思维导图在独立学院无机化学实验教学中的应用

魏 明，赫 帅，祝紫涵，宋家胜

(南京医科大学康达学院，江苏 连云港 222000)

江苏省教育厅2017年发布的《关于加快推进独立学院规范发展的意见》中明确指出，到2022年，基本完成对江苏省独立学院的规范验收，努力将江苏省独立学院建成人民群众满意的应用型大学。教育部办公厅2020年发布的《关于加快推进独立学院转设工作的实施方案》提出，到 2020 年末，各独立学院全部制定转设工作方案，同时推动一批独立学院实现转设，因此，2020年，对于独立学院来说，进一步提高本科教学质量，势在必行。

无机化学是医药类院校包括药学、临床医学、医学检验、预防医学等专业所必修的一门专业基础课[1](部分院校课程名称为基础化学，所涉及内容与无机化学接近)，主要教学内容有基础理论与元素性质两部分构成，且包括理论课与实验课两种课程形式。无机化学前序课程为高中化学，后续课程为有机化学，作为大学一年级新生所接触到首门课程，无机化学教学对本科新生的学习习惯与学习态度，具有较为深远的影响[2]，需要教师针对不同的教学内容，选择合适的教学方式，对学生进行合理的引导，从而激发学生对化学学科的学习热情，培养学生自主学习的能力[3]。

独立学院的办学定位为培养应用型人才，因此对学生的实践能力有较高的要求。在无机化学的教学实践中，往往会出现重理论轻实验[4]，亦或理论知识与实验原理不能紧密联系，出现脱钩的问题。笔者在无机化学实验教学中引入思维导图，将理论课与实验课紧密联系，一定程度上缓解了上述教学窘境，提升了无机化学实验的教学效果。

1.1 无机化学理论教学与实验教学的关联性

无机化学是一门实验性质的科学，理论教学与实验教学虽然场所不同，相互独立，但彼此相互联系，理论教学需要实验教学来巩固教学成果，而实验教学同时又需要理论教学的支撑。在培养应用型学生的过程中，实验课程有自己特有的生命。以南京医科大学康达学院无机化学实验教学为例(表1)，与理论教学紧密联系的基本原理类实验有5个，占比41.7%，其他两类实验侧重对学生基本实验素养与综合制备能力的培养。在无机化学的教学中，务必要将理论教学与实验教学置于同等重要的位置。

表1 无机化学实验开设情况

1.2 思维导图与实验教学

思维导图于20世纪60年代由托尼·伯赞(Tony Buzan)提出，通过图像的形式将抽象的逻辑思维形象化，从而实现精简教材，提纲挈领，提高学生学习兴趣的目的。从认知心理学的角度讲，思维导图遵循整体到部分的顺序关系[5]，利于学生把握知识间的联系。思维导图绘制的软件包括通用类软件和专门软件，通用类软件如Word、PowerPoint等，专门软件如Mind Master、Mind Manager、Xmind等。在目前的教学实践中，思维导图主要以一种的总结工具的形式出现，其本身具备的强大功能远远未被开发。在本例中，笔者通过将思维导图引入无机化学实验教学，在提高无机化学实验教学的同时，试图实现实验教学与理论教学的有机统一。

以《大学化学实验》中“酸碱平衡与沉淀溶解平衡”为例来阐述思维导图教学法的具体实施过程(本案例只讨论沉淀溶解平衡实验部分)。

沉淀溶解平衡实验为《无机化学》第四章《沉淀溶解平衡》配套实验。实验内容涉及沉淀的生成、分布沉淀及沉淀的转化等。这部分内容，学生在理论课已经进行了学习，具备相应的理论计算能力，因此，教师在相应的实验内容教学过程中，可带领学生提前通过理论计算“预测”实验结果，加深对理论知识的理解，在结合相应的实验现象予以巩固学习成果。

2.1 实验课前的准备

实验课任课教师提前一周向学生布置实验任务，并要求学生绘制对应理论内容的思维导图，并将其作为实验预习报告的组成部分，实验课前统一收集。图1为学生所绘制的思维导图，从图中可以看出，部分同学以常规的总结图进行汇总，同时也有同学将内容以卡通的形式进行展示，趣味性强。通过这种预习报告的形式，学生学习的主观能动性得以提高。

教师在授课前，要对学生理论所学内容进行了解，同时提前利用MindMaster软件进行思维导图的绘制(图2)，并制作电子幻灯片。

图1 学生手绘《沉淀溶解平衡》章节的思维导图

图2 教师绘制《沉淀溶解平衡》章节的思维导图

2.2 实验课程的实施

教授首先讲解本次实验所涉及到基本操作仪器，如离心机、滴瓶等使用方法。为后续实验做好铺垫。

在实验授课的过程中，实验原理的部分，通过思维导图的形式进行展示。教师首先通过随机提问的方式检查预习情况。在本例中，教师可以从溶度积规则出发，通过对比溶度积与离子积的大小关系，判断沉淀与溶解情况。此外，对于影响沉淀溶解平衡的几种效应，也应当重点予以关注。

对知识体系梳理完成之后，教师应当带领学生进行实验内容的学习，并将其与此前的思维导图进行关联。如实验“在试管中加5滴0.1 mol/L的Pb(NO3)2溶液和5滴0.1 mol/L的KI溶液，在另外一支试管中，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，观察现象”，教师首先要带领学生寻找本实验思维导图“位点”，即图中沉淀析出部分第一个应用：判断沉淀是否生成，离子是否沉淀完全，并在思维导图中进行标注(图3)。其次，在“位点”判断结束后，教师给出PbI2的Ksp数值8.49×10-9，要求学生通过计算预测实验结果。最后，学生进行实验，验证预测结果。其余实验均可依照上述方法进行。

实验计算讲解：

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

因此无PbI2沉淀生成

图3 教师课堂展示思维导图

2.3 思维导图教学法的学生成绩评定

无机化学实验学生成绩评定注重过程性考核，单次成绩评定方式按照预习报告30%，课堂参与度与操作40%，实验报告完成30%进行考评。具体来说，预习报告评分包括学生思维导图的绘制情况(思维中心选取是否恰当、层次关系是否有较强的逻辑性、是否覆盖实验所涉及的全部知识点)与课前随机提问。课堂参与度与操作包括学生课中提问、理论计算、实验结果预测准确度等。实验报告完成情况包含实验报告的完整性、现象记录、方程式书写与实验讨论及反思。学生实验报告完成如图4所示。

图4 南京医科大学康达学院药学专业学生实验报告

3.1 思维导图教学法为主，其他教学方式共同参与

在授课的过程中，以思维导图贯穿整个教学活动流程，配合讲授法与引导法展开教学。此外，教师也可以通过视频等手段对实验予以全方面的展示，增强学生的感性认识。

3.2 鼓励学有余力的学生，全面提高自身能力

图5 ChemDraw与Adobe illustrator结合的计算机软件绘制 沉淀转化过程实验现象图

在授课的过程中，要全面关注学生的实验状况，为后续的实验竞赛进行初步的人员筛选。对于这部分学生，教师应当鼓励学生多尝试，可以进行实验设计，而不必拘泥于实验教材。此外，可以鼓励学生进行软件的学习，如Adobe illustrator等，学生可以自己进行实验结果的绘制，增强学学习的趣味性。

3.3 无机实验课程课堂思政的实施

以思维导图为主的无机化学实验教学，将理论教学与实验教学紧密的联系，这与马克思主义的实践观相一致。理论与实践相一致，理论源于实践，又被用来指导实践，理论要以实践为依托，而实践需要理论的支撑。在实验课程授课的过程中，要潜移默化的对学生进行思政教育。

通过在无机化学实验教学中引入思维导图，实现无机化学理论与实验的统一，夯实学生理论基础，提升学生实验技能的目的。在无机化学实验教学中，教师通过多种手段对实验进行展示，最大限度的提升学生学习的主观能动性，此外，在授课的过程中，要合理引入课程思政，对学生进行思想政治教育。通过对南京医科大学康达学院2019级药学专业学生进行问卷调查，83.8%的学生认为思维导图教学法的引入，让学生有所收益，证明思维导图教学法取得了一定的效果。如何进一步提升无机化学实验课程的教学质量，还需要更加深入的探索。