可视化思维工具学科思维导图在现代生物技术教学中的应用

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　　摘 要：《现代生物技术概论》涉及诸多理论知识及其在不同领域的应用，本文通过学科思维导图优化教学活动，让学生习得一种高效的思维方法，应用于学习新知、记录笔记和复习，从而提高学习效率。
　　关键词：现代生物技术概论;思维可视化;学科思维导图;模式
　　【中图分类号】G 【文献标识码】B 【文章编号】1008-1216（2019）07B-0027-03
　　在对人才培养模式不断改进的背景下，高校培养重点不仅要培养技能型人才，还需培养学生对专业知识系统性掌握的能力，发现问题、分析问题和解决问题的能力，也就是对人才综合能力的培养。如何避免培养出的学生只会“死读书”，如何避免知识掌握不扎实考完试后知识还给老师的局面，如何兼顾大专生综合素质的培养，是众多教育工作者不断研究的热点。
　　我们基于系统思考的知识建构策略，将思维可视化与《现代生物技术概论》教育教学有效整合，为解决这些问题另辟蹊径。
　　一、思维可视化
　　思维可视化就是把大脑中的思维“画”出来，“思维”被可视化后有利于理解和记忆。实现“思维可视化”的方式有学科思维导图、流程图等，形成图示的技术有简单的直接手绘和用一些软件实现，如Mindmanager、xmind、Mindv等。
　　思维导图（mind maps）是基于人脑的神经发射网络设计，用形象化图示呈现认知结构、外化大脑思维图谱，又被称为“心智图”或“脑图”。在最初，主要用于训练学习和阅读有障碍的学生，取得了非常好的成绩。由于其方法能提升学习效能，被知名跨国公司，如IBM、波音等用于精英群体培训，如工程师、高层领导，可大大节省培训时间和资金。后来才被广泛用于其他领域，尤其是在教育界，大大提升了学习效能，培养了学生的创新思维能力。
　　在思维导图的基础上，中国华东师范大学刘濯源提出学科思维导图。它是以思维导图技术为表现形式，融入逻辑思维，结合学科规律、思维规律、考试规律，提升教师教学效能和学生学习能力的一种学习工具。学科思维导图同思维导图形式上几乎一致，均为图文并茂，呈放射状，从中心向四周发散的层级结构图，均由关键词、节点、引导线、图形和颜色构成，从多维度表达、反映、修饰和组织知识结构。但思维导图个性特点鲜明，重视自由联想，以辅助记忆、打开思路为目的。思维导图强调个性化，对思维不加控制，比较适用于“头脑风暴”式的创意活动，高校的学科课程知识都有内在逻辑，由不得胡思乱想，所以简单的思维导图不适用于严谨的学科知识的教学。在前人的研究基础上，学者们将结构化思考、逻辑思考、辩证思考、追问意识等思维方式融进思维导图、知识树、概念图等可视化思维图示，把“博赞思维导图”转化为“学科思维导图”。
　　它强调学科逻辑关系的结构化思维，依据学科特性内在固有知识结构及思维规律确立提炼关键词，并强调关键词之间的上下级或同级逻辑关系，在教学中学科思维导图适用于建构学科知识结构、深化知识理解、发展逻辑思维能力。而对于高段学生尤其是大专生和大学生，学习的知识越来越抽象和复杂，应加深他们对知识的理解和深层次的学习，可以看出，学科思维导图已经不是原来的思维导图。这种“基于系统思考的知识建构策略”已被全国上百所课题实验学校引进课堂，并在教学实践中取得显著成效。
　　二、《现代生物技术概论》存在的问题
　　课程目标越来越重视学生对知识的整体性和系统性及综合能力的培养。这就要求不同专业课程的教授必须在传统的教学基础上进行优化。《现代生物技术概论》依旧面对课程目标落地，此课程是一门包含生物技术基因工程、蛋白工程、酶工程、细胞工程等理论知识和在医学、能源、环境、食品及工农业领域的应用案例。课程教学涉及人类面临的诸多严峻问题，丰富了学生的交叉学科知识，促进知识迁移、适应职业需求变化、增强社会实践能力和社会责任感。
　　但是，在教学中存在以下问题：（1）该课程理论知识的技术流程逻辑严密，内容繁多，面对繁杂抽象且具有一定逻辑构架的理论基础方法知识，好的教学方法和学习方法对学生的学习效果提升是必要的;（2） 在教授该课的过程中，一章节内容通常由于课时的原因被拆分为几个课时完成，强调了小节里知识点的教授，而忽视各个小节内容的关系，从而未让学生感知知识的整体性及其应用，学期结束时学生一般不能完整系统地复述本学期学过的整体内容，从而没有整体宏观的认识;（3）大学生的生物技术知识不系统、不深入、不全面，整理歸纳知识和迁移应用知识的能力欠佳，缺乏正确的学习方法将整个内容融会贯通。可见，传统的“一块黑板、一支粉笔”的生物技术学科理论教授法已经完成不了现在的教学任务，要对现行的教学方法进行优化。将思维可视化教学手段——学科思维导图引入课堂，引导学生尝试和探究有意义的学习方法，在复习中通过确定中心主题关键词，让学生联想相关知识，把潜藏的认知结构用直观的图形在课堂上呈现出来。
　　三、思维可视化学科思维导图在《现代生物技术概论》中的应用
　　（一）在讲授新课基因工程章节中的应用
　　通过思维导图学习基因工程技术，一眼能看到本章包含5部分内容，框架清晰明了，十分容易记忆，为了便于学生联想，有些用较长的短语代替关键词，进而让学生提高认知效率。
　　在进行基因工程这一章的学习时，在中学生物教学内容的基础上学习通过基因工程对生物的基因进行体外重组，定向改变生物的遗传特性，从而产生人类需要的新基因产物，对上游技术和下游技术的认识，它又包含目的基因的分离和改造、载体的构建、目的基因插入载体、重组载体导入宿主细胞进行扩增。下游技术包含基因表达产物的获得、筛选、鉴定收集和加工。
　　DNA体外重组技术和PCR技术均是基因工程的核心内容，它们和高中的生物学知识有密切的关系。注重对“能”的培养，就要求学生对基因工程的上下游知识紧密联系起来认知，即强调基因工程在实验室的上游技术和在企业生产车间的下游技术的操作及应用。在备课时通过确定关键词，联系高中的基因工程内容和大学教材的内容，通过xmind软件制作上图所示基因工程学科思维导图。从基因工程思维导图可以看出，这一章的主题“基因工程”放在中心的位置，延伸出基因、基因工程等五个二级标题放在基因工程的周围，将三级标题根据内容用弧线或者直接在二级标题的一侧写出。学生们发现此方法有助于记忆和理解，提供了有效的学习方法。 　　（二）在复习课中的应用
　　对于此课程的复习，通过口头表述或PPT的传统上课方式太枯燥乏味，学生学习被动，课程内容杂且涉及面广，学生会出现前学后忘的问题，课堂教学效果不理想。通过学科思维导图将12章节知识联系起来进行综合复习，可以带领学生梳理学习过的知识或者确定关键词，让学生多画学科思维导图作业，可充分调动学生的主体性，让学生的片断机械式学习转换为注重知识关系和主动探究的有意义学习。
　　不仅让学生通过正确的学习方法记一些典型知识的思维导图，也收到了很好的学习效果，学生可以记忆约60%的内容，这比传统的教学记忆理论知识，更有利于提高学生的生物思维能力和实践能力，激发学生的学习激情。此外，与在课下布置绘制模式相比，大大提高了学习效果。不仅如此，学生在以后的自学中也可以绘制学科思维导图提高学习效率，为学生终身学习能力的培养奠定基础，也是一种行之有效的现代教育模式。
　　四、结束语
　　与传统的方式相比，其优点有形象性、交互性、全面性、节约性、高效性、直观性等。常见的思维导图教学方法可以用于新知识、复习课、阐述、生产实习、工艺流程，课程设计，认识概念等，越来越受到国内外高校、公司及其他培训机构的青睐。实现思维可视化教学将学科思维导图运用在教学中是一個过程，首先要理念转化，再有方法技术，进行课程设计，形成课堂环境，最后进行效能评价。思维可视化教学善于发展教师和学生的思维能力，注重综合能力的培养。如果能够将多样化的思维可视化教学策略扎实地运用在教学中，那么教师与学生的思维能力会得到较大程度提升，学生的自主探究意识也会增强。
　　基金项目：自治区双语教育研究课题“思维可视化技术提高理科课堂教学效能的实践研究”（SY2016364）。
　　参考文献：
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