思維導圖+微課在《環境化學》課程教學中的應用*

高樹梅，趙國華，鄭蘭蘭，劉 娟，蘇營營，趙歡歡

(1 嘉興學院生物與化學工程學院，浙江 嘉興 314001；2 浙江省嘉興生態環境監測中心, 浙江 嘉興 314001)

環境化學是環境學科各專業的重要專業基礎課，環境化學課程的教學，一直在不斷地改革和創新[1]，案例式、討論式、PBL教學、分組授課等方法和手段都在不斷的嘗試和探索；另外，隨著互聯網的快速發展和信息技術的普及，線上線下混合式教學也成為信息技術和教育相融合的一種全新的教學模式，線上線下混合式教學將“線上”(在線網絡學習平臺)與“線下”(課堂教學)有機結合，既能體現學生的主體地位，也能發揮教師的主導作用。筆者在前期的教學過程中，采取了各種方法和手段不斷提高教學質量，均取得良好的教學效果，教學方法也得到了同學們的認可[2-3]，目前，該課程已經申報浙江省線上線下混合式一流課程。在本課程的教學過程中，利用思維導圖法對瑣碎又重要的基礎知識點進行歸納和串連，既授之以魚，又授之以漁，既豐富了教學手段，又能提高學生的學習效率。同時，課程組在課堂教學經驗基礎上，對知識點進行梳理，教學設計進行優化，制作了系列微課，能夠彌補課堂教學的缺陷，拓寬課堂教學的時空。從文獻調研可知，思維導圖[4-5]和微課[6-9]的方法在環境工程專業的其他相關科目教學過程中，都有廣泛的應用。

本文以《環境化學》課程第二章大氣環境化學為例[10]，介紹教學過程中采用的微課及思維導圖。這一章涉及的知識點主要包括大氣中的主要污染物(來源、種類、危害)、污染物的遷移轉化(自由基反應、碳氫化合物的轉化，氮氧化物的轉化)、及典型的大氣環境問題，如光化學煙霧、酸雨、臭氧空洞、溫室效應、霧霾等。其特點是知識點零散，又前后交叉，錯綜復雜。比如大氣污染物種類繁多、分類方法多樣、危害各不相同，彼此之間有著錯綜復雜的關系[2]，如光化學煙霧現象涉及到大氣中的主要污染物的來源及危害，大氣污染物的遷移轉化、氮氧化物的轉化、有機污染物的轉化等。為此，我們把主要知識點做成了一系列微課，分別為大氣污染物、氮氧化物轉化、光化學煙霧、酸雨、溫室效應等，每個微課控制在10 min以內，已經上傳至超星在線學習平臺供同學們使用。微課的知識融會貫通、講解生動有趣、思路清晰條理。同時在每個微課制作過程中，我們通過思維導圖的方法，將知識點總結歸納，通過主要的關鍵詞和層次關系，把各種環境問題的定義、形成條件、形成機理、特點或危害等主要知識點進行了梳理，這樣即有利于授課教師本身對知識點的把握，也有利于課堂講解、實現知識點的融會貫通，提高學習效率。

1 微課+思維導圖，傳遞知識和情感

1.1 大氣環境化學涉及的主要環境問題

大氣環境化學章節中，涉及到的典型環境問題包括溫室效應、臭氧層空洞、酸雨、光化學煙霧、霧霾等等，問題相對較多，產生的機理既不相同，又相互聯系，涉及的知識點前后交叉，錯綜復雜，我們將這些內容總結如圖1所示。這樣，利用思維導圖法對瑣碎又重要的基礎知識點進行歸納和串連，既授之以魚，又授之以漁，既豐富了教學手段，又體現了微課的“幫輔”特色；同時再適當地補充課外知識，如焦點訪談節目：環保督察一針見血、霧霾元兇追根探源、鐵腕治霾中國行動等，就容易實現課上與課下的相輔相成。

圖1 大氣中的典型環境問題Fig.1 Typical environmental problems in the atmosphere

1.2 光化學煙霧

圖2 光化學煙霧的相關知識點Fig.2 Related knowledge of photochemical smog

光化學煙霧是典型的大氣環境問題，其形成條件和產生原因都相對比較復雜，危害也具有多重性，其形成機理涉及氮氧化物的轉化，碳氫化合物的轉化等，又與氣象條件有很大關系。為此，我們專門制作了微課，詳細講解其定義、機理、形成條件及危害等，微課已上傳至超星在線學習平臺。最后，作者通過思維導圖對知識點進行了總結和概括，便于學習，如圖2所示。在課堂講述時，作者還會適當補充課外知識，如焦點訪談節目：藍天保衛戰、臭氧：藍天下的污染物、便于同學們的課外拓展。

1.3 酸 雨

pH小于5.6的酸性降水稱為酸雨，又稱酸沉降，是指通過雨、雪、霧、冰雹等將酸性物質沉降到地面的過程[10]。酸雨的形成，收到很多因素的影響，如酸性物質的大量排放、大氣中的顆粒物及堿性物質的緩沖作用，此外還容易受到天氣形勢和地理地勢的影響。酸雨對人體健康、土壤生態系統、水生態系統等均有較大的影響。我們將這些知識點做成微課，并用思維導圖進行匯總，提高了教學效果。另外，我們在錄制微課時，將2000年以來，我國的酸雨分布圖，進行匯總和，可以明顯看出，2015年以來，我國的酸雨分布，無論是分布的廣度還是嚴重程度都得到了很大的改善，這得益于國家對于環境保護工作的重視。這些課外知識的補充，極大地促進了學生的專業認同感。

圖3 酸雨的相關知識點Fig.3 Related knowledge of acid rain

1.4 溫室效應

溫室效應是全球性的環境問題，關于其形成機理，目前已經有了較為統一的認識，即CO2的大量排放是造成溫室效應的主要氣體。2020年12月12日，國家主席習近平在氣候雄心峰會上通過視頻發表題為《繼往開來，開啟全球應對氣候變化新征程》的重要講話，宣布中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。那CO2是如何引起溫室效應的呢？大氣中還存在哪些溫室氣體？溫室效應有何危害？帶著這些問題，我們制作了相關的微課。我們利用根據現象-分析原因-探尋機理的教學方法，教學設計思路清晰條理，講解深入淺出，同時又能激發學生的興趣，體現了微課的“激趣”特色；同時，我們根據斯克里普斯海洋研究所(https://scripps.ucsd.edu/about)提供的最近數據，及時通報目前大氣中CO2的最新含量數據，充分體現了課程的高階性和前瞻性。

2 調查與評價

由于篇幅原因，其他思維導圖未逐一提供。作者針對嘉興學院環境工程181班、182班的同學進行了問卷調查，結果顯示如表1所示。

表1 關于思維導圖使用的調查問卷Table 1 Questionnaire on the use of mind map

根據調查結果數據可以看出，同學們都認為思維導圖有利于知識點的梳理和融會貫通，但是很多同學因“繪畫技術”，而限制了應用。思維導圖的關鍵在“思維”，而非“導圖”，思維導圖并非畫畫比賽，它只是一種輔助的工具。另外，95.7%的同學認為所制作的微課對于自己的學習有幫助。在此次調查問卷中，小部分同學抱著無所謂的態度，他們并非不愿意采用這種學習方法，而是相對處于被動的學習狀態，這一部分同學要在以后的學習過程中加以引導和幫助，以提高自主學習的動力。

3 結 語

思維導圖+微課的方式，將復雜的知識點圖形化和視覺化，關鍵詞和清晰的層次關系使得知識點邏輯結構明確，既方便老師教學，又方便學生學習。思維導圖+微課為《環境化學》課程的“教”與“學”提供了一種事半功倍的工具。有助于提高學習者包括教師和學生的學習能力，有助于使學習者真正實現終身學習和學會學習。老師線上微課設置疑問，同學線下課程自行答疑解惑；系列微課知識點后前呼應，線上線下教學相輔相成，凸顯了微課的“自助”式學習優勢。