目前高校学生获得知识的渠道变多，对于大量记忆性和检索性的低阶思维要求逐渐降低，转而开始重视对知识和信息的运用、重组以及创造，即高阶思维能力^[1-2]。因此教师传统的课堂讲授也面临着改革的挑战，学生教育的方向应更重视逻辑性、综合性及创造性的培养。思维导图是近年来逐渐应用于教学的一种新方法，其创始人是英国学者东尼·博赞，他主张用图像将枯燥的文字形象生动地展现，并对相关内容进行分类、关联^[3]，这一过程相对于传统的教学方式，更侧重于培养学生独立个体对新问题的思考和创造^[4]，根据学生个体思维方式的不同，使每位学生都成为创作的主体，激发自主学习意识^[5-7]。而思维导图模型则是将图形元素、框架、现有的思考力模型和课程知识体系相结合，在实践中根据不同的学习途径，总结出适应于不同学习阶段的一种模式^[8-9]，更具有系统性和针对性。

“分子生物学”是中医药大学为中医学、中西医临床学、针灸推拿学等专业设立的基础课。教师在授课过程中遇到以下两方面问题：1) 根据人才培养方案的设定，理论课时数缩减，课程内容繁多，导致课堂师生互动不足，而怎样在有限时间内最大程度培养学生的综合能力和创新能力，是目前课程改革应主要解决的问题。2) 学校开课专业所招考的学生中大于50%的比例都是文科生源(指高考方向选择为文科)，其在课程学习时受挫几率大，常表现出无兴趣、不理解、不思考的状态^[10-11]。因此，如何平衡不同学生群体对课程的兴趣、引导学生主动思考是优化教学、提升教学效果应该重视的问题。据此，本研究首次提出将思维导图模型应用于“分子生物学”教学的课前、课中及课后3个环节，促进师生交流互动，帮助学生构建思考力闭环，这里指对教学信息进行接收、处理及反馈的加强思维过程，可实现提升课堂组织效率，培养学生高阶思维能力的目的^[12-13]。

从2018级本科生开始，主要在中医学专业第4学期的“分子生物学”课程教学中，融入思维导图模型的应用教学。

(1) 课堂教学前，教师会对每一种模型进行模拟使用，严格对每一章节内容进行优化设计，包括教学时间、互动问题、对学生可能出现的情况进行预判并设计相应预案。

(2) 教师对学生的思维发散与结合进行指导，对学生在课前与课后完成的思维模型图及时作出评价，引导学生交流讨论，互动学习。

(3) 设立完善的教学效果评价体系，包括考试成绩评价、分析问题能力评价、实验探索能力评价几方面。教学结束后，对学生进行有关教学效果和满意度的问卷调查，及时了解学生动态，调整优化教学方案。

(1) 九宫分析法模型

研究选择“九宫分析法”作为教学内容提出及学生课前预习时所采用的主要思考模型，九宫图最早起源于河图洛书，隶属我国传统文化范畴，有“宇宙魔方”的美称。“九宫分析法”是一种有助思维发散和探索的策略，应用于教学时，具体实施过程如下：教师首先对九宫分析法进行介绍，要求学生以小组为单位，根据现有经验结合预习内容发散思维，讨论填写某一主题的九宫格。因模型要求，只能选8个最重要的词条进行关联，故教师引导学生对每一个发散词条进行确认或排除，最终确定九宫格内容，然后教师帮助分析发散词条彼此之间的关联，由学生提出需回答的若干问题，提升同学学习兴趣，展开课程的讲解。这里以概念“基因”为例，展示“九宫分析法”的应用，如图 1所示。

图 1 “九宫分析法”发散概念“基因”的结果 Fig. 1 Diverging the concept "gene" using "nine-grids analysis" model.

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“基因”是“分子生物学”第一章节重点介绍的概念，也是整个课程的基本概念之一。图 1显示，最终确定以“基因”为主题的发散词条为：DNA、RNA、蛋白质、染色体、基因突变、碱基、外源基因、表型(基因型)。课堂上教师引导学生思考以上8个词条之间的关联，总结出需要解释说明的问题，见表 1。我们发现这些问题多是“分子生物学”课程的核心内容，学生的自主探索，极大地提高了其对课程的学习兴趣，教师注意引导学生对知识重点、难点的把握。“九宫分析法”模型同时进行了思维的发散和关联训练，帮助学生更高效地构建知识框架，加强培养学生的逻辑思维能力。

(2) 六顶思考帽模型

“六顶思考帽”源于英国学者爱德华·德博诺开发的一种思维训练模式，其主要内容是在讨论过程中，使每个参与者扮演不同的角色(戴不同颜色的帽子)。进而将可能原本复杂、混乱的思考变得有条理，以达到抽丝剥茧解决问题的目的^[14]。“六顶思考帽”提出不同颜色的帽子控制不同的思维过程^[15-16]，将其应用于“分子生物学”教学中，研究通过相应设计，让教师在授课过程中对同学逐层引导，彼此进行多角度探讨的思维互动，创新传统课堂教学，如表 2所示。

由表 2可看出，研究将六顶思考帽的经典思维理念用于课堂教学，衍变教学思维。教师戴“蓝帽”对课程内容进行讲解，然后学生以小组为单位选择“帽子”，根据帽子颜色代表的思维内容，按顺序进行角色参与。这里以DNA复制为例，演示“六顶思考帽”在课堂的运用实施过程，见图 2。戴“白色”思考帽的学生小组从教学内容中找出关键的概念及词条；戴“黄色”思考帽的学生对以上分散的名词进行整理，由教师帮助学生重塑教学信息(这一环节发现学生理解能力体现较好，由“冈崎片段” “DNA连接酶”及“RNA引物”会很快联想到DNA半不连续复制)；随后由教师引导戴“黑色”思考帽的学生小组提出教学隐藏问题，深入课程内容；戴“红色”思考帽的学生小组主要对整个教学内容进行反馈，包括学习难点、对教学内容的接受度等；戴“绿色”思考帽的学生小组在教师引导下，充分发散思维，与已学习过的知识相关联提出新的问题；根据课程进度，学生亦可戴上蓝色思考帽，对以上所有的信息进行回顾总结，充分培养学生的综合分析能力。

图 2 “六顶思考帽”模型运用于“DNA复制”教学课堂 Fig. 2 Application of "six thinking hats" model in teaching DNA replication.

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因此该模型指导下的教学过程区别于传统教师为主体的课堂，真正以学生为主体，在“六顶思考帽”模型中，学生通过角色参与，对课程内容进行讨论、提问、整理及创新，理解逐层加深，整个教学过程逻辑严谨，师生互动强，学生自主学习性高，在有限的课堂时间内，最大程度培养其对问题的综合分析能力和探索能力，提升课堂效率，优化教学。

(3) 金字塔原理模型

金字塔原理是由芭芭拉·明托提出，旨在利用金字塔的结构来表达逻辑和论述观点^[17]。其最主要的核心思想是：金字塔结构中任意一层的主题内容都必须是下一层次思想的概括，可以有很多分支，而每一分支中的思想内容必须属于同一范畴^[18-19]，具体如图 3所示。

图 3 金字塔原理模型示意图 Fig. 3 Schematic diagram of the pyramid principle model.

图选项

B1、B2、B3均是主题A的原因或理论支撑，C1、C2、C3继续解释B1得到的结论，属于一个范畴。因此，金字塔原理是结论先行，上层概括下层的逆向思维，研究将其用于“分子生物学”教学的改革，主要针对课后复习环节，培养学生通过逆向思考而深入理解课程内容，具体实施过程如下：教师介绍金字塔原理的思维方式，根据模式图，为学生举例A级和B级的内容，这里以重组DNA技术为例，如图 4所示，获得阳性的重组子(A级)，需要连接体系成功转化以及正确的筛选方式(B级)，然后引导学生继续思考每一层级的结论和支撑要素，以课后作业的形式完成，课题组教师批阅并讨论，最终得出逻辑严谨的金字塔层级图，并于第二次课堂中对学生作业进行点评，展示成熟的模型图结果，结合顺向思维，引导学生进行知识复盘(Replay/review)，即对课程内容梳理、归纳和反馈。

图 4 金字塔原理模型逆向解析重组DNA技术 Fig. 4 Reverse analysis of recombinant DNA technology based on pyramid principle model.

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重组DNA技术是分子生物学操作技术的重要内容，涉及知识点多，过程较复杂，若仅限于传统课堂教学中按照目的基因制备、载体获得、酶切、连接、转化、筛选的顺序讲解，学生对知识遗忘较快，教学效果不好^[20]。因此，教师考虑通过金字塔原理模型，引导学生课下逆向思考复习，从最终结论出发，思考支持每一层结论成立的必要条件和因素，这一过程是学生个体思维的主动输出，逆向思考过程有助于梳理知识点盲区，进一步清晰逻辑关系，提升教学效果，培养学生分析问题、解决问题的能力。

为较全面较充分地评价教学改革效果，本研究从以下几个方面进行了考查：

(1) 考试成绩评价。目前我们对2018级中医学专业进行了思维导图模型应用的教学研究，将其考试成绩与2017级中医学专业进行比较(试卷难度系数相当)，如表 3所示，2018级学生总的平均成绩和及格率都有所提升，尤其表现在主观题部分(简答和论述)，说明该教学方法对于培养学生的综合分析能力有一定帮助。

(2) 分析问题能力评价。为学生设计综合性思考题，以考查其解决问题的能力。例如讲解PCR原理，提问学生当PCR产物条带偏亮、偏暗或出现非特异性条带时，应该怎样调整PCR体系或条件；讲解DNA重组技术，要求学生详细地写出某种外源基因克隆方案，或提供实验失败的案例，如在筛选重组子时，培养基上没有克隆生长，让学生分析原因(逆向思维)。教学中发现文科生源的学生对问题分析的能力提升明显，可提出基本的解决方案，逻辑正确，思路清晰，说明思维导图模型用于课堂教学对塑造学生基本思维能力有重要作用。

(3) 实验探索能力评价。为医学生开设的“分子生物学”实验课程中，有一项内容是“小鼠肝脏基因组DNA的提取及鉴定”。课程之前，教师会要求学生结合真核生物基因组特点及核酸鉴定方法的理论体系，分小组写出实验步骤及所需要的试剂，课上进行陈述。大部分学生能考虑到真核生物基因组DNA和蛋白质结合的问题，会提出使用蛋白酶处理样品，而核酸鉴定会选择琼脂糖凝胶电泳，并熟知其操作步骤。说明在这种理论教学模式指导下，学生对知识体系掌握较灵活，对应用知识的能力得以提升。

除以上与课程相结合的教学效果评价体系外，为深入了解学生对教学方式的满意度及接受度，我们对2018级中医学专业的学生进行了学期后的问卷调查，参与问卷调查的学生为280人，其中有91%的同学认为思维导图模型的应用是一种有效的教学方法，提升了学习兴趣与课堂参与度、提高了课堂效率、提升了教学效果，并且有76%的同学愿意尝试将这种方法用于其他课程的学习，认为对个体思考力的提升有帮助。

本研究选择了3种具有典型特征的思维导图模型应用于教学环节的改革探索，其中“九宫分析法”模型训练学生思维的发散与结合；“六顶思考帽”模型为课堂教学中师生互动、引导学生自主思考提供新的途径；“金字塔原理”模型通过逆向思考方式培养学生分析问题、解决问题的能力。此种教学方法对提高学生考试成绩，培养学生高阶思维能力有重要作用，获得学生较高认可度，为其他课程的探索学习打开思路。

需要注意的是，我们发现每一种模型均有其应用范围，而这或许也是这种教学方法的局限性。例如“九宫格分析法”模型比较适用于单一概念的讲解和延伸；“六顶思考帽”模型更适用于内容比较丰富可以深入探讨的分子生物学过程；“金字塔原理”模型更适用于知识点多，信息量大的分子生物学操作技术部分的讲解。故在教学过程中，教师必须良好掌握现有思维导图模型的原理和应用范围，能够对相应的章节知识内容进行灵活处理；另一方面，我们也应不断地探索、研究新的思维导图模型，使这种教学方法在课程的应用中更为广泛。因此，思考力模型融入高校教学是一条可持续探索的教改途径，为生物学相关教学乃至其他课程的学习提供新的指导方向。