思維導圖在無機化學課程中的應用研究

李金芳

（賀州學院 化學與生物工程學院，廣西 賀州 542899）

1 前 言

思維導圖（Mind Map）又稱作腦圖、心智圖，是英國學者托尼·布贊（Tony Buzan）在20世紀60年代初基于對腦神經(jīng)生理科學的研究，類比自然萬物放射性狀，在分析了人們的筆跡習慣，以及在訓練“學習障礙者”的實踐中，逐漸形成的關于放射性思維及其圖形表達的研究成果。1971年，這些成果被結集成書，廣泛地應用于教育學習、商業(yè)決策等領域［1］。它運用圖文并重的技巧，把各級主題的關系用相互隸屬與相關的層級圖表現(xiàn)出來，以層級和分類的信息組織為基礎，把主題關鍵詞與圖像、顏色等建立記憶鏈接，從而將放射性思維狀思維過程和結果可視化的一種工具［2］。

思維導圖在我國的發(fā)展起步較晚，最早一篇關于思維導圖的論文是2000年王功玲在《黑龍江科技信息》上介紹了思維導圖的理論基礎和制作程序，并將導圖的筆記方法應用于教案編寫，以及課堂教學［3］。思維導圖在教育應用研究中發(fā)表的論文，從2001－2010年各年度發(fā)表的數(shù)量不一，但呈曲折上升趨勢［4］。其中在化學教學中的研究多為中學化學教學中運用思維導圖的相關研究［5－9］，在大學化學教學中開展思維導圖的相關研究為數(shù)很少。以“思維導圖”做關鍵詞通過對中國知網(wǎng)的檢索，發(fā)現(xiàn)大學化學中對思維導圖的研究只有四篇［10－13］，其中只有一篇是無機及分析化學教學中的應用研究，從實踐的角度闡明了思維導圖技術對促進無機及分析化學教學效果的促進作用。

隨著高校招生規(guī)模的逐漸擴大，學生學習基礎參差不齊。作為剛進入大學一年級的新生，他們的學習方式還停留在中學階段死記硬背的被動學習，面對無機化學這一門內(nèi)容龐雜的專業(yè)課程，在教學中存在的的課時少、知識面廣、思維跳躍性強的新特點會使大一新生在學習中存在很大的不適應，甚至跟不上教師的教學思路。如何學好這第一門專業(yè)課，在整個化學專業(yè)學習生涯中顯得尤其重要?，F(xiàn)代教學改革強調發(fā)展學生的智能和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，為適應這一改革發(fā)展的趨勢，通過引入思維導圖的方法，可以加強對大一新生學習方式的指導和學習思路的引導。

2 思維導圖在無機化學課程教學中的應用實踐

思維導圖的繪制有手繪和計算機繪制兩種。手繪簡便易行，只需要紙和筆，隨時隨地都可以完成。前提是繪圖者對所繪內(nèi)容有全面深刻的認識即可，不足之處是由于紙張大小會影響所繪內(nèi)容的全面性，并且手繪的思維導圖保存、傳播上也有很大局限性。計算機繪制思維導圖解決了傳統(tǒng)手繪的不足之處，進一步拓寬了思維導圖的應用領域。當前出現(xiàn)了很多根據(jù)思維導圖的原理和特點開發(fā)的應用軟件，例 如：Inspiration、Mind Man、Info Map、Mind Mapper、personal Brain、Brainstom 和 Mind Manager等［5］。本研究主要用 Mind Manager9．1軟件制作相關的思維導圖。

在無機化學課程教學中運用思維導圖，實際上是由普通的簡單學習階段進入到了系統(tǒng)學習階段，這個環(huán)節(jié)可以分兩步走。第一步，在每節(jié)的知識教學結束時，可以先由教師運用思維導圖把一節(jié)內(nèi)容的知識點聯(lián)系起來，即用畫知識體系圖的方式把無機化學課程中某一節(jié)的知識點都聯(lián)系起來幫助學生建立該節(jié)完整的知識結構。在學生掌握了思維導圖基本繪制方法以后，教師在無機化學課程教學過程中要階段性地給學生學習主動權，讓其對前面學習的知識通過思維導圖（主要以節(jié)的形式）來總結。當學生頭腦中有了一幅較為完整的知識體系圖時，該節(jié)的知識框架結構和內(nèi)在的聯(lián)系就一目了然了。第二步，教師在每章結束的時候再來對整章知識做圖，進而在前面“節(jié)”型知識的基礎上加深了對各個知識點的聯(lián)系。

2．1 思維導圖在無機化學“節(jié)”型知識中的應用案例分析

在無機化學物質結構基礎篇部分，由于涉及微觀領域中的原子結構、分子結構，很多概念、術語對于大一新生來說都是很抽象的，繁多的新概念在有限的課堂講解中不足以使學生認識清楚，為幫助學生認識并掌握知識要點，可借助思維導圖來對相關知識點進行構建。現(xiàn)以大連理工大學無機化學教研室主編的《無機化學》第八章第三節(jié)“氫原子結構的量子力學描述”為例進行畫圖。

第一步：確定知識要點。本節(jié)知識點有三個，圍繞著薛定諤方程與波函數(shù)引出了量子數(shù)、概率密度與電子云、原子軌道與電子云的空間圖像。

第二步：選定中心詞。本節(jié)知識都是圍繞薛定諤方程來，通過引入一組量子數(shù)使該方程能夠有合理解，并對該方程中涉及到的相關概念作出解釋。故薛定諤方程是中心詞。

第三步：確定第一層級的概念或命題。第一層級的概念或命題要符合兩個原則，首先，該概念或命題包涵性強，才能夠涵蓋下一層級的知識；如量子數(shù)，這個概念包含了主量子數(shù)、角量子數(shù)、磁量子數(shù)、自旋量子數(shù)四個子概念。其次，這些概念或命題又要相互獨立，才能構成本節(jié)的主要知識內(nèi)容。通過分析該節(jié)內(nèi)容的第一層級概念有量子數(shù)、概率密度。

第四步：進行圖形的整體配置。本節(jié)內(nèi)容初步可以用三個層級來構建知識體系，每個層級輻射出來的分支多少不一，這些層級和分支配置要注意層次清晰，間隙得當。

第五步：繪出整個圖像。把相關概念寫入每個分支，并將一部分概念以符號、色彩等形式將其形象化，個性化。最后繪圖見圖1。2．2 思維導圖在無機化學“章”型知識中的應用案例分析

圖1 氫原子結構的量子力學描述思維導圖

“章”型知識與“節(jié)”型知識相比在，在知識容量、包容性上更大一些，通過思維導圖的繪制過程，學習者可以更全面和深入地對所學知識建立關聯(lián)，使其自身的知識體系得以擴展。其構圖過程跟“節(jié)”型構圖基本一致，也要經(jīng)過五個步驟，只是對相關知識點的確定要統(tǒng)領全章。以大連理工大學無機化學教研室主編的《無機化學》第六章“沉淀溶解平衡”為例作圖。

第一步：確定知識要點。本章知識點有三個，溶度積概念、沉淀的生成與溶解判斷、沉淀的轉化。

第二步：選定中心詞。本章知識都是沉淀溶解平衡來，通過分析沉淀溶解、生成、轉化的條件來判斷溶液中難溶物的平衡狀態(tài)。故沉淀溶解平衡是中心詞。

第三步：確定第一層級的概念或命題。通過分析該章內(nèi)容的第一層級概念有溶度積與溶解度區(qū)別和聯(lián)系、沉淀的生成與溶解、沉淀的轉化。

第四步：進行圖形的整體配置。本章內(nèi)容初步可以用三個層級來構建知識體系。

第五步：繪出整個圖像。作圖見圖2。

圖2 沉淀溶解平衡思維導圖

3 關于思維導圖在無機化學課程運用的思考

思維導圖通過對顏色、圖像、符號的使用，可以幫助學生梳理知識、加深理解，使學生具有全面思維的能力，有效地提高了學生對龐雜的無機化學知識的記憶力。在使用思維導圖的過程中也大膽發(fā)展了學生的創(chuàng)新思維能力，從而使大一學生在進入大學階段逐步學會自主、創(chuàng)新地學習。

需要注意的是，思維導圖的使用應遵循循序漸進的原則，由教師在無機化學課程教學中適當?shù)卮┎迨褂盟季S導圖，逐步演示、講解其繪制原則，引導學生在無機化學課堂筆記、預習、小結等環(huán)節(jié)中逐步運用思維導圖來幫助理清思路，讓學生在整個無機課程學習過程中逐步達到對該方法的全面認識。教師要大膽放手、允許學生創(chuàng)造性地去構建無機化學知識網(wǎng)絡的思維導圖，并及時反饋給學生相應的評價以幫助學生認清在繪圖過程中的優(yōu)缺點，進而促進學生積極創(chuàng)新地學習。

本次僅僅以氫原子結構的量子力學描述一節(jié)內(nèi)容和沉淀溶解平衡一章內(nèi)容要點為案例，研究思維導圖在無機化學課程中的應用，旨在為思維導圖在無機化學課程甚至化學專業(yè)其他專業(yè)課程中的應用提供一些借鑒，借此與同行交流。希望更多的教育教學工作者關注思維導圖，不斷地開發(fā)和完善思維導圖在大學無機化學課程教學中的應用，為大學階段的學生更好地發(fā)展創(chuàng)造性學習做出貢獻。

［1］劉曉寧．我國思維導圖研究綜述［J］．四川教育學院學報，2009（5）：109－111．

［2］T．Buzen，B．Buzen．The Mind Map book：How to use radiant thinking to Maximize your brain’s untapped potential［M］．New York：plume，1993：146－151．

［3］王功玲．淺析思維導圖教學法［J］．黑龍江科技信息，2000，（4）：66．

［4］張海森．2001－2010年中外思維導圖教育應用研究綜述［J］．中國電化教育，2011（8）：120－124．

［5］李靜雯．思維導圖在中學化學教學中應用的研究［D］．南京：南京師范大學，2006．

［6］石巖霞．某于思維導圖的初三化學計算的教學設計［D］．天津：天津師范大學，2012．

［7］安牧冰．思維導圖在高中化學教學中的應用［J］．內(nèi)蒙古師范大學學報，2007（12）．

［8］梁峰麗．思維導圖在高一化學教學中的應用研究［D］．上海：上海師范大學，2012．

［9］梁曉康，廖銳星，楊美珠等．思維導圖在高一化學教學中的應用研究——以人教版《化學1（必修）》第一章為例［J］．化學教育，2007（8）．

［10］龍云開．培養(yǎng)化學師范生利用思維導圖進行教學設計的研究［D］．長沙：湖南師范大學，2012．

［11］陳博，陳凱，薛蒙偉等．思維導圖應用于大學有機化學學習［J］．大學化學，2009（2）．

［12］賈佩云，張志民，周志強等．思維導圖在無機及分析化學教學中的應用研究［J］．教育教學論壇，2012（6）．

［13］關成．思維導圖在工科非化學專業(yè)化學教學中的應用［J］．教育教學論壇，2013（2）．