嚴祥輝，薛 同，李 東，房國麗

(北方民族大學材料科學與工程學院，材料科學國家級實驗教學示范中心，寧夏 銀川 750021)

工科基礎(chǔ)化學是高等工科非化工類專業(yè)人才素質(zhì)的一個組成部分和重要的必修基礎(chǔ)課[1]。本課程能夠培養(yǎng)學生在工程技術(shù)中以化學視角和觀點觀察物質(zhì)變化的現(xiàn)象，具有一定的從原理的角度上去分析和解決一些涉及化學的工程、技術(shù)以及生態(tài)環(huán)境問題的能力，培養(yǎng)學生正確的學習和研究方法、思維邏輯能力和科學素養(yǎng)，樹立系統(tǒng)的、全面的辯證唯物主義的世界觀[2-3]?，F(xiàn)代學科發(fā)展呈現(xiàn)出高度綜合的趨勢，交叉學科和邊緣學科層出不窮[4]。俗話說，一個好的材料科學家會被物理學家認為是化學家，可見化學對材料的重要性與緊密性。進入21世紀后，新能源材料的發(fā)展將對社會經(jīng)濟產(chǎn)生重要影響。為了保障世界經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展以及解決越來越嚴重的能源短缺、溫室效應(yīng)和大氣污染等能源和環(huán)境問題，新能源材料將引導和促使傳統(tǒng)能源向潔凈能源、可再生能源、分散型能源等多元化能源發(fā)展。毫無疑問，這些使用新能源材料的合成工藝、新能源器件及技術(shù)是屬于化學學科物理化學課程中的知識內(nèi)容，因此，學習工科基礎(chǔ)化學對材料科學與工程專業(yè)的學生來說具有重要的意義。

1 工科基礎(chǔ)化學課程的學習現(xiàn)狀分析

北方民族大學招收的學生很多來自于偏遠貧困地區(qū)，由于受經(jīng)濟、文化和教育發(fā)展的限制，大多數(shù)學生普遍學習基礎(chǔ)較差，自主學習能力較弱。通過對《工科基礎(chǔ)化學》課程近6年的授課，發(fā)現(xiàn)我院材料科學與工程專業(yè)學生的化學基礎(chǔ)非常薄弱，有些化學前期知識在高中階段都沒有學過。另一方面，課程內(nèi)容繁雜、邏輯性強，涉及到大量應(yīng)用條件嚴格的公式和抽象的概念、原理且課時較少[5-6]。例如，在講授第二章原子結(jié)構(gòu)和元素周期律時，由于波函數(shù)、原子軌道、量子數(shù)等非常抽象，學生理解起來很困難；在講解完第五章熱力學第一定律后，發(fā)現(xiàn)同學們記不住本章的公式，對公式的使用條件、推導和公式間邏輯關(guān)系仍然是一頭霧水。上述窘境導致學生學習壓力大、上課興趣低下、考試不及格率高等系列問題。因此，為了解決此困境，筆者嘗試了將思維導圖嵌入《工科基礎(chǔ)化學》的課堂教學中，采用思維導圖法總結(jié)出本章節(jié)的知識點框架簡圖，使學生能對本章節(jié)知識點有全面清晰的了解認識，形成概念地圖，并通過圖中的層級關(guān)系建立知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，旨在提高教學效果的同時，又能培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。

2 思維導圖在《工科基礎(chǔ)化學》中的應(yīng)用基礎(chǔ)

思維導圖由世界著名的英國學者東尼·博贊發(fā)明，是表達發(fā)散性思維的有效圖形思維工具，在此非線性的思考方式下，激發(fā)人的整理思維，從而使零散瑣碎的信息形成結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化的網(wǎng)絡(luò)框架[7-8]。其核心思想就是把形象思維與抽象思維很好地結(jié)合起來，讓你的左右腦同時運作，利用記憶、閱讀、思維的規(guī)律，協(xié)助人們在科學與藝術(shù)、邏輯與想象之間平衡發(fā)展，從而開啟人類大腦的無限潛能，極大地提高你的智力技能和智慧水準。簡單地說，思維導圖所要做的工作就是更加有效地將信息“放入”你的大腦，或者將信息從你的大腦中“取出來”。作為21世紀全球革命性思維工具、學習工具、管理工具，思維導圖已經(jīng)應(yīng)用于生活和工作的各個方面，具體包括學習，寫作、溝通、家庭、教育、演講、管理、會議等，運用思維導圖所帶來的學習能力和清晰的思維方式已經(jīng)成功改變了數(shù)億人的思維習慣。因此，思維導圖可以引導學生梳理各知識點之間的關(guān)聯(lián)，使知識由點到線再到面的組塊化，強化認知，加強理解程度，待復(fù)習時還能夠喚起記憶，從而提高學習效率。目前，思維導圖在國內(nèi)小學、初中及高中階段的英語、語文、物理和化學等學科中的應(yīng)用及相關(guān)研究已非常廣泛和系統(tǒng)，而將思維導圖與大學教學相結(jié)合的應(yīng)用研究才初步展開[9-10]。這些研究已經(jīng)表明，通過思維導圖的學習，有利于學生考試成績和理解能力的提高及在后期專業(yè)課中的學習。

3 思維導圖在公式總結(jié)中的運用

在《工科基礎(chǔ)化學》課程中，公式特別多，尤其是熱力學部分的內(nèi)容，并且公式之間的轉(zhuǎn)換和計算還涉及很多特定的條件，非常容易混淆出錯，這對于本來基礎(chǔ)就薄弱的同學來說，更是難上加難，因而產(chǎn)生畏難情緒甚至失去學習興趣。針對此問題，嘗試了在章節(jié)復(fù)習中引入思維導圖，以幫助同學們克服學習困難提高理解能力。本論文的思維導圖的制作思路如下：以“熱力學第一定律”的數(shù)學表達式為中心節(jié)點，然后以“熱Q”、“功W”和“熱力學能變ΔU”等關(guān)鍵詞作為主節(jié)點，將第五章前五節(jié)的主要公式包羅在這三部分組成的分支上?；景凑崭鞴脚cΔU、Q、W的邏輯關(guān)系以及課程內(nèi)容先后順序，繪制了前五節(jié)公式總結(jié)的思維導圖(圖1)。

圖1 “熱力學第一定律”公式總結(jié)的思維導圖

4 結(jié) 語

本文從提高教學和學習效果出發(fā)，探討了以“熱力學第一定律”公式脈絡(luò)圖的構(gòu)建和制作為例，嘗試將思維導圖引入到《工科基礎(chǔ)化學》的教學中，給學生們提供邏輯性思維的學習方法。將思維導圖法輔助性地嵌入到教學中去，一是使章節(jié)內(nèi)容簡單化、結(jié)構(gòu)化和條理化，便于老師講解也有益于學生理解和掌握抽象難懂的概念、公式和原理等知識；二是通過對知識點的分析總結(jié)、歸納整理，鞏固了所學知識，使學生能夠?qū)滩膬?nèi)容建立起系統(tǒng)的知識脈絡(luò)體系，有助于章節(jié)和總復(fù)習；三是還可以鍛煉和培養(yǎng)學生的邏輯性思維和知識抽提概括能力，促進其自主學習能力的形成，拓展專業(yè)知識。確實，通過思維導圖法將各知識點和公式進行串聯(lián)后，學生的課堂反映效果明顯要好，期末考試卷面及格率明顯提高。誠然，僅僅引入思維導圖法還是不夠的，仍需進一步結(jié)合專業(yè)繪制思維導圖的軟件以及各種現(xiàn)代信息化教學手段，在師生共同參與創(chuàng)造下，深入研究大幅度提升教學和學習效果的各種高效途徑和方法。