思维导图在物理化学学习中的应用探索

卞晓军 苗军舰 邵则淮 熊振海

摘要：物理化学是物理学和化学相互渗透的一门交叉学科，由于它的概念多、公式应用条件严格、记忆量大，所以很多学生反应物理化学难学，并对该课程的学习产生畏惧心理。思维导图作为一种将发散性思维具体化的图式思维工具，具有中心突出、层次分明、易于理解、可操作性强等优点。文章结合物理化学教学中的思维导图案例，探索思维导图在帮助学生构建知识脉络、增强学生的主动学习意识与提高学生创新能力中的作用。

关键词：思维导图;物理化学;大学生学习

中图分类号：G642.41     文献标志码：A     文章編号：1674-9324（2019）43-0157-02

物理化学是面向我校食品科学、食品安全、生物制药、包装工程、环境科学和环境工程大二本科生的专业基础课，是后续专业课学习的重要理论基础。与其他学科相比，物理化学的学科特点比较突出[1]。一是综合性强。物理化学课程的知识覆盖面很广，其中涉及高等数学、普通物理学、无机化学、分析化学、有机化学等多门学科的基础理论，因而对学生的知识基础具有更高的要求。二是系统性很强。物理化学各章节之间联系紧密，有系统的知识结构，这就要求学生能够做到及时、有效的知识梳理。三是概念抽象、公式多且适用条件严格。众多公式如果仅靠死记硬背很难掌握和灵活应用，需要理解概念的由来和公式的推导过程，以及在每个过程中引入的条件，对学生的逻辑性思维提出了更高的要求。物理化学独特的学科特点决定其学习难度相比其他学科更大。笔者在物理化学教学中发现学生普遍存在的问题是：在教师课堂讲解时，似乎大部分内容都能听懂，但是课后做题时容易出现公式胡乱套用，甚至面对问题无从下手的感觉。究其原因主要在于学生课后的知识梳理效率低，无法构建出完整的知识框架。在这种情形下，如何帮助学生将杂乱无序的知识点之间建立关联、形成知识网络，以此提高学习效率，是教师亟待解决的问题。

思维导图是由英国心理学家东尼·博赞根据脑神经生理的学习互动模式创造的一种将头脑中的抽象思维用线条、图形等加以表达的思维工具[2]。思维导图是放射性思维的具体化，它以问题或者某一主题（关键词）为中心，向外发散出分支，后又以每一个分支为子主题，再发散出低一级的分支……以此形成有条理的思维模式[3]。可见，思维导图是一种能够帮助学生梳理知识脉络、便于理解并维持长期记忆的工具。笔者在物理化学教学中引导学生采用手绘思维导图的方式建构知识体系，并试图激发学生的学习主动性和创造力。在此，以热力学第一定律章节为例，列举两位学生的作品，浅谈思维导图在物理化学学习中发挥的重要作用。

如下页图1所示，该学生将热力学第一定律章节主体内容归纳为5大分支，即基本概念、热与过程、功与过程、热力学第一定律以及热化学，再分别对各分支内容进行梳理。对于基本概念分支，因其内容相对简单，则仅列出了基本概念的框架。对于不同过程的热与功的计算则分成两个分支分别进行归纳与总结。其中，特别强调了QV=ΔU以及Qp=ΔH的适用条件（封闭体系，非体积功为0），并用红色突出。该适用条件非常重要，是以往学生在解题过程中经常会出错的地方。此外，理想气体ΔU及ΔH的计算及其适用条件也是本章节的重点内容，在思维导图中也有凸显。对于热化学分支，学生梳理了三种热效应（标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓、标准摩尔反应焓）以及突出了两大重要的定律：赫斯定律和基尔霍夫定律，并用不同颜色的字体标注。总体而言，该思维导图呈现的知识脉络清晰且重、难点突出。

图2（见下页）也是针对热力学第一定律的思维导图。该学生将本章节内容分成4大模块，即基本概念、基本计算及适用条件、绝热过程以及反应焓的计算。尤其是在基本计算及适用条件部分，将多个常见的过程（恒温可逆、绝热可逆膨胀、绝热自由膨胀、恒压过程及恒容过程）中涉及的温度、压强、体积的变化，以及Q、W、ΔU、ΔH的计算归纳整理成一个表格，看着一目了然，复习时将十分轻松。对于绝热可逆过程，因其具有特殊性，单独归纳，并将常用的公式用红框标注，重点突出。在反应焓模块，分别列出了利用标准摩尔生成焓以及标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓的方法。可以看出，该思维导图是在学生进行深度思考后整理归纳的成果。

以上仅是思维导图的两个典型案例，笔者在物理化学教学中感受到每个学生的作品都各具特色，表现形式丰富多样，体现了学生思维方式的多样性和创新性。通过一个学期的思维导图训练，学生普遍反映从中受益匪浅。思维导图已经不仅仅是整理知识脉络的工具，在手绘思维导图的过程中学生的学习主动性和创造性也被激发了。

参考文献：

[1]宁清茹.思维导图在大学物理化学教学中的应用研究[D].（硕士学位论文），2017.

[2]彭淑静，周迎春，郭洁，周艳军，高杰.思维导图在物理化学微课教学中的应用[J].高教学刊，2017，（20）：77-79.

[3]陈亚芍，宁清茹.思维导图在物理化学教学中的应用[J].大学化学，2017，32（3），24-29.