思維導圖在獨立學院無機化學實驗教學中的應用

魏 明，赫 帥，祝紫涵，宋家勝

(南京醫科大學康達學院，江蘇 連云港 222000)

江蘇省教育廳2017年發布的《關于加快推進獨立學院規范發展的意見》中明確指出，到2022年，基本完成對江蘇省獨立學院的規范驗收，努力將江蘇省獨立學院建成人民群眾滿意的應用型大學。教育部辦公廳2020年發布的《關于加快推進獨立學院轉設工作的實施方案》提出，到 2020 年末，各獨立學院全部制定轉設工作方案，同時推動一批獨立學院實現轉設，因此，2020年，對于獨立學院來說，進一步提高本科教學質量，勢在必行。

無機化學是醫藥類院校包括藥學、臨床醫學、醫學檢驗、預防醫學等專業所必修的一門專業基礎課[1](部分院校課程名稱為基礎化學，所涉及內容與無機化學接近)，主要教學內容有基礎理論與元素性質兩部分構成，且包括理論課與實驗課兩種課程形式。無機化學前序課程為高中化學，后續課程為有機化學，作為大學一年級新生所接觸到首門課程，無機化學教學對本科新生的學習習慣與學習態度，具有較為深遠的影響[2]，需要教師針對不同的教學內容，選擇合適的教學方式，對學生進行合理的引導，從而激發學生對化學學科的學習熱情，培養學生自主學習的能力[3]。

獨立學院的辦學定位為培養應用型人才，因此對學生的實踐能力有較高的要求。在無機化學的教學實踐中，往往會出現重理論輕實驗[4]，亦或理論知識與實驗原理不能緊密聯系，出現脫鉤的問題。筆者在無機化學實驗教學中引入思維導圖，將理論課與實驗課緊密聯系，一定程度上緩解了上述教學窘境，提升了無機化學實驗的教學效果。

1 思維導圖法在無機化學實驗中應用的理論基礎

1.1 無機化學理論教學與實驗教學的關聯性

無機化學是一門實驗性質的科學，理論教學與實驗教學雖然場所不同，相互獨立，但彼此相互聯系，理論教學需要實驗教學來鞏固教學成果，而實驗教學同時又需要理論教學的支撐。在培養應用型學生的過程中，實驗課程有自己特有的生命。以南京醫科大學康達學院無機化學實驗教學為例(表1)，與理論教學緊密聯系的基本原理類實驗有5個，占比41.7%，其他兩類實驗側重對學生基本實驗素養與綜合制備能力的培養。在無機化學的教學中，務必要將理論教學與實驗教學置于同等重要的位置。

表1 無機化學實驗開設情況

1.2 思維導圖與實驗教學

思維導圖于20世紀60年代由托尼·伯贊(Tony Buzan)提出，通過圖像的形式將抽象的邏輯思維形象化，從而實現精簡教材，提綱挈領，提高學生學習興趣的目的。從認知心理學的角度講，思維導圖遵循整體到部分的順序關系[5]，利于學生把握知識間的聯系。思維導圖繪制的軟件包括通用類軟件和專門軟件，通用類軟件如Word、PowerPoint等，專門軟件如Mind Master、Mind Manager、Xmind等。在目前的教學實踐中，思維導圖主要以一種的總結工具的形式出現，其本身具備的強大功能遠遠未被開發。在本例中，筆者通過將思維導圖引入無機化學實驗教學，在提高無機化學實驗教學的同時，試圖實現實驗教學與理論教學的有機統一。

2 思維導圖法在無機化學實驗中應用的實施過程

以《大學化學實驗》中“酸堿平衡與沉淀溶解平衡”為例來闡述思維導圖教學法的具體實施過程(本案例只討論沉淀溶解平衡實驗部分)。

沉淀溶解平衡實驗為《無機化學》第四章《沉淀溶解平衡》配套實驗。實驗內容涉及沉淀的生成、分布沉淀及沉淀的轉化等。這部分內容，學生在理論課已經進行了學習，具備相應的理論計算能力，因此，教師在相應的實驗內容教學過程中，可帶領學生提前通過理論計算“預測”實驗結果，加深對理論知識的理解，在結合相應的實驗現象予以鞏固學習成果。

2.1 實驗課前的準備

實驗課任課教師提前一周向學生布置實驗任務，并要求學生繪制對應理論內容的思維導圖，并將其作為實驗預習報告的組成部分，實驗課前統一收集。圖1為學生所繪制的思維導圖，從圖中可以看出，部分同學以常規的總結圖進行匯總，同時也有同學將內容以卡通的形式進行展示，趣味性強。通過這種預習報告的形式，學生學習的主觀能動性得以提高。

教師在授課前，要對學生理論所學內容進行了解，同時提前利用MindMaster軟件進行思維導圖的繪制(圖2)，并制作電子幻燈片。

圖1 學生手繪《沉淀溶解平衡》章節的思維導圖

圖2 教師繪制《沉淀溶解平衡》章節的思維導圖

2.2 實驗課程的實施

教授首先講解本次實驗所涉及到基本操作儀器，如離心機、滴瓶等使用方法。為后續實驗做好鋪墊。

在實驗授課的過程中，實驗原理的部分，通過思維導圖的形式進行展示。教師首先通過隨機提問的方式檢查預習情況。在本例中，教師可以從溶度積規則出發，通過對比溶度積與離子積的大小關系，判斷沉淀與溶解情況。此外，對于影響沉淀溶解平衡的幾種效應，也應當重點予以關注。

對知識體系梳理完成之后，教師應當帶領學生進行實驗內容的學習，并將其與此前的思維導圖進行關聯。如實驗“在試管中加5滴0.1 mol/L的Pb(NO3)2溶液和5滴0.1 mol/L的KI溶液，在另外一支試管中，加入5滴0.001 mol/L的Pb(NO3)2溶液和5滴0.001 mol/L的KI溶液，觀察現象”，教師首先要帶領學生尋找本實驗思維導圖“位點”，即圖中沉淀析出部分第一個應用：判斷沉淀是否生成，離子是否沉淀完全，并在思維導圖中進行標注(圖3)。其次，在“位點”判斷結束后，教師給出PbI2的Ksp數值8.49×10-9，要求學生通過計算預測實驗結果。最后，學生進行實驗，驗證預測結果。其余實驗均可依照上述方法進行。

實驗計算講解：

Q = 0.1×0.12=10-5>KspPbI2=8.49×10-9

因此有PbI2沉淀生成

Q = 0.001×0.0012=10-9

因此無PbI2沉淀生成

圖3 教師課堂展示思維導圖

2.3 思維導圖教學法的學生成績評定

無機化學實驗學生成績評定注重過程性考核，單次成績評定方式按照預習報告30%，課堂參與度與操作40%，實驗報告完成30%進行考評。具體來說，預習報告評分包括學生思維導圖的繪制情況(思維中心選取是否恰當、層次關系是否有較強的邏輯性、是否覆蓋實驗所涉及的全部知識點)與課前隨機提問。課堂參與度與操作包括學生課中提問、理論計算、實驗結果預測準確度等。實驗報告完成情況包含實驗報告的完整性、現象記錄、方程式書寫與實驗討論及反思。學生實驗報告完成如圖4所示。

圖4 南京醫科大學康達學院藥學專業學生實驗報告

3 無機化學實驗教學反思

3.1 思維導圖教學法為主，其他教學方式共同參與

在授課的過程中，以思維導圖貫穿整個教學活動流程，配合講授法與引導法展開教學。此外，教師也可以通過視頻等手段對實驗予以全方面的展示，增強學生的感性認識。

3.2 鼓勵學有余力的學生，全面提高自身能力

圖5 ChemDraw與Adobe illustrator結合的計算機軟件繪制 沉淀轉化過程實驗現象圖

在授課的過程中，要全面關注學生的實驗狀況，為后續的實驗競賽進行初步的人員篩選。對于這部分學生，教師應當鼓勵學生多嘗試，可以進行實驗設計，而不必拘泥于實驗教材。此外，可以鼓勵學生進行軟件的學習，如Adobe illustrator等，學生可以自己進行實驗結果的繪制，增強學學習的趣味性。

3.3 無機實驗課程課堂思政的實施

以思維導圖為主的無機化學實驗教學，將理論教學與實驗教學緊密的聯系，這與馬克思主義的實踐觀相一致。理論與實踐相一致，理論源于實踐，又被用來指導實踐，理論要以實踐為依托，而實踐需要理論的支撐。在實驗課程授課的過程中，要潛移默化的對學生進行思政教育。

4 總結

通過在無機化學實驗教學中引入思維導圖，實現無機化學理論與實驗的統一，夯實學生理論基礎，提升學生實驗技能的目的。在無機化學實驗教學中，教師通過多種手段對實驗進行展示，最大限度的提升學生學習的主觀能動性，此外，在授課的過程中，要合理引入課程思政，對學生進行思想政治教育。通過對南京醫科大學康達學院2019級藥學專業學生進行問卷調查，83.8%的學生認為思維導圖教學法的引入，讓學生有所收益，證明思維導圖教學法取得了一定的效果。如何進一步提升無機化學實驗課程的教學質量，還需要更加深入的探索。