)子主題）

表2 實(shí)驗(yàn)探究（五級(jí)子主題）

再者，我們通過網(wǎng)絡(luò)搜尋到關(guān)于苯酚的工業(yè)制備方法，可適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生探討怎樣利用化學(xué)平衡理論來改變反應(yīng)條件以進(jìn)一步提高產(chǎn)率。當(dāng)然，教師課前組織學(xué)生查閱的關(guān)于生活中酚類應(yīng)用實(shí)例也可以拿到小組里去共享（如圖2所示）。

指導(dǎo)期間，筆者運(yùn)用投影儀，適時(shí)投影各個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的進(jìn)程思維導(dǎo)圖，并演示如何不斷完善。被展示的作品存在不完善的部分，可及時(shí)得到其他同學(xué)們的建議。當(dāng)發(fā)現(xiàn)通過全班學(xué)生共同討論仍然有個(gè)別不到位的部分，作為教師要及時(shí)給出理論支持。

綜上所述，學(xué)生以實(shí)驗(yàn)小組為單位，圍繞自主選擇的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容確立下一級(jí)實(shí)驗(yàn)子主題，展開自由討論，提出支持論點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)實(shí)例，同時(shí)建立知識(shí)之間豐富且廣闊的聯(lián)系，集思廣益創(chuàng)作思維導(dǎo)圖。而教師在這個(gè)過程中通過巡視的方式，作為指導(dǎo)者和參與者及時(shí)給予學(xué)生各種方式的指導(dǎo)，并與學(xué)生交流討論，調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生都積極參與。于是，在這種開放性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，教學(xué)目標(biāo)不再是教師唱獨(dú)角戲、填鴨式的乏味過程，而是把舞臺(tái)還給學(xué)生，讓其以自己的理解方式去完善思維導(dǎo)圖，并且?guī)熒餐瑓⑴c思維創(chuàng)新的過程。整個(gè)過程下來，教師只是與學(xué)生一起在感受學(xué)生正在經(jīng)歷的一切。

3.課后反思與評(píng)價(jià)

學(xué)生深刻體會(huì)課堂實(shí)驗(yàn)成果，對(duì)自己的思維導(dǎo)圖進(jìn)一步完善，為思維導(dǎo)圖上色，用特殊符號(hào)突出重難點(diǎn)以及任務(wù)完成度等。如圖2中，指導(dǎo)學(xué)生用全紅星代表重點(diǎn)探究?jī)?nèi)容，而半紅星來表示僅需了解的內(nèi)容；另外，用對(duì)號(hào)表示實(shí)驗(yàn)探究的完成度等等。教師跟進(jìn)抽查學(xué)生完善后的思維導(dǎo)圖，確保學(xué)生能做必要的自我反思與評(píng)價(jià)，并回填入思維導(dǎo)圖內(nèi)，得到更利于自己后續(xù)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的思維導(dǎo)圖。

這一過程主要是交流、評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果，是利用思維導(dǎo)圖實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最后一個(gè)階段。一方面在教師引導(dǎo)下，展開基于思維導(dǎo)圖作品的對(duì)話，在對(duì)話交流的互動(dòng)中引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)探究；另一方面，要引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中的體會(huì)，反思在實(shí)驗(yàn)解決問題的過程中存在的思維上的不足，以便于后續(xù)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠行嵘?/p>

結(jié)論

思維導(dǎo)圖因其促進(jìn)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，以及對(duì)特定實(shí)驗(yàn)主題的創(chuàng)新性理解，而被運(yùn)用到日常的教學(xué)過程中，對(duì)提高教學(xué)效果是有益的。筆者認(rèn)為，思維導(dǎo)圖在教學(xué)中應(yīng)用的前景并不依賴于它是一種更完善的教學(xué)方法，而在于利用思維導(dǎo)圖的教學(xué)有效提升了課堂中學(xué)生的興趣性、合作性以及創(chuàng)新性。在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生都能積極地參與到思維導(dǎo)圖創(chuàng)作的各個(gè)階段，充分體現(xiàn)其主體地位。

總之，我們所做的工作，是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，善于挖掘思維導(dǎo)圖的作用，形成系統(tǒng)化的教學(xué)模板，以便更好地服務(wù)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研，體現(xiàn)信息技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中滲透、應(yīng)用的新思路。

［1］ ［英］托尼·博贊．（張鼎昆譯）．思維導(dǎo)圖——大腦使用說明書［M］．北京： 外語教學(xué)與研究出版社，2005： 10－35

［2］ ［英］托尼·博贊著．李斯譯．思維導(dǎo)圖——放射性思維［M］．北京： 北京作家出版社，1999．3： 39－58

［3］ 陳凱．基于思維導(dǎo)圖的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)［J］．化學(xué)教育，2010，（4）：11－14

［4］ 梁曉康．思維導(dǎo)圖在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究［J］．中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2008，（5）：5－7