思维导图在仪器分析教学中的应用研究1
——以原子吸收光谱分析教学为例

2020-01-08 03:29廖芳丽柯舒愉

惠州学院学报 2019年6期

廖芳丽，柯舒愉

（惠州学院化学与材料工程学院，广东惠州 516007）

仪器分析是分析化学的重要组成部分，是以物质的物理和化学性质为基础建立的一种分析方法［1］.作为一门理论性和实践性很强的学科，其在化学、生物、材料、医药、环境等领域的科研和生产中都有着非常广泛的应用.仪器分析课程涵盖的分析方法范围广、信息量大、知识点多而繁杂且枯燥难记的特点决定了学生要掌握仪器分析知识绝不能仅仅依靠死板的“死记硬背”.另一方面，仪器分析的知识点虽然多而繁杂，但每个章节中的各个知识点之间是纵横交叉、密切联系的，点、线、面相互关联交织，能形成一个立体网状的整合知识结构体系，零碎、细散的知识点就变得系统化、关联化［2］.

思维导图（Mind Mapping）也可称为心智图、脑科图.是基于脑神经活动的基础上，通过采用文字、图片等多角度综合一体应用的图文并重的表现方式来刺激神经，进而激发记忆，帮助学习者有效快速记忆的一种方法［3］.思维导图是利用各级主题相互之间的关系，用线段将其有隶属关系的主题词通过节点连接起来，使思维经过不断的发散，引发更多的节点后形成一张具有放射性的网络图.以此有利于学习者建构自己完整的知识结构网，形成一套独特的知识体系［4］.思维导图是有助于将思维进行发散并将发散思维具体可视化，从而不断增强使用者的发散性思维能力和创新能力的一个有效的学习思考工具.思维导图教学法分为理论和应用部分，强调既要注重对其理论的理解，也要应用于教学当中［5］.思维导图教学不仅可以节省做笔记和课堂教学的时间，还能提高学生的学习兴趣，提高教学和学习效率.

思维导图教学模式的功能特点与仪器分析课程信息大、枯燥难记和知识点多的特点相适应.当前我国对思维导图在仪器分析的应用研究（特别在教学的实践应用研究方面）还处于研究空白阶段，且到目前为止思维导图这一新型的教学方式仍旧在我国教育教学领域中处于高潮中，是我国教育研究者热切关注的焦点.该研究定位于思维导图在仪器分析教学中的实践应用研究，且具体以原子吸收光谱分析这一章节作为教学研究内容，通过将思维导图应用于实际课堂教学当中，为思维导图应用于课堂教学中可以提高教学效率和质量、提升学生的学习热情以及学生自主高效学习提供实证，并利用思维导图在仪器分析教学中的实践研究，拓宽思维导图应用研究的范围和领域.

思维导图是以色彩、文字、图形、线段等工具进行组合应用，运用图文并重技巧将主题之间的相互关系图表现出来的.而在绘制的过程中每个人对色彩或者推行的选择等都有可能会不同，更重要的是，每个独特的个体其具备的发散性思维能力以及对知识的理解度各有差异.因此，不用的人即便对同一个核心概念词所绘制出来的思维导图都会有所不同.思维导图的绘制主要有手绘和利用计算机软件进行绘制这两种绘制方法.在课堂教学中，学生通常采用的是手绘，手绘更方便快捷，只需要一支笔和一张纸.这样以便学生随时随地都可以进行思维导图的绘制.而用电脑软件绘制大多用于教师的备课当中.因软件需要时间学习以及需要计算机为载体才可以使用，不如手绘方便，但用软件制作出来的思维导图更美观、简洁.

目前市面上几款常用的软件有Mindmanager、XMind、Mindmaster 等等.虽然电脑软件刚使用时需要一定的时间，但大多都易操作且入门快.同时人们可以根据自己不同的思维要求来选择不同的软件，同时也可以选择自己喜欢的思维表现形式更换主题风格，随意选择自己喜欢的图形、线条的颜色、使用不同的字体等功能.该研究采用Mindmaster操作软件绘制思维导图，可以方便地保存为常用的JPG 格式、PDF 格式或Word格式的文件等.

该研究选取仪器分析中《原子吸收光谱分析》为教学实践内容，引入思维导图作为该研究的教学实践.该章内容的教学用时共7 学时，其中新课6 学时，复习课1 学时.而要将思维导图这一工具真正的应用于实践教学中，还需对现有的状况进行全面的了解，再进行设计和实施.

仪器分析课程主要的学习对象是化学类、药学类等专业的学生，根据笔者所在的大学及院系，为保证实践研究的顺利，该研究选取了惠州学院、韶关学院、广州大学、肇庆学院、湖南师范大学化学、应化、化工、生物技术、药学、环境工程等五个专业12 各班为研究对象，采用文献法、行动研究法、问卷调查法、访谈法等对思维导图应用于《原子吸收光谱分析》的教学实践进行研究.

1 基于思维导图在“原子吸收光谱分析”教学中的应用思路

1.1 思维导图在课前的应用

根据对思维导图相关文献的研究可知，绝大部分的研究侧重于探索思维导图在课堂实践教学后对学生学习效果等的影响，很少谈到教师的备课以及教学设计引入思维导图的作用.在备课时引入思维导图，有助于教师全面掌握教材内容的逻辑体系，在头脑中形成一个属于自己的完整知识体系.在备课中加入思维导图这一工具，有助于教师在课堂教学上做到心中有数.在写教学设计时使用思维动图，有利于教师有效的熟悉整个预设的教学过程.当在实际教学中出现与预设的教学内容不同时，教师能够快速地定位到其在知识结构中的具体位置，以便教师进行教学的调节，从而保证教学任务完成，并达到教学效果最大化的目标.该研究设计了“原子吸收光谱分析”教学的总体思维导图（图1）.

图1 基于思维导图在“原子吸收光谱分析”教学中的应用思路

1.2 思维导图在课堂中的应用

为了了解思维导图在课堂上的应用效果，该研究选取了《原子吸收光谱分析》中的“原子分光光度计”“干扰及抑制”“测定条件的选择”及这一章的复习课作为教学实践内容，供该次研究对象学习使用.“原子分光光度计”是该章内容的重要组成部分，也是最根本和最重要的部分.该节内容的学习，为后续学习其他分析方法和运用原子吸收光谱法进行实验打下理论基础.“干扰及抑制”和“测定条件的选择”是实践操作过程中对实验结果产生重要影响的主要因素，也是概念较多，学生容易产生混淆的内容.“原子吸收光谱分析”是大学仪器分析课程的重要内容，该章知识多而繁杂，难以记忆，且与上一章刚学的“原子发射光谱分析”的知识内容有紧密联系但又有很大区别，学习者很容易造成知识点混淆、记忆模糊、学习效果下降的情况.同时，清晰掌握好该章的理论知识有助于学生有效的进行相关的实验，为后续的分子吸收法的学习奠定坚实的基础.而在复习课中引入思维导图，方便师生、生生之间交流互动.既强调以教师为主导，同时更注重以学生为主体的教学活动，可以充分发挥学生的思维、激发学生学习兴趣，主动的参与到课堂当中来，活跃课堂气氛，且学生的归纳总结能力、解决问题的能力和想像力都得到一定的提升.根据思维导图的可视化，学生可以了解自己对整章知识内容掌握的程度及全面性，及时进行查漏补缺，以此加深对知识的把握和记忆，最终达到提高复习效率的作用.该章的知识内容非常多，且容易造成知识点的混淆.上完新课后马上让学生画出思维导图，对于学生的要求是较高的.因此，有必要提前告诉学生课后要复习的重点，根据知识的逻辑顺序将其思维导图绘制出来.

复习课与新授课相比较来说，比较枯燥乏味，通常学生的学习热情不高，但是运用思维导图作为复习的一个工具，充分发挥了以学生为主体的教学理念.通过小组交流讨论作品、教师的评价以及进行习题巩固的复习过程，有助于学生的思维进行相互的碰撞，同时，学生能够将该章知识更加系统化，并学会该章知识内容题目的解题思路和思维方式.图2 是原子吸收光谱分析的部分思维导图.

图2 原子吸收光谱分析的部分思维导图

上课是整个教学工作的中心环节，也是教学中最重要的过程.在正式讲授新课之前，教师可以提出将思维导图作为先于学习任务本身的一种引导性材料（即先行组织者），将学生的思绪和注意力从外面的世界拉到课堂中来，集中学生的注意力，从而调动学生学习的积极性，还能通过思维导图将知识内容呈现出来，以便学生清晰的理解并掌握知识点，亦或是让学生在课堂上对某知识内容进行思维导图的绘制并在绘制后与小组同学交流讨论，进行思维的碰撞以查漏补缺.主要过程如下：

（1）在课堂上，教师通过将思维导图作为先行组织者，帮助学生对认知结构中原有的观念或之前所学的知识内容进行复习巩固，并与本节课将要学习的新知识产生关联，为接下来进行有意义的学习埋下伏笔.同时，通过复习旧知引入新知，有利于学生清晰了解新旧知识之间的相互关系，保持头脑的清晰，预防学生将之前所学知识与将要学的新知识混淆.

（2）利用思维导图工具将知识点内容可视化，可以帮助学生清晰地理解并把握知识内容，一眼明了知识之间的关系，将知识点内容形成一个完整的知识框架，做到心中有数.同时，对于教师而言，在整个教学过程中，教师对可以加深对授课内容的理解，有效的把控整个课堂，进而更加从容、不紊的进行教学，以保证教学有效的正常进行.

（3）在课堂上，学生可以使用思维导图的方式记笔记，有助于学生更加高效的对老师上课所讲内容进行记录，以此节约时间，可避免因记笔记而没听到老师后面讲到内容.利用思维导图的工具做笔记，学生可以先快速记录关键词，课后再进行发散补充，这样不仅达到高效的做笔记，同时课后也方便利用笔记进行复习.对课堂笔记补充的过程，也是对本节课的内容进行巩固的过程.

（4）在讲授某个知识点后，让学生在课堂上对该知识点进行思维导图的绘制，有助于学生检查自己是否已全面理解并掌握该知识内容，培养学生的发散性思维和提高学生提取信息、归纳总结的能力.同时，教师通过观察学生绘制的思维导图，可以及时反馈出学生对知识的理解和掌握，以便教师及时有效的调整教学.而在绘制后，小组进行讨论交流，可以进行思维火花的碰撞，因为每个学生个体对知识的理解不同，思维方式也有差异，因而绘制出的思维导图会有所不同.通过交流讨论，同学之间可以进行思维的交流和知识的查漏补缺.

1.3 思维导图在课后的应用

课后，学生可以运用思维导图温习所学的内容，这样不仅有助于学生对知识进行复习归纳，加深自己已构建的新的知识结构体系的印象.同时，通过思维导图还能让学生在课后进行自我反思，以此改正不足.

（1）在课后复习时利用思维导图，学生可以利用上课所绘制的思维导图进行复习巩固，也可根据自己对上节课知识内容的理解和掌握重新绘制一张思维导图，有助于学生进一步消化并理解上节课所学知识内容，巩固并补充头脑中已形成的知识架构.经过多次的复习，学生对所学的知识内容记忆更加深刻，因而达到温故知新的目的.

（2）思维导图作为学生自我反思的工具，可以帮助学生在小组讨论.或是对比老师制作的思维导图，分析并总结自己对知识理解的程度和全面性、思维方式、自己所作图的优缺点以及需要改进的地方.只有不断的反思，才会有所进步.

2 基于思维导图的教学实践结果的调查与分析

为了深入地了解将思维导图在“原子吸收光谱分析”实践教学中所起的作用和效果，我们分别从学生在此之前对思维导图的了解情况、学生使用思维导图的兴趣、思维导图对学习和提升能力上的影响等几个方面设计问卷.该次调查的对象是参与实验的的全体学生.发放问卷共计467份，回收问卷共计450份，有效问卷443 份，回收率96.4%，有效问卷占98.4%，调查结果采用无记名的形式.

分析调查结果，得出如下结论：（1）已有95%的学生知道有思维导图这一学习工具，并且大约有60%的学生在学习上已运用过思维导图，而只有5%的学生是从未了解过思维导图的.（2）74%的学生表示在仪器分析课程的学习的过程中引入思维导图，可以激发对这门课程的学习兴趣，同时，85%的学生相对于传统的教学模式来说更喜欢基于思维导图的教学模式的课堂.由此可知，基于思维导图的教学，能够调动学生的学习氛围，尤其在大学课堂中，学生在传统的课堂上不再像高中时期那么认真听讲、目标明确.因此思维导图的教学模式能够充分调动学生参与课堂中来，增加师生之间的互动，而不再是教师独角的表演.学生在课堂上可以体会到学习的乐趣，并运用思维导图帮助自己更有效的学习和记忆.但大约有26%的同学认为通过将思维导图引入到课堂学习和课后复习中后，没有提升自己对学习的兴趣.且有少部分同学表示还是比较喜欢传统的授课方式.这部分同学可能已习惯了常规的教学方式，还没适应基于思维导图的教学，认为绘制思维导图比较耗费时间，且这短期的实践教学中，对思维导图的教学模式体会还不深刻.（3）超过80%的学生对思维导图在学习及能力提升的作用的问题上是表示同意的.认为在学习上引入思维导图工具，有利于拓宽自己的思维，并学会从多角度去分析和思考问题.同时运用思维导图进行知识点的梳理总结，能够帮助自己在头脑中建立自己的知识体系，以此提高对知识的归纳总结能力.且根据思维导图的可视化，使知识更加系统化、形象化，能够有效把握整章知识内容的相互联系及逻辑关系，进而加强了对知识的记忆，提高学习效率和复习效率，最终呈现一个好的学习效果.但有少一部分学生在认为在使用思维动导图一段时间后，对自己的学习和能力提升方面并没有显著的作用，这可能是学生对这种新的教学方式还不适应，在使用方面还存在着问题，亦或者有自己独特的学习方法，因此对基于思维导图的教学没有很大的兴趣，以此导致学生认为使用思维导图后对自己的学习和能力没有显著帮助.但总的来说，思维导图对学生的学习方面和能力提升上是有一定帮助的.（4）很大一部分的同学对思维导图的积极作用是肯定的，因此在今后的学习中，不论用于记笔记、复习，还是在其他科目上，会继续运用思维导图进行学习.这说明学生在体验过思维导图的授课方式以及自己的使用过程后，认为思维导图在帮助自己的学习上有积极作用，因此也才会继续使用.但有少部分同学对今后学习上是否会继续使用思维导图表示不确定，甚至是否定的.原因有可能是：（1）思维导图是一种新型的学习工具，学生因习惯之前学习方式，在没有老师的监督下，不能自觉使用思维导图；（2）使用思维导图时，刚开始需要花费较多的时间和精力，对一部分大学生来说，更愿意多参加比赛活动，提升自己的综合能力，新的学习方式如果费时费力，且不能立马见效，就会不想在此花费太多的时间和精力.

在原子吸收光谱分析这一整章的实际教学课堂中引入思维导图，无论在新课讲解还是巩固知识的复习中都运用到思维导图，结合思维导图对学生的测试成绩、调查问卷的结果以及学生的访谈结果分析总结可以得出，思维导图的教学模式对学生的学习和相关能力的提升具有一定的影响.具体有以下几点结论：

（1）对教师的影响：在备课中利用思维导图工具，有助于教师对教材内容的内化，整体的把握知识和内容，形成完整的知识体系，从而理清教学思路，久而久之，教师对教学内容就如印在脑中一般，后续能够更加轻松备课，更能激发教师的教学兴趣和提升教师的教学自信；将思维导图应用于实际课堂当中，教师不仅能够随时有效的把握教学进度，并且能够激发学生的学习兴趣，是学生主动的参与的课堂当中来，进而促进师生的交流，提高教学效率.