思维导图教学法在本科化学教学中有效实施的若干思考

魏明

（南京医科大学康达学院理学部，江苏 连云港 222000）

思维导图由英国学者托尼·博赞在二十世纪60 年代初创立，通过把研究内容各级主题的关系利用层级图的形式表现出来，经与特定的颜色、声音及视频建立特定的记忆链接，将抽象的思维具象化，从而帮助使用者更好地掌握相关内容[1-2]。思维导图的应用领域较广，如课程学习、计划制定、成果展示和会议记录等诸多方面。在课程学习方面，思维导图更多扮演的是一种辅助学习工具，集中在归纳、总结、记忆等层面，其潜能并未完全开发出来。

以“无机化学”为代表的本科化学类课程，不仅是化学、化学工程专业的必修专业课程，同时也是药学、环境、医学等专业所必修的基础课程。作为一门实验学科，化学类课程要求学习者具备一定的逻辑思考能力和较强的实践能力[3]。化学类课程包括“无机化学”“有机化学”“分析化学”“物理化学”等，各个课程之间彼此独立又相互联系，因此要求教师在授课的过程中，对学生进行学习方法的引导，让学生能在宏观层面上对所学内容有所掌握。思维导图特有的发散性，可以很好地帮助教师完成此项任务。如何让思维导图在化学类课程教学中发挥更大的作用，是一个值得深入探讨的课题。

1 思维导图的理论基础

思维导图特有的表达形式，可以帮助使用者在学习过程中，构建完整的认知地图，辅助学习者对所获取的信息完成加工，转化为自己的特征符号，通过多种感官的协同活动，发散思维，加深记忆。

思维导图帮助学习者在认知的过程中，从已经掌握的信息出发，沿着不同的路径探索，重新组织自己已掌握的信息，完成思维的发散和知识框架的构建，这对创新思维的培养具有极为重要的促进作用[4]。

记忆过程包括识记、保持、回忆三个基本过程。由于在思维导图绘制的过程中，不同的颜色、声音等标示刺激学习者多种感官，加深有意识记。在教学过程中，通过思维导图完成新知识在原先知识体系下的“生长”过程，可以更好地实现保持和回忆两个过程，从而实现长时记忆。

2 思维导图绘制软件的选择

一般来说，Word、PowerPoint 等具备绘图功能的软件基本都可以绘制思维导图，但其制作耗时长，美化排版较为繁琐，效率较低[5]。随着计算机技术的逐步成熟，相关公司开发出新的软件，极大地方便了思维导图的绘制，如 MindMaster[6]、MindManager、XMind 等。在实践中，使用者可以根据自己的操作习惯选择合适的绘制软件。鉴于MindMaster提供了较为丰富的设计元素，且具备智能布局功能，文中的思维导图均采用该软件进行绘制。

3 思维导图教学法实施的若干思考

3.1 思维导图的定位

目前大部分采用思维导图的课例，都简单地把思维导图作为一种总结工具，导致思维导图的功能性没有得到充分开发。教学实践证明，思维导图可以作为一种教学方式，贯穿在教学活动的全部过程。

3.2 思维导图教学法的实施

思维导图教学法的实施，包括教师与学生两个层面。

教师在新课开始前，通过多媒体幻灯片呈现上节课程完成的思维导图，在带领学生进行当堂内容学习的过程中，教师要根据教学内容的特点，逐步将本堂课程的内容在之前的思维导图上进行标注，完成思维导图的“生长”，以此往复，从而完成整个章节的思维导图。

以“物理化学”课程中“热力学第一定律”为例。“物理化学”概念多，公式杂，对学习者的理解能力要求较高。学生在学习过程中，必须抓住每一章的重点，熟悉所学的主要内容，要知道通过哪些实验得到了什么结论，并且了解公式的适用条件是什么，只有对所学内容有了通盘把握，才能有彻底的理解。“热力学第一定律”作为热力学的开篇，对于培养学生物理化学的学习习惯和思维过程具有非常重要的意义。在授课过程中，教师按照图1所示的思维导图展开教学。

“热力学第一定律”主要围绕热力学函数U 展开讨论，用来计算变化过程中的热效应。教师在带领学生学习的过程中，考虑到在“热力学第一定律”的数学表达式中，状态函数U 和过程量Q 与W 均有所体现，故可选取为思维中心。思维中心确定后，不同的二级主题利用不同的颜色加以区分，依次展开。必须注意的是，教师在制作思维导图的过程中，一定要注意保存绘图过程的中间步骤，便于在课程中为学生依次展示，从而呈现出思维导图的“生长”过程。

图1 热力学第一定律思维导图

从学生层面来说，教师采用思维导图教学法的初衷，是为了更好地帮助学生理解所学内容，对学习内容有宏观的掌握。但如果单纯依靠教师在课堂上对思维导图的展示，基于学生对教师固有的依赖性和教师在教学活动中的权威性，可能会对学生思维发散产生阻碍，即教师的思维导图会被学生认为是最佳选择。基于上述原因，教师需提前告知学生思维导图并非唯一，学生可以充分发挥自己的主观能动性进行思维拓展。

在思维导图教学法实施的过程中，教师可按照图2的模式进行，鼓励学生提前对所学内容进行预习，并初步手绘思维导图。教师在学生预习结束后，对部分学生手绘的思维导图进行检查，了解学生预习情况和对所学素材的理解程度。在授课结束后，学生应及时对自己的思维导图初稿进行完善，教师收集并提出指导性意见。结束整个教学活动后，教师应根据课堂及学生反馈情况进行教学反思，及时调整教学思路，从而实现教学相长，达到提高教学质量的目的。

图2 思维导图教学法的实施过程

3.3 思维导图的评价要素

评价一张思维导图的质量好坏，最关键的内容为思维中心的选取是否合理，各个层级之间的逻辑关系是否清晰明确，另外，整体图像的布局、颜色搭配、线条粗细等因素是否合理。建议学生在手绘的过程中，尽量采用横版，将思维中心置于中点位置，线条可按照树状图的模式，依据层级关系由粗到细，颜色选取尽量丰富，同一个层级使用相同的颜色，为了增加感官刺激，必要时可以使用互补色，如绿色和品红色、蓝色和黄色等。图3为南京医科大学康达学院2017 级药学专业部分学生在溶液章节手绘的思维导图。

由于要在课堂上完成思维导图的知识“生长”，教师在利用如MindMaster 等软件进行思维导图的绘制过程中，除了要考虑上述因素外，还要注意布局的合理性，同一个层次的知识内容，尽量平行放置，便于对比，同时需为后续的教学内容留下足够的空间。如在绘制“无机化学”难溶电解质沉淀溶解平衡的思维导图（图4）时，沉淀溶解和沉淀析出部分尽量做到位置平行，对比明显，便于学生理解和掌握。

图3 学生手绘思维导图

图4 难溶电解质沉淀溶解平衡思维导图

3.4 思维导图与课程一体化

课程一体化又叫“课程整合”，是为了整合教学资源而形成的一种组织模式，强调教学资源和内容的关联性、统一性和衔接性，特别注重实践能力的培养。从本科化学的角度来看，不同的二级学科之间相互联系，共同构建了完整的学科网络，思维导图教学法可以很好地将其表现出来。以电化学板块为例，“无机化学”“物理化学”“分析化学”都有所涉及，教师在教学过程中，可以按照如下思路引导学生进行电化学学习：由范特霍夫等温式（“物理化学”）引出电池（或电极）能斯特方程（“无机化学”“物理化学”），继而引出电极电位（“无机化学”“物理化学”），最后指导学生进行条件电极电位（“分析化学”）的推导，完成氧化还原滴定的应用。在不同的学科之间，同样存在课程一体化的条件，以笔者所在的医学院校为例，在本科化学的教学中，会涉及到缓冲溶液，包括其组成、机理等内容，教师会简单给学生讲解人体血浆pH 维持在7.35～7.45 的原因，学生在后续病理生理学的学习中，会涉及到酸碱平衡紊乱及相关的机制介绍，这些都为思维导图的制作积累了很好的素材。

课程一体化要求教师对特定专业的学生所学全部课程有一定的了解，在绘制思维导图的过程中，可以留下一些“思维接口”，待学生学习到后续课程时，将“思维接口”打开，实现知识贯通，从而帮助学生形成自己的思维体系，培养学生的发散性思维。

3.5 思维导图与实验课程

笔者前期在“物理化学”实验的教学过程中，引入了思维导图，并建立了相应的评分体系[7]。思维导图在实验教学中最主要的应用在于引导学生熟悉实验框架，掌握理论与实践的联系，对实验原理进行很好的梳理，但对实验操作过程的有效描述，还需要一定的探索。在实验课中，教师应重点强调学生应用能力的培养。在综合性实验中，可利用思维导图进行实验的设计，对学生的创新思维进行一定的启迪。

3.6 思维导图教学法的作用及实施意义

长期以来，学生的学习过程是按照教材或教师设定的既定路线进行，教师的教学过程，如同带领学生进行一次知识的“参观”，学生几乎没有机会去决定知识学习的先后顺序，学习的主观能动性不能被很好地激发。近年来，随着翻转课堂（Inverted Classroom）、问题驱动教学法（Problem-Based Learning）等全新教学理论走入课堂，学生占据学习主动权的比重逐渐加大。相比于翻转课堂和问题驱动法，思维导图教学法给予学生学习的主动权较小，其侧重于帮助学生梳理知识网络，使学生能够站在一定的高度上对教学材料进行组织，对学生的能力要求较低，适合大多数学生的实际学习，可以为后期的PBL或翻转课堂教学进行前期铺垫。

4 总结

以本科化学为代表的理工类学科，通过引入思维导图教学法，将抽象的理工思维形象化，便于学生理解和掌握。教师通过在预习前和授课后，两次对学生所绘制的思维导图进行干预，帮助学生梳理知识网络，激发学生学习的主观能动性，从而实现提高教学质量的目的。在思维导图教学法实施的过程中，教师应根据学生具体情况做适当调整，做到量身定做。关于思维导图教学法如何高效的实施，还有很多讨论的空间，欢迎更多的化学教育工作者一起参与进来，为本科化学类课程高质量教学一起努力！