思维导图在材料科学与工程专业《工科基础化学》中的教学与学习效果

严祥辉、李东、薛同、房国丽、陈宇红  

（北方民族大学材料科学与工程学院；材料科学国家级实验教学示范中心，宁夏 银川750021）

摘要: 基于对课程内容特点、学生前期知识基础、上课状态及考试结果的全面分析，我们尝试将思维导图的教学方式嵌入到实际的《工科基础化学》教学中。通过对使用和未使用思维导图授课的班级的期末考试结果进行对比分析和总结评价，发现使用该辅助方法的教学效果明显，能够显著提高学生在逻辑性题型上的得分率，表明思维导图法对锻炼培养学生的逻辑思维能力起到了积极的作用。

关键词: 思维导图；工科基础化学；教学效果；逻辑思维

Teaching and learning efficiency of Mind Mapping in Basic Engineering Chemistry for Materials Science and Engineering major

Xiang-Hui Yan, Dong Li, Tong Xue, Guoli Fang

(School of Materials Science and Engineering, National Experimental Teaching Demonstration Center for Materials Science, North Minzu University, Yinchuan 750021, China)

Abstract: Based on a comprehensive analysis for the course content characteristics, students' knowledge beforehand and class status and exam scores, the mind mapping is tentatively introduced into basic engineering chemistry teaching. To compare the scores in final exam for the classes with and without teaching by mind mapping, it is found that the mind mapping can improve teaching efficiency with obvious increase of scoring average in logic tests. The results indicate that the mind mapping is responsible for positive effect in cultivating logic thinking of students.

Keywords: Mind mapping; Basic engineering chemistry; Teaching efficiency; Logic thinking  

《工科基础化学》是我院材料科学与工程专业的一门专业基础课程，其开设是为后续的材料科学基础、材料物理与性能等专业课程学习奠定化学基础。《工科基础化学》课程内容涉及到大量的基本原理、公式和方法，知识点非常多并且很抽象^[1-3]，对于民族高校的学生来说，由于基础较薄弱，学习起来非常吃力，因此产生畏难情绪，学习兴趣不高，导致在期末考试中不及格率非常高，卷面不及格率大于60%。另外，目前《工科基础化学》授课方法较单一，采用的仍然是常规性PPT讲解方式，但由于课时量的压缩，每节课的内容非常多，每页PPT上充满了各种定义、公式等，学生在课堂上不能及时理解各公式之间的逻辑关系，很难跟上教学进度。这一现状导致教师讲起来费劲，学生学起来吃力。

思维导图由世界著名的英国学者东尼·博赞发明，又叫心智导图，是表达发散性思维的有效图形思维工具，它简单却又很有效。思维导图法是运用图文并茂的技巧，把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来，把主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接，其核心思想就是把形象思维与抽象思维很好地结合起来^[4,5]。因此，思维导图能够将知识进行结构化，帮助学生梳理《工科基础化学》的抽象知识脉络、便于深入理解并维持长期记忆。

本文主要通过分析在使用思维导图前后3年期末考试成绩的差异性，评价将思维导图嵌入到《工科基础化学》课程中的教学与学习效果并进行总结。

一、课程内容及考核情况

《工科基础化学》作为我院材料科学与工程专业基础必修课安排在大一上和下两个学期。课程选用胡忠鲠、韩凤兰等主编的《现代化学基础( 第三版) 》作为主要教材，其中下册的课程内容包含了物质的聚集状态、原子结构与元素周期律、热力学第一定律、热力学第二定律、相平衡、化学平衡、电解质溶液、氧化还原反应和电化学、化学动力学、界面现象和胶体溶液等九章内容^{[ ]}，共计理论教学64 学时。期末考试采用闭卷方式对所学的章节内容进行考核，知识覆盖面达90%以上，试题难度系数为0.578，涉及选择题、填空题、判断题、简答题和计算题五种题型，主客观题分数各占50%。最终总评成绩（100%）= 过程评价成绩（50%）+ 终结评价即卷面成绩（50%）。

二、思维导图在教学中的应用状况

“课上能跟上老师讲课节奏甚至可以听懂，但课后做题仍然不会或出错”是学生们在上《工科基础化学》时遇到的一个普遍问题，一个主要的原因就在于学生在课后不会也没有对知识点进行及时总结。基于此情况，在部分章节讲解完后使用思维导图法对公式和知识点进行了总结，按照知识的讲解和逻辑顺序展开形成知识网络图，并在复习时进行强调。

三、评价对象及考试结果分析对比

评价对象为参加2016、2017和2018年春季期末考试的2015、2016和2017级连续三届的学生，人数分别为31、37、34人，其中对参加2016年春季期末考试的2015级学生在上课中没有使用思维导图法，而对其余两届的学生则将思维导图法嵌入到了教学过程中。主要通过在这两种方式下，比较学生各题型的得分率、卷面及格率和总评成绩及格率，以此来评价嵌入了思维导图的教学方式在材料科学与工程专业《工科基础化学》中的教学与学习效果。

表1 近三年学生的各题型得分率、卷面成绩及格率和总评成绩及格率

由于本民族高校的生源很多来自于贫困地区，这些学生的化学基础非常差，甚至有的学生在高中阶段没有学过跟课程内容相关的前期知识内容，这导致长期以来同学们这门课程的考试不及格率一直很高。从表的1统计数据可以看出，从对2016级学生使用了思维导图方法后，涉及到以逻辑理解为主的简答和计算题的总得分率明显提高，这导致卷面及格率也提高了15%以上，其中2016级的计算题得分率反而下降至40.8%，这主要是由于长期缺勤的5名同学在本题的得分仅为0~1分所致。

四、思维导图的应用效果评价总结

对教学效果进行的初步评价和综合分析表明，思维导图是一种有效的辅助教学手段和工具，将其嵌入到常规教学方法中能够明显提高学生在逻辑性题型上的得分率，适用于在工科非化学专业化学教学中的应用。如果将其与微课、MOOC等信息化教学手段结合使用，应该会取得更好的教学与学习效果，并且能够起到培养学生逻辑思维的能力。

参考文献

[1] 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. 2017，32：24-29.

[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] 关成，丁俊，苏艳炜，熊丽民. 思维导图在工科非化学专业化学教学中的效果研究[J]. 亚太教育，2016，28：76.

[4] 白虹编著. 思维导图[M]，北京：中国华侨出版社，2014.

[5] 关成. 思维导图在工科非化学专业化学教学中的应用[J]. 教育教学论坛，2013，6：57-58.

基金项目：宁夏自治区高等教育教学改革项目一般项目（NXBJG2018076）。

作者简介：严祥辉（1980－），男，湖北广水人，讲师。