Xmind思维导图软件在物理化学课程中的运用

彭 冰 ， 杨 纯 ， 曾汝佳 ， 周贵寅 ， 刘 军

(湖南工业大学 生命科学与化学学院 ， 湖南 株洲 412007)

思维导图，是一种能够将头脑中发散性思维的表示出来的高效图形辅以文字的思维工具，它虽简单但不失是一种很有效的头脑思维工具。它采用图文并重的思维方式，通过一些关键词，连接线及必要的辅助文字说明等将各个主题联系在一起并在中心主题、各级分支主题与色彩、图像之间建立记忆链接，将思维形象化，具有承载信息量大、层次分明的特征。Xmind软件是一款极具实用性且专业的思维导图软件，可以在各个平台互通。不但可以根据实际需要，利用XMind绘制不同形式的思维导图，如鱼骨图、二维图、树形图、逻辑图、组织结构图等，并且还可以方便地在各种展现形式图之间进行转换，达到事半功倍的效果[1]。思维导图在世界范围内已得到普遍运用，在新加坡、韩国和日本等国家的很多教育机构都非常注重思维导图在教育教学中的作用，有相当大一部分的世界500强企业也在学习使用思维导图。我国对思维导图的研究相对于国外起步较晚，目前处于本体研究以及相关软件的应用研究。通过查阅相关文献，发现在高等教育课程中，已经逐步开始使用思维导图作为一种教学工具，如：高分子化学、有机化学等课程，并取得了一定成效[2-3]。物理化学课程作为化学、化工、制药、材料、环境、生物等相关专业重要的专业基础课程，课程开设面广、要求高，但运用思维导图与该课程进行结合的案例还很少。

1 在物理化学课程中的运用优势

1.1 提升学生自主学习的积极性

本科生在学习物理化学之前大多都已学过无机化学、分析化学、有机化学等课程，具备了一定的化学基础，但是对于物理化学的学习依然存在一定的难度。一些学生学习的积极性也会随着课程难度的加深而降低。积极性是学生主动探索新知识的先决条件，因此，必须要通过有效的学习工具来提高学生学习物理化学的积极性。而Xmind思维导图这一软件恰好符合大学生的思维特点和心理需求，是可以改善学生自主学习积极性的绝佳工具。基于Xmind软件，学生在学习物理化学这一课程时，可以提高效率，从而给自己带来新的学习体验[3]。例如，在电化学部分，该章节概念繁多，如果采用死记硬背的学习方法，在学习过程中会觉得枯燥乏味。因此，如果学生在老师的引导下，将各个概念之间的联系找出，绘制思维导图可大大提升学生自主学习的积极性。

1.2 有助于学生构建完整的知识体系

物理化学是化学、化工专业的基础和核心课程，内容涵盖化学热力学、化学动力学、量子力学、统计热力学四部分。每一部分内容包含概念及公式都非常多，随着学生学习的深入，对一些概念和计算公式的记忆难免会出现混淆。由于课时数的限制以及培养要求的不一样，在实际教学中很多学校往往会略去量子力学、统计热力学部分，而删减版的课程学习不利于学生形成完整的物理化学知识体系。因此在物理化学课程中利用思维导图，引导学生通过自学+复习，不断对思维导图进行扩充，逐渐构建完整的知识体系，同时能够达到温故而知新的学习效果[1]。除了对本课程内的知识进行横向联系构建，还可以从整个学科、专业所开设课程相关联的角度进行纵向归纳总结，如“熵”的概念就在多门课程中都有所涉及，并不断深化和拓展的，在无机化学就有初步介绍，在物理化学中则是作为重点和难点内容，在后续课程如化工热力学中将对此进一步强化和应用。以“熵”为专题，将所学的专业课程中关于“熵”的知识以思维导图的形式进行归纳，这将非常有助于学生自主构建完整的知识体系。

图1 学生绘制的电化学部分思维导图

1.3 有利于拓宽学生视野

新工科建设背景下，创新意识和思维对当代大学生来说越来越重要。而发散思维是创新思维的灵魂，发散思维——联想可以激发创新。发散思维不同于传统的思维方式，更注重在原有知识的基础上发散出多层次的思维，打破传统，跳出思维定式，同时有助于学生拓展与知识点相关的课外知识，甚至是跨学科领域，可以帮助学生将所学知识运用到生活中，解决实际问题。例如，在学习界面现象时，由“润湿作用”“接触角”发散出荷叶“出淤泥而不染，濯清涟而不妖”的特性归功于其出色的自清洁能力，即“荷叶效应”。该领域的研究是现在科技前沿热点，引领该领域代表性的科学家有中国科学院江雷院士，他在自清洁玻璃、油水分离、抗生物黏附界面、集水体系等多领域有重大贡献。

图2 学生绘制的关于“熵”的思维导图

2 思维导图在物理化学课程中的运用

2.1 课前预习

以往学生对新课预习的方法大部分都是把书看一遍，不懂的地方将其标记。而这种预习方法在物理化学课程的学习中不是最佳的，物理化学知识点内容多，难度也比较大，传统的预习方式耗时长且效率不高。而通过思维导图辅助学习能够有效解决这一问题。学生在预习时，可以一边预习课本中的新知识，一边手绘相应的思维导图，通过这种预习方式，学生在预习之后可以在脑海中留下一个大致的概念框架，还可以在思维导图上标记一些重难点，在教师传授新知识的过程中去逐个击破这些疑问[4]。

2.2 课堂学习

在课堂上，教师在讲授新知识前可以将本节课的思维导图展示出来，给学生一个初步的印象，这样学生能够在较短时间内了解到本节课所需要学习的内容，并形成一个大概的知识网络图。在知识讲授的过程中，学生可以一边听课一边扩充自己课前所绘制的思维导图，使得自己的思维导图上的知识点有重难点之分，并且更加全面。

2.3 课后复习

利用Xmind软件，学生可以很方便地将各个章节的知识点及计算公式串联起来进行分析及总结。学生在温习时，可以将之前扩充的思维导图合并汇总，这样学生在复习时能够很快找到物理化学的复习思路，并且对知识点和计算公式更方便记忆，且不易混淆，节约了学生的复习时间，大大提高了学习效率，达到事半功倍的效果。

3 问题分析及展望

综上所述，在物理化学课程的学习中，通过运用Xmind思维导图软件辅助学习，可以提高学生的学习效率，减轻学生的学习负担。在对湖南工业大学应用化学2019级本科生实施过程中发现，学生预习、听课及课后复习中均有不错的成效。不过，这一切的显著效果必须建立在学生需要自主绘制思维导图的基础上，思维导图在第一次制作时可以简单，但必须独立思考，一些学生在制作思维导图的过程中偷懒，不愿意花心思去完成属于自己的思维导图，仅仅将标题抄写进去，这种绘制方法不仅浪费时间，而且毫无效果。当然，思维导图这一学习工具不仅局限于一门课程的学习，推而广之，也能运用到其他化学化工类的课程中，例如化学反应工程、有机化学、化工热力学等，这将有助于拓宽学生的知识面，进一步提高学生的批判性创新思维能力、归纳总结能力。