广东 刘 倩

思维地图（thinking maps）是由David N.Hyerle 提出的可视化学习工具（如图1），其理论基础是基于大脑的八种思维方式：排序（sequencing）、层次分类（hierarchial classification）、局部到整体（part-to-whole）、因果（causation）、比较与对比（comparing and contrasting）、描述（describing）、类比（analogies）和下定义（defining）（如图1）。

图1 八种思维地图及其对应的思维关系（略改动）

思维导图（mind map）在高中阶段各学科的应用非常广泛，起到了构建知识网络、联想记忆、活化学生思维的作用，然而思维导图更多的是运用于生物学的概念教学中，帮助学生构建知识网络，但是在实际教学过程中笔者发现思维导图对于部分生物学科学思维较弱的学生来说难以运用，而这些学生在使用思维地图时却得心应手，原因在于：（1）思维地图是思维过程的呈现，而思维导图是思维结果的输出。（2）思维地图不需要解释，读者仅靠图形就能明白使用的是何种思维方式，而思维导图的编制者若不对思维导图进行解释，读者便很难明白两个点之间的联系是什么，也就不明白思维导图是如何绘制的。

本文以高中生物教学中的经典试题为例，详谈思维地图的具体使用方法，以期为高中生物教师提供一个适合全体学生使用的思维工具。

1.思维地图在生物教学中的应用

1.1 圆形图——下定义

圆形图由内外两个同心圆构成，通常将需要描述的对象置于内圆，而将所描述对象下定义的关键词置于外圆。此类型中定义的来源可以是教材，也可以是课外书籍，笔者通常要求学生将知识的来源写出圆外，以培养学生注重知识来源的意识。

【例1】酶是生物催化剂，下列叙述错误的是（ ）

A.酶分子有一定的空间结构，不随着温度的改变而改变

B.绝大多数酶是蛋白质，其作用的强弱可用酶活性表示

C.有细胞结构的生物都具有核糖体，更有利于多数酶的合成

D.将胃蛋白酶加入到pH=10的溶液中，其空间结构会改变

【分析】例1的题眼是“酶”，笔者围绕着与酶有关的关键词——失活、空间结构、活化能、催化、蛋白质等构建了思维地图（如图2）并设置了选项。如果学生能对酶的知识利用圆形图作下定义式的整理，本题将迎刃而解。

图2 圆形图的应用

人教版高中生物教材中能解释的名词，都可用圆形图来表示，如：种群、群落、密码子、基因、基因突变、染色体变异、物种、丰富度等等。

【答案】A

1.2 泡泡图——描述

泡泡图主要以描述的形式呈现对核心词的认知（如图3），居中的泡泡是描述对象，外围的泡泡是描述该对象的一系列形容词，可以从五官感觉、特质、属性、品质等方面去描述。

图3 泡泡图的应用

该类型思维地图因为科学性较低几乎不能用于高中生物的教学，但用于初中生物教学却很合适，可用于某知识的引入，通过头脑风暴的方式激发学生的学习兴趣。

1.3 双泡图——比较与对比

“比较与对比”是高中生物学学习中常用的思维。双泡图模型常用于对比两种相类似的概念，以相同点将两个对比对象相连，不同点只与单一对象相连。对于学习中需要进行比较的生物概念，教师可以使用双泡图让学生进行自由构建或自行梳理，发挥学生的主观能动性。

【例2】（2018年，海南卷，第2题）关于酵母菌和乳酸菌的叙述，错误的是（ ）

A.酵母菌和乳酸菌都能进行无氧呼吸

B.酵母菌有线粒体，而乳酸菌无线粒体

C.酵母菌具有细胞核，而乳酸菌具有拟核

D.溶菌酶能破坏酵母菌和乳酸菌的细胞壁

【分析】比较是很重要的科学思维，纵观历年高考中考查比较思维的试题较为常见。例2题干中表面上是酵母菌和乳酸菌的比较，实质上是真核细胞与原核细胞的比较，解答这类试题时可利用双泡图进行两者的比较（如图4）。值得注意的是，例2的选项分别围绕细胞呼吸方式、细胞器、细胞核、细胞壁进行异同比较，与图4并不完全契合，可见双泡图只提供了基本的比较点，但可围绕基本点再进行拓展。

图4 双泡图的应用

高中生物课程中有一些易混淆的概念，如：原生质层与原生质体、半透膜和选择透过性膜、渗透与扩散、扩散与自由扩散、染色质与染色体、吸能反应与放能反应、转录和逆转录、遗传信息和遗传效应、先天性疾病与遗传病、抗原与抗体、物种与种群、自然选择与人工选择、地理隔离与生殖隔离、初生演替与次生演替、花药离体培养与单倍体育种、消毒与灭菌等等。学生掌握双泡图的使用原则后，就能很清楚地梳理这些概念之间的异同。

【答案】D

1.4 树状图——层次分类

树状图主要用于层次分类、整理、分组，学生在练习时需注意树状图中呈现的类别用方框表示，而举例则不用。学科核心素养对科学思维的要求之一就是归纳思维。归纳可用于对新知识的梳理，也可用于复习时的总结。树状图的规范使用能使学生的思考更有条理性。

【例3】（2019年，海南卷，第3题）下列与细胞有关的叙述，正确的是（ ）

A.T2噬菌体不含有膜包被的细胞核，因此属于原核细胞

B.人肝细胞分裂期的持续时间大于分裂间期的持续时间

C.植物叶肉细胞在缺氧条件下可通过无氧呼吸产生ATP

D.心肌细胞是高度分化的细胞，其细胞膜不具有流动性

【分析】高考试题中直接考查分类、分组的题目较少，但会在题目中隐藏考查分类的思维。例3看似考查各种不相关的细胞类型，但是首先需要将生物进行分类，如T2噬菌体不具备细胞结构，属于病毒类，其他细胞也需要进行真核生物与原核生物的判断，才能准确作答（如图5）。

图5 树状图的应用

高中生物涉及层次分类概念的还有可遗传变异（基因突变、基因重组和染色体变异）、生态系统的结构（生态系统的组成成分、食物链和食物网）、生命系统层次、脂质（脂肪、磷脂、固醇）、物质进出细胞的方式（被动运输、主动运输）、生物多样性（基因多样性、物种多样性、生态系统多样性）、生态系统的价值（直接价值、间接价值、潜在价值）等等。

【答案】C

1.5 括号图——整体与局部

思维地图中的括号图与大众认知中的括号图不一样，它只用来表示整体与局部的关系。教师在讲授时要特别注意将它与树状图相区别。这两种思维地图的区分是思维方式的不同，让学生在进行整体与局部、分类思维时能通过思维地图准确地做出判断。

【例4】ATP是细胞中的能量通货。下列叙述正确的是（ ）

A.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量

B.ATP-ADP循环使得细胞储存了大量的ATP

C.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团

D.ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解

【分析】本题考查ATP的重要组分：高能磷酸键和磷酸基团，并且考查了ATP与ADP在组分变化过程中能量的来源与去向。借助括号图可展示整体与局部的关系，即ATP是整体，而腺嘌呤、核糖、磷酸基团、高能磷酸键只是它的组成部分，即是局部（如图6）。

高考中直接考查整体与局部思维的试题较少，更多的是要求学生先进行整体与局部的判断，再分析整体如何分解成局部、局部如何整合成整体。高中生物教学中能运用到整体与局部思维的概念有：蛋白质、核酸、膜的流动镶嵌模型、原生质层、突触、反射弧等等。

【答案】C

1.6 流程图——排序

流程图多用于描述事件发生的次序，如兴奋在神经元之间的传递（如图7），实验的流程、步骤，应用时注意图中各元素之间用箭头连接表示次序的先后。该方法用于让学生设计实验，可训练学生思考每一步操作的前因后果。

【例5】（2019年，全国卷Ⅰ，第4题）动物受到惊吓刺激时，兴奋经过反射弧中的传出神经作用于肾上腺髓质，使其分泌肾上腺素；兴奋还通过传出神经作用于心脏。下列相关叙述错误的是（ ）

A.兴奋是以电信号的形式在神经纤维上传导的

B.惊吓刺激可以作用于视觉、听觉或触觉感受器

C.神经系统可直接调节、也可通过内分泌活动间接调节心脏活动

D.肾上腺素分泌增加会使动物警觉性提高、呼吸频率减慢、心率减慢

【分析】人教版高中生物教材必修3第二章“动物和人体生命活动的调节”是历年高考的命题热点，2019年高考全国卷Ⅰ的选择题与非选题对此均有相应的考查。既然该章节的内容落脚于“调节”，则调节的过程是学生必须要掌握的。例5的选项围绕着调节过程中兴奋的传导、兴奋的效应等知识点设立。在实际教学过程中，教师可引导学生重点围绕生物活动调节的各种过程运用流程图进行构建。

图7 流程图的应用

【答案】D

1.7 复杂流程图——因果关系

复杂流程图用于表示某一事件的前因后果，中间是事件，左边是导致事件的原因，右边是事件的结果，用箭头的方向来表示因果关系。这要求学生有更高阶的思维能力。该图形与思维导图的画法较像，不同之处在于复杂流程图需要用箭头表示前因后果。

【例6】（2019年，海南卷，第11题）下列有关基因突变的叙述，正确的是（ ）

A.高等生物中基因突变只发生在生殖细胞中

B.基因突变必然引起个体表现型发生改变

C.环境中的某些物理因素可引起基因突变

D.根细胞的基因突变是通过有性生殖传递的

【分析】近年来的高考试题特别是全国卷Ⅰ侧重考查学生的综合分析能力，即“知其然亦要知其所以然”，很多题目需要分析问题的前因后果，因此复杂流程图就成为了很重要的思维工具。笔者根据例6构建关于基因突变的复杂流程图，清晰地表示了基因突变的前因后果（如图8）。

图8 复杂流程图的应用

可用复杂流程图分析的概念还有：基因重组、单倍体、多倍体等。值得注意的是高中生物课程中一些反应的影响因素及效果分析也可采用复杂流程图，如影响光合作用的因素、影响细胞呼吸的因素、提高水稻亩产的措施等等，对于这些比较复杂的知识点，学生若能常用复杂流程图进行分析，必能更清楚事件的脉络。

【答案】C

1.8 桥形图——类比

类比思维包括在学科核心素养的要求之内，是一种高阶的思维方法，这种思维方法不同于泡泡图那样仅需要写出不同点与相同点，还要求学生在某一个点的比较中列举出具体的实例。

【例7】（原创）线粒体与叶绿体都是具有双层膜的细胞器，下列关于二者膜结构的叙述，错误的是（ ）

A.线粒体的内膜上附着了丙酮酸分解相关的酶

B.线粒体内膜和叶绿体类囊体薄膜上均附着与ATP合成有关的酶

C.叶绿体的类囊体薄膜上除了还原型辅酶Ⅱ还附着了色素

D.线粒体的嵴与叶绿体的类囊体均可以增大该细胞器的膜面积

【分析】本题考查了线粒体与叶绿体的结构及功能，其中针对扩大膜面积这一个点，可利用桥形图分别列举出二者与扩大膜面积有关的结构（如图9）。

图9 桥形图的应用

类比是很重要的科学思维，萨顿就通过染色体的行为类比推理出基因的行为，虽然针对某一个点进行类比的题型在高考中较为少见，但是通过一个类比的点发散拓展进行命题不失为一个命题新思路。

【答案】A

2.思维地图是思维导图的基础

通过对以上教学案例的具体分析，可见思维地图能通过具体的模式呈现思维过程，是一种可视化的思维工具，它比思维导图更具形象化。近年来，利用思维导图进行教学非常流行，几乎所有的学科都在使用，可笔者在使用思维导图进行教学时却发现学生大致分为三种类型：（1）能熟练使用思维导图，思维分支可达到四或五级甚至更多；（2）能使用思维导图，思维分支能达到三级，不能再往下扩展；（3）几乎不会使用思维导图，除了教师提供的思路，几乎一筹莫展。

教师面对第（3）种类型的学生时，可以使用思维地图作为工具，先教会他们利用每一种图形训练其思维方式，熟练之后再使用思维导图，他们会发现思维导图的每一个节点就是一个思维图形，因此笔者认为思维地图是思维导图的基础。

3.结语

思维地图和思维导图是教师可以教会学生使用的工具，它们可以帮助学生进行自主学习与合作学习。在学习的初始阶段学生可以使用思维地图进行思维方式的训练，在梳理整合阶段学生可以使用思维导图构建自己的知识体系，两者结合使用效果更佳。