思维导图+微课在《环境化学》课程教学中的应用*

高树梅，赵国华，郑兰兰，刘 娟，苏营营，赵欢欢

(1 嘉兴学院生物与化学工程学院，浙江 嘉兴 314001；2 浙江省嘉兴生态环境监测中心, 浙江 嘉兴 314001)

环境化学是环境学科各专业的重要专业基础课，环境化学课程的教学，一直在不断地改革和创新[1]，案例式、讨论式、PBL教学、分组授课等方法和手段都在不断的尝试和探索；另外，随着互联网的快速发展和信息技术的普及，线上线下混合式教学也成为信息技术和教育相融合的一种全新的教学模式，线上线下混合式教学将“线上”(在线网络学习平台)与“线下”(课堂教学)有机结合，既能体现学生的主体地位，也能发挥教师的主导作用。笔者在前期的教学过程中，采取了各种方法和手段不断提高教学质量，均取得良好的教学效果，教学方法也得到了同学们的认可[2-3]，目前，该课程已经申报浙江省线上线下混合式一流课程。在本课程的教学过程中，利用思维导图法对琐碎又重要的基础知识点进行归纳和串连，既授之以鱼，又授之以渔，既丰富了教学手段，又能提高学生的学习效率。同时，课程组在课堂教学经验基础上，对知识点进行梳理，教学设计进行优化，制作了系列微课，能够弥补课堂教学的缺陷，拓宽课堂教学的时空。从文献调研可知，思维导图[4-5]和微课[6-9]的方法在环境工程专业的其他相关科目教学过程中，都有广泛的应用。

本文以《环境化学》课程第二章大气环境化学为例[10]，介绍教学过程中采用的微课及思维导图。这一章涉及的知识点主要包括大气中的主要污染物(来源、种类、危害)、污染物的迁移转化(自由基反应、碳氢化合物的转化，氮氧化物的转化)、及典型的大气环境问题，如光化学烟雾、酸雨、臭氧空洞、温室效应、雾霾等。其特点是知识点零散，又前后交叉，错综复杂。比如大气污染物种类繁多、分类方法多样、危害各不相同，彼此之间有着错综复杂的关系[2]，如光化学烟雾现象涉及到大气中的主要污染物的来源及危害，大气污染物的迁移转化、氮氧化物的转化、有机污染物的转化等。为此，我们把主要知识点做成了一系列微课，分别为大气污染物、氮氧化物转化、光化学烟雾、酸雨、温室效应等，每个微课控制在10 min以内，已经上传至超星在线学习平台供同学们使用。微课的知识融会贯通、讲解生动有趣、思路清晰条理。同时在每个微课制作过程中，我们通过思维导图的方法，将知识点总结归纳，通过主要的关键词和层次关系，把各种环境问题的定义、形成条件、形成机理、特点或危害等主要知识点进行了梳理，这样即有利于授课教师本身对知识点的把握，也有利于课堂讲解、实现知识点的融会贯通，提高学习效率。

1 微课+思维导图，传递知识和情感

1.1 大气环境化学涉及的主要环境问题

大气环境化学章节中，涉及到的典型环境问题包括温室效应、臭氧层空洞、酸雨、光化学烟雾、雾霾等等，问题相对较多，产生的机理既不相同，又相互联系，涉及的知识点前后交叉，错综复杂，我们将这些内容总结如图1所示。这样，利用思维导图法对琐碎又重要的基础知识点进行归纳和串连，既授之以鱼，又授之以渔，既丰富了教学手段，又体现了微课的“帮辅”特色；同时再适当地补充课外知识，如焦点访谈节目：环保督察一针见血、雾霾元凶追根探源、铁腕治霾中国行动等，就容易实现课上与课下的相辅相成。

图1 大气中的典型环境问题Fig.1 Typical environmental problems in the atmosphere

1.2 光化学烟雾

图2 光化学烟雾的相关知识点Fig.2 Related knowledge of photochemical smog

光化学烟雾是典型的大气环境问题，其形成条件和产生原因都相对比较复杂，危害也具有多重性，其形成机理涉及氮氧化物的转化，碳氢化合物的转化等，又与气象条件有很大关系。为此，我们专门制作了微课，详细讲解其定义、机理、形成条件及危害等，微课已上传至超星在线学习平台。最后，作者通过思维导图对知识点进行了总结和概括，便于学习，如图2所示。在课堂讲述时，作者还会适当补充课外知识，如焦点访谈节目：蓝天保卫战、臭氧：蓝天下的污染物、便于同学们的课外拓展。

1.3 酸 雨

pH小于5.6的酸性降水称为酸雨，又称酸沉降，是指通过雨、雪、雾、冰雹等将酸性物质沉降到地面的过程[10]。酸雨的形成，收到很多因素的影响，如酸性物质的大量排放、大气中的颗粒物及碱性物质的缓冲作用，此外还容易受到天气形势和地理地势的影响。酸雨对人体健康、土壤生态系统、水生态系统等均有较大的影响。我们将这些知识点做成微课，并用思维导图进行汇总，提高了教学效果。另外，我们在录制微课时，将2000年以来，我国的酸雨分布图，进行汇总和，可以明显看出，2015年以来，我国的酸雨分布，无论是分布的广度还是严重程度都得到了很大的改善，这得益于国家对于环境保护工作的重视。这些课外知识的补充，极大地促进了学生的专业认同感。

图3 酸雨的相关知识点Fig.3 Related knowledge of acid rain

1.4 温室效应

温室效应是全球性的环境问题，关于其形成机理，目前已经有了较为统一的认识，即CO2的大量排放是造成温室效应的主要气体。2020年12月12日，国家主席习近平在气候雄心峰会上通过视频发表题为《继往开来，开启全球应对气候变化新征程》的重要讲话，宣布中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。那CO2是如何引起温室效应的呢？大气中还存在哪些温室气体？温室效应有何危害？带着这些问题，我们制作了相关的微课。我们利用根据现象-分析原因-探寻机理的教学方法，教学设计思路清晰条理，讲解深入浅出，同时又能激发学生的兴趣，体现了微课的“激趣”特色；同时，我们根据斯克里普斯海洋研究所(https://scripps.ucsd.edu/about)提供的最近数据，及时通报目前大气中CO2的最新含量数据，充分体现了课程的高阶性和前瞻性。

2 调查与评价

由于篇幅原因，其他思维导图未逐一提供。作者针对嘉兴学院环境工程181班、182班的同学进行了问卷调查，结果显示如表1所示。

表1 关于思维导图使用的调查问卷Table 1 Questionnaire on the use of mind map

根据调查结果数据可以看出，同学们都认为思维导图有利于知识点的梳理和融会贯通，但是很多同学因“绘画技术”，而限制了应用。思维导图的关键在“思维”，而非“导图”，思维导图并非画画比赛，它只是一种辅助的工具。另外，95.7%的同学认为所制作的微课对于自己的学习有帮助。在此次调查问卷中，小部分同学抱着无所谓的态度，他们并非不愿意采用这种学习方法，而是相对处于被动的学习状态，这一部分同学要在以后的学习过程中加以引导和帮助，以提高自主学习的动力。

3 结 语

思维导图+微课的方式，将复杂的知识点图形化和视觉化，关键词和清晰的层次关系使得知识点逻辑结构明确，既方便老师教学，又方便学生学习。思维导图+微课为《环境化学》课程的“教”与“学”提供了一种事半功倍的工具。有助于提高学习者包括教师和学生的学习能力，有助于使学习者真正实现终身学习和学会学习。老师线上微课设置疑问，同学线下课程自行答疑解惑；系列微课知识点后前呼应，线上线下教学相辅相成，凸显了微课的“自助”式学习优势。