前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的思维导图在化学实验课程教学中应用，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
[摘要]本文以河南大学化学化工学院无机化学实验教学改革为例，探讨了思维导图在无机化学实验课和虚拟仿真实验课程中的应用。相较于传统线性思维的教学方法，思维导图可以将不同的知识点以非线性的形式串联起来，并将学生不熟悉的概念全部呈现在眼前，从而起到“大脑的延伸工具”的效果。合理地使用思维导图能够极大地激发学生的学习热情并提高学生的学习效果。
[关键词]本科化学实验教学；教改；思维导图；应用；高等教育
思维导图又称“脑图”、“心智图”，是一种将抽象思维、知识脉络、灵感想法等智力活动通过图像式表达加以呈现的思维工具。思维导图通常以某一主题概念作为核心，以与该概念相关联的关键词、图像作为连接节点，并通过多级网络进行连接组合。思维导图通过图像、节点和多级逻辑连接的方式呈现了学习者思维的过程，能够让使用者快速整理、筛选重要信息，方便其加深记忆并提高理解力，因此思维导图备受发达国家教育界青睐。近年来，随着中外教育交流的日渐频繁，思维导图这一思维工具也开始在我国教育领域受到重视，被广泛应用于思维、学习、管理等领域。
1思维导图的兴起及其教学应用现状
人类利用图形辅助思维过程并将其“可视化”的方法论可以追溯到几个世纪以前[1]。上世纪八十年代，英国流行心理学作家托尼·巴赞(TonyBuzan)在先人的基础上提出了“放射性思维导图”的概念，这种图像化的思维工具，帮助我们从传统的线性思维方式过渡到了发散性联想思维的思考和学习模式上。随着思维导图概念的兴起，这一思维工具逐渐在教育领域生根发芽，深受教师与学生的喜爱。我国对思维导图概念的引进，可以追溯到21世纪初期的几篇教学法学术论文[2,3]。经过二十年发展，思维导图辅助中小学教学的应用方案已日趋成熟[4–7]。然而，在高等教育领域，思维导图在教学中的应用相对较少[8]。在这些为数不多的高等教育思维导图案例中，又以专业理论课的应用为主[8–10]，鲜有本科实验课应用思维导图进行教学的文献报道。受传统教育思想的掣肘，无论是教师还是学生，对于实验课的重视程度普遍低于理论课。教师对大学实验课程的教育理念较为落后，实验课程教材比较陈旧，学生对于实验课学习的积极性较低，这些因素严重限制了大学实验课教学水平的提升。实际上，实验课作为理论联系实践的中心环节，对于学生未来的升学深造和就业起着至关重要的作用。以来，随着人们对新时工科高等教育现代化需求的提高，高校在实验课教学教法上改革的呼声越发强烈。本论文以河南大学化学化工学院面向本院一年级本科生开设的《无机化学实验A》课程为依托，开展了基于思维导图的实验课教学改革研究。
2思维导图在本科化学实验教学中的实践
2.1传统实验课教学方式的问题与改进
无机化学实验是面向化学、近化学专业一年级本科生开设的一门必修基础实验课，同时也是绝大多数同学第一次接触的化学类实验课程。在学习无机化学实验课程的过程中，学生们主要依赖于初、高中所学习到的基础化学实验知识，一些中学甚至从来没有开设过化学实验课。大多数学生存在对实验室安全，实验操作基本守则等问题轻视的态度。这些情况使得初次接触无机实验的一年级学生的学习曲线较为陡峭，不利于无机化学实验课甚至其他化学相关实验课的开展，无机化学实验课教学过程出现了“照方抓药”的情况。基于上述问题，我院从2017年开始，持续改进无机化学实验课教学的形式和内容，购置了多媒体教学设备以充实巩固无机化学实验课的教学方法，提高学生的学习兴趣，将传统文字板书的实验内容讲解改进为图文并茂的幻灯片，以视频内容取代传统上高危险、高难度的实验内容，在保证实验室教学的安全性的同时尽可能地增强学生对实验内容的理解。与此同时，我院还积极建设虚拟仿真实验教学内容，将研究生发表的科研论文转化为了本科生可以在电脑终端操作的《多酸羰基化合物的单晶制备及其催化应用虚拟仿真实验教学项目》[11]。该项目的开展解决了综合化学实验受时空、仪器、安全的限制，免除了本科生进行高温高压实验存在的畏惧感，在2020年疫情流行的背景下，本虚拟仿真教学积极践行教育部“停课不停学”的精神要求，通过远程实验的方式，服务了我院相关专业的本科生的实验学习。该项目2019年获批河南省虚拟仿真项目，2020年入选首批国家级一流本科课程[12]。
2.2思维导图在实验课中的应用思路及实践
尽管我院从硬件和软件等层面为无机化学实验的教学提供了良好的条件，但是在教学过程中，我们发现受限于一年级本科生对于化学试剂、实验基本操作的不熟悉，以及实验课本编排陈旧等原因，学生在实验预习、实验过程以及实验报告撰写中存在对实验流程认识不清晰、实验原理理解不深刻、同系列实验逻辑关系模糊等问题，这些问题必须依靠实验课教学教法上的改进才能得以解决。根据上文提出的思维导图在教学中应用的种种优点，我们计划在本科无机化学实验教学中引入思维导图的概念，并尝试用这一实践改善我院当前无机化学实验课程中存在的弊端。针对每一次实验课所涉及内容相对较多，学生难以全局掌握的问题，我们为每一次实验课设计了针对性的知识网络思维导图。以《无机化学实验》[13]第五部分元素性质实验《p区非金属元素(一)(卤素、氧、硫)》为例，由于本实验涉及卤素、氧族共五种元素数十种药品，学生预习实验时难以从全局把控实验内容和实验目的。我们将课本内容经过整合，整合为一张思维导图(图1)。对于实验内容结构上的把握，有助于学生理解实验之间的联系，也使得实验内容更加清晰易懂。同学们普遍反映思维导图的呈现方式相较于传统幻灯片的讲授能更容易的理解实验的内容。除了实验概要外，我们在讲授具体实验内容的时候，也应用了思维导图帮助授课。仍以《p区非金属元素(一)(卤素、氧、硫)》“硫的化合物的性质”中的实验3“硫代硫酸盐的性质”为例。本小节实验主要验证了硫代硫酸盐的“不稳定性”、“还原性”和“配位性”，需要做5个小实验。而课本对这5个实验的详细描述占据了整张纸三分之一左右的篇幅，且描述相对枯燥。在以往的教学过程中，我们发现学生对实验的理解存在一定局限性，而对实验理解的不深入又导致学生在实验过程中手忙脚乱或者“照方抓药”。这是由于课本中的实验描述是单向线性的，而一年级学生刚开始接触化学实验，对实验操作、药品等问题的理解不够且无法在短时间内记住过多要素，从而只能以“照方抓药”的方式进行实验操作，无暇思考实验设计、实验思路等问题。若将实验操作以图形、模块、流程图的方式呈现出来，知识点和操作步骤不再是线性的，而是在逻辑完整的前提下相互关联的，这将大大提高学生对实验的理解程度、提高实验的可操作性(图2)。除了在传统实验课教学中应用思维导图外，我们还在虚拟仿真实验教学的过程中使用了思维导图辅助学生理解实验内容。如前文所述，我院建设的《多酸羰基化合物的单晶制备及其催化应用虚拟仿真实验教学项目》是基于硕士研究生所发表的科研论文的完整实验开发的。与实验课包含的无机化学实验相比，虚拟仿真实验所包含的实验内容更加复杂：包括“多酸羰基化合物单晶的制备”、“多酸羰基化合物晶体的结构和表征”、“多酸羰基化合物单晶的二氧化碳环加成催化实验”三大部分，且每一部分均需要多个实验步骤。鉴于该实验体系的复杂性，我们专门在该虚拟仿真实验中设置了一个“理论学习模块”，本模块除了包含该虚拟仿真实验所参照的科研论文、相关理论知识和基本安全守则外，还添加了该虚拟仿真实验的全流程思维导图(图3)。这样的思维导图犹如一张地图，使得学生对该实验的过程了然于胸。根据学生反馈，思维导图对于这样复杂实验的理解和学习，具有较大帮助。
3总结与展望
随着科技的进步，人类生活的方方面面越来越依赖信息技术。以教师的视角观察当今教学的趋势，多媒体幻灯片的教学方式把教师从板书中解放出来的同时，也在一定程度上禁锢了学生的思维。思维导图在教学中的应用，在一定程度上缓解了线性思维对学习效率的影响，提升了学习者对知识体系构建的速度。从手绘思维导图到思维导图计算机软件、手机app的出现，体现了人们对思维导图应用的重视程度越来越高。我们期待更多思维导图在教学，特别是在实验课程教学中的应用。
作者:朱建平 张超 单位:河南大学化学化工学院
