思維導圖在物理化學學習中的應用探索

卞曉軍 苗軍艦 邵則淮 熊振海

摘要：物理化學是物理學和化學相互滲透的一門交叉學科，由于它的概念多、公式應用條件嚴格、記憶量大，所以很多學生反應物理化學難學，并對該課程的學習產生畏懼心理。思維導圖作為一種將發散性思維具體化的圖式思維工具，具有中心突出、層次分明、易于理解、可操作性強等優點。文章結合物理化學教學中的思維導圖案例，探索思維導圖在幫助學生構建知識脈絡、增強學生的主動學習意識與提高學生創新能力中的作用。

關鍵詞：思維導圖;物理化學;大學生學習

中圖分類號：G642.41? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）43-0157-02

物理化學是面向我校食品科學、食品安全、生物制藥、包裝工程、環境科學和環境工程大二本科生的專業基礎課，是后續專業課學習的重要理論基礎。與其他學科相比，物理化學的學科特點比較突出[1]。一是綜合性強。物理化學課程的知識覆蓋面很廣，其中涉及高等數學、普通物理學、無機化學、分析化學、有機化學等多門學科的基礎理論，因而對學生的知識基礎具有更高的要求。二是系統性很強。物理化學各章節之間聯系緊密，有系統的知識結構，這就要求學生能夠做到及時、有效的知識梳理。三是概念抽象、公式多且適用條件嚴格。眾多公式如果僅靠死記硬背很難掌握和靈活應用，需要理解概念的由來和公式的推導過程，以及在每個過程中引入的條件，對學生的邏輯性思維提出了更高的要求。物理化學獨特的學科特點決定其學習難度相比其他學科更大。筆者在物理化學教學中發現學生普遍存在的問題是：在教師課堂講解時，似乎大部分內容都能聽懂，但是課后做題時容易出現公式胡亂套用，甚至面對問題無從下手的感覺。究其原因主要在于學生課后的知識梳理效率低，無法構建出完整的知識框架。在這種情形下，如何幫助學生將雜亂無序的知識點之間建立關聯、形成知識網絡，以此提高學習效率，是教師亟待解決的問題。

思維導圖是由英國心理學家東尼·博贊根據腦神經生理的學習互動模式創造的一種將頭腦中的抽象思維用線條、圖形等加以表達的思維工具[2]。思維導圖是放射性思維的具體化，它以問題或者某一主題（關鍵詞）為中心，向外發散出分支，后又以每一個分支為子主題，再發散出低一級的分支……以此形成有條理的思維模式[3]。可見，思維導圖是一種能夠幫助學生梳理知識脈絡、便于理解并維持長期記憶的工具。筆者在物理化學教學中引導學生采用手繪思維導圖的方式建構知識體系，并試圖激發學生的學習主動性和創造力。在此，以熱力學第一定律章節為例，列舉兩位學生的作品，淺談思維導圖在物理化學學習中發揮的重要作用。

如下頁圖1所示，該學生將熱力學第一定律章節主體內容歸納為5大分支，即基本概念、熱與過程、功與過程、熱力學第一定律以及熱化學，再分別對各分支內容進行梳理。對于基本概念分支，因其內容相對簡單，則僅列出了基本概念的框架。對于不同過程的熱與功的計算則分成兩個分支分別進行歸納與總結。其中，特別強調了QV=ΔU以及Qp=ΔH的適用條件（封閉體系，非體積功為0），并用紅色突出。該適用條件非常重要，是以往學生在解題過程中經常會出錯的地方。此外，理想氣體ΔU及ΔH的計算及其適用條件也是本章節的重點內容，在思維導圖中也有凸顯。對于熱化學分支，學生梳理了三種熱效應（標準摩爾生成焓、標準摩爾燃燒焓、標準摩爾反應焓）以及突出了兩大重要的定律：赫斯定律和基爾霍夫定律，并用不同顏色的字體標注。總體而言，該思維導圖呈現的知識脈絡清晰且重、難點突出。

圖2（見下頁）也是針對熱力學第一定律的思維導圖。該學生將本章節內容分成4大模塊，即基本概念、基本計算及適用條件、絕熱過程以及反應焓的計算。尤其是在基本計算及適用條件部分，將多個常見的過程（恒溫可逆、絕熱可逆膨脹、絕熱自由膨脹、恒壓過程及恒容過程）中涉及的溫度、壓強、體積的變化，以及Q、W、ΔU、ΔH的計算歸納整理成一個表格，看著一目了然，復習時將十分輕松。對于絕熱可逆過程，因其具有特殊性，單獨歸納，并將常用的公式用紅框標注，重點突出。在反應焓模塊，分別列出了利用標準摩爾生成焓以及標準摩爾燃燒焓計算標準摩爾反應焓的方法。可以看出，該思維導圖是在學生進行深度思考后整理歸納的成果。

以上僅是思維導圖的兩個典型案例，筆者在物理化學教學中感受到每個學生的作品都各具特色，表現形式豐富多樣，體現了學生思維方式的多樣性和創新性。通過一個學期的思維導圖訓練，學生普遍反映從中受益匪淺。思維導圖已經不僅僅是整理知識脈絡的工具，在手繪思維導圖的過程中學生的學習主動性和創造性也被激發了。

參考文獻：

[1]寧清茹.思維導圖在大學物理化學教學中的應用研究[D].（碩士學位論文），2017.

[2]彭淑靜，周迎春，郭潔，周艷軍，高杰.思維導圖在物理化學微課教學中的應用[J].高教學刊，2017，（20）：77-79.

[3]陳亞芍，寧清茹.思維導圖在物理化學教學中的應用[J].大學化學，2017，32（3），24-29.