劉 佳, 嚴(yán)麗君，閆婷婷，周璐穎，孫雯錦，王永超

(云南師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院，云南 昆明 650092)

無機化學(xué)是化學(xué)、化工、生物、醫(yī)藥、食品、環(huán)境等專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，是學(xué)生學(xué)習(xí)其它專業(yè)課程的基礎(chǔ)。該課程具有理論性強、內(nèi)容抽象、體系龐雜、知識零散等特點，在課堂教學(xué)、學(xué)生課后復(fù)習(xí)等環(huán)節(jié)容易造成難記、易混、記不牢等情況。因此，系統(tǒng)地梳理無機化學(xué)的章節(jié)知識，構(gòu)建形象化的知識體系，對教好、學(xué)好無機化學(xué)都具有重要意義。

思維導(dǎo)圖是由英國記憶大師Tony Buzan于20世紀(jì)60年代提出來的一種圖形思維工具，是一種能夠直接反應(yīng)信息之間關(guān)系的“蛛網(wǎng)圖”[1]。思維導(dǎo)圖是通過對文字進行歸納、整理、分級，并結(jié)合圖形進行圖文的系統(tǒng)性呈現(xiàn)[2]。通過圖文的有效結(jié)合，能把抽象、發(fā)散的文字用圖畫和線條清晰地展現(xiàn)出來，將各種復(fù)雜分散的碎片化知識點連接起來，便于建立有序記憶，從而更好地記住知識[3]。思維導(dǎo)圖作為重要思維工具，也被成功應(yīng)用于無機化學(xué)的教學(xué)中，并取得了良好的教學(xué)效果。湖南大學(xué)尹霞等[4]在無機化學(xué)課程教學(xué)中采用了啟發(fā)式教學(xué)與思維導(dǎo)圖相結(jié)合的方法，有效縮短了學(xué)生對知識理解與復(fù)習(xí)的周期；山東大學(xué)劉新泳等[5]開展了面向藥學(xué)專業(yè)無機化學(xué)教學(xué)方法的改良，設(shè)計了基于章節(jié)的思維導(dǎo)圖并實施了“思維導(dǎo)圖教學(xué)模式”的教學(xué)探究；南京醫(yī)科大學(xué)魏明等[6]在無機化學(xué)的教學(xué)中，結(jié)合思維導(dǎo)圖能實現(xiàn)學(xué)生對“知識群”的整體把握，并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性；電子科技大學(xué)梁銳杰等[7]實施了思維導(dǎo)圖結(jié)合PPT課件在無機化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用實踐，能幫助學(xué)生在頭腦中構(gòu)建知識全景圖；臨沂大學(xué)鄭興芳[8]以鹵族元素、鉻和錳為例，對部分元素化學(xué)實施了思維導(dǎo)圖在教學(xué)中的應(yīng)用研究；河北科技大學(xué)孫華[9]等開展了基于圖形組織者的深度學(xué)習(xí)研究與實踐，引導(dǎo)學(xué)生使用不同圖形組織者來整理和激發(fā)思維。這些教學(xué)方法探究及改革從無機化學(xué)學(xué)科特點出發(fā)，實現(xiàn)了思維導(dǎo)圖在無機化學(xué)教學(xué)中的有效應(yīng)用，并取得了良好的教學(xué)效果。然而，至今仍未見有基于無機化學(xué)教材的系統(tǒng)思維導(dǎo)圖的研究報道，開展基于教材的思維導(dǎo)圖設(shè)計及在無機化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用，能為無機化學(xué)的教學(xué)準(zhǔn)備、組織實施及學(xué)生課后鞏固等提供參考。

1 在無機化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用思維導(dǎo)圖的作用與意義

1.1 直觀化和形象化

無機化學(xué)作為大學(xué)本科基礎(chǔ)專業(yè)課程，具有內(nèi)容抽象、理論深奧、體系龐雜、知識零散等特點，因此學(xué)生學(xué)習(xí)無機化學(xué)難度較大。思維導(dǎo)圖可以運用圖片、顏色、標(biāo)識等工具，最終形成一個清晰的、系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò)，打破思維的局限性，使整體內(nèi)容形象立體，直觀表達(dá)知識點脈絡(luò)，便于理解和學(xué)習(xí)。

1.2 化繁為簡，簡潔明了

無機化學(xué)教材中利用大篇幅的文字對復(fù)雜知識點進行描述，雖然全面、詳細(xì)，但容易造成學(xué)生視覺上的疲勞和理解上的困難。通過思維導(dǎo)圖可以將復(fù)雜的知識點簡潔、直觀地展現(xiàn)給學(xué)生，從而幫助學(xué)生構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對無機化學(xué)知識點的理解和快速記憶，達(dá)到改善學(xué)習(xí)效果的目的。

1.3 制造視覺沖擊

思維導(dǎo)圖具有主題突出、枝干分散、層次分明、條理清晰等特征。在無機化學(xué)教學(xué)過程中使用思維導(dǎo)圖能帶給學(xué)生“眼前一亮”的感覺，給學(xué)生造成視覺上的沖擊。一方面，思維導(dǎo)圖通過圖形、圖像、文字的巧妙結(jié)合，能帶給學(xué)生不一樣的呈現(xiàn)方式，達(dá)到聚焦學(xué)生注意力、提高其課堂專注度的目的；另一方面，通過思維導(dǎo)圖邏輯思維的構(gòu)建，能將碎片化的知識串聯(lián)起來、形成知識脈絡(luò)和體系、加強知識點邏輯性，從而達(dá)到加強記憶的作用。

1.4 提高教師的備課效率及質(zhì)量

教師是課堂的組織者及學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，起著傳道授業(yè)解惑的重要作用。作為無機化學(xué)的授課教師，必須能宏觀把握課程的定位、目標(biāo)、內(nèi)容、授課方式、重難點、學(xué)生情況等。思維導(dǎo)圖能幫助教師理清課程中的知識脈絡(luò)，形成具體的知識框架，做好宏觀設(shè)計。在備課過程中，教師基于思維導(dǎo)圖能形成清晰的授課思路，預(yù)設(shè)教學(xué)情境，選擇輔助教學(xué)的教學(xué)資源，制定合理的教學(xué)計劃，有效提高了教師備課的效率與質(zhì)量。

1.5 有助于學(xué)生查缺補漏

教師在教學(xué)過程中可通過對所構(gòu)成的思維導(dǎo)圖框架進行適當(dāng)總結(jié)，應(yīng)用知識的“銜接點”進行串聯(lián)，編寫順口溜等，可將枯燥知識趣味化，加深知識與知識的聯(lián)系。課堂上，學(xué)生能夠根據(jù)教師呈現(xiàn)的思維導(dǎo)圖，明確知識結(jié)構(gòu)、掌握知識脈絡(luò)和體系，明確重、難點，提高了記筆記及掌握知識的效率。課后，學(xué)生能夠根據(jù)思維導(dǎo)圖，做好知識點的系統(tǒng)梳理，盤查知識漏點并進行有針對性的查漏補缺，達(dá)到提高學(xué)習(xí)效率的目的。

2 基于無機化學(xué)教材的思維導(dǎo)圖探究

基于無機化學(xué)的學(xué)科特點及思維導(dǎo)圖的應(yīng)用現(xiàn)狀，以張?zhí)焖{(lán)和姜鳳超主編的無機化學(xué)(第7版)為基礎(chǔ)，開展基于教材的思維導(dǎo)圖設(shè)計。本教材共有九章，從第一章至第九章依次為原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、溶解與沉淀、酸與堿、氧化與還原、配位化合物、s區(qū)元素、d區(qū)(含ds區(qū))與f區(qū)元素、p區(qū)元素。通過對九個章節(jié)知識點的梳理，把這本教材的內(nèi)容歸納為三大版塊，分別為物質(zhì)結(jié)構(gòu)、四大平衡及元素化學(xué)(圖1)。

圖1 無機化學(xué)的知識導(dǎo)圖

2.1 物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識板塊思維導(dǎo)圖設(shè)計

物質(zhì)結(jié)構(gòu)包括原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和配合物結(jié)構(gòu)三個內(nèi)容(圖2)。在原子結(jié)構(gòu)部分，首先利用量子力學(xué)理論來解釋氫原子光譜，引入波函數(shù)和薛定諤方程，從而得到四個量子數(shù)。隨后結(jié)合徐光憲規(guī)則和鮑林原子軌道近似能級圖，討論了多電子原子的核外電子排布。根據(jù)電子排布，結(jié)合能級組的劃分，介紹了元素周期表的周期、族和分區(qū)，并在此基礎(chǔ)上討論了元素基本性質(zhì)的周期性變化規(guī)律。其核心內(nèi)容是四個量子數(shù)的取值及物理意義，以及多電子原子的核外電子排布及其應(yīng)用。

圖2 物質(zhì)結(jié)構(gòu)思維導(dǎo)圖

分子結(jié)構(gòu)部分包括離子鍵、共價鍵、分子的形狀與極性、分子間作用力、晶體結(jié)構(gòu)。該部分內(nèi)容涉及理論較多，共價鍵是本章的重點和難點。首先討論了離子鍵的形成及特點、離子鍵的強度及影響因素、離子極化現(xiàn)象及其應(yīng)用。隨后，依次介紹了經(jīng)典共價鍵理論、雜化軌道理論、分子軌道理論、價層電子對互斥理論及其應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上討論了共價鍵參數(shù)和分子的形狀與極性。此外本章還介紹了兩類重要的分子間作用力以及晶體結(jié)構(gòu)。

配合物結(jié)構(gòu)部分主要介紹了配合物的組成、命名和異構(gòu)現(xiàn)象，以及配合物的化學(xué)鍵理論，其中組成和命名是基礎(chǔ)，配合物的價鍵理論(雜化軌道理論)和晶體場理論是重點和難點，要求會用價鍵理論判斷配合物的內(nèi)外軌型、磁性和相對穩(wěn)定性等，掌握晶體場理論、晶體場穩(wěn)定化能的計算及配合物穩(wěn)定性的判斷、高低自旋、及晶體場理論的應(yīng)用。

2.2 四大平衡知識板塊思維導(dǎo)圖設(shè)計

四大平衡包括溶解-沉淀平衡、酸堿平衡、氧化還原平衡、配位平衡(圖3)。四大平衡原理相似，都包括基本理論，平衡常數(shù)K(含Ksp、Ka、Kb、Ks)的意義、計算及應(yīng)用，平衡的影響因素、平衡移動以及在藥物中應(yīng)用等內(nèi)容。各章內(nèi)容的基本理論是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，平衡常數(shù)的計算及應(yīng)用是學(xué)習(xí)的重點，各類公式及應(yīng)用是該部分內(nèi)容的難點。將平衡理論應(yīng)用于解決生活、生產(chǎn)、健康、科學(xué)研究等領(lǐng)域中的實際問題是學(xué)習(xí)的最終目標(biāo)。

圖3 四大平衡思維導(dǎo)圖

2.3 元素化學(xué)知識板塊思維導(dǎo)圖設(shè)計

元素化學(xué)具有內(nèi)容多、反應(yīng)多、知識零碎、記憶困難、易混淆等特點，也是很多學(xué)生在學(xué)習(xí)無機化學(xué)時比較困難的原因之一。根據(jù)元素分區(qū)，元素化學(xué)包括s區(qū)元素、p區(qū)元素、d區(qū)(含ds區(qū))和f區(qū)三個部分(圖4)。每章內(nèi)容主要從該區(qū)元素原子結(jié)構(gòu)出發(fā)，介紹該區(qū)元素的通性，代表性單質(zhì)及化合物的性質(zhì)(物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì))、制備、鑒定、保存方法、應(yīng)用，以及元素的生物學(xué)效應(yīng)及常用藥物等。在元素化學(xué)中，結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)，我們常說“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”；性質(zhì)是重點，是物質(zhì)發(fā)生一系列反應(yīng)及變化的本質(zhì)原因；元素的應(yīng)用是目的。掌握好元素的通性、個別的特性，秉承“結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-應(yīng)用”的主線，在學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容時能起到事半功倍的效果。

圖4 元素化學(xué)思維導(dǎo)圖

3 實施建議

3.1 巧用思維導(dǎo)圖，助力無機化學(xué)課堂的“教”與“學(xué)”

教師在備課環(huán)節(jié)應(yīng)用好思維導(dǎo)圖，有助于教師對課堂準(zhǔn)備、知識脈絡(luò)把握、教學(xué)計劃及方法等環(huán)節(jié)做到宏觀把握，能起到統(tǒng)領(lǐng)全局的作用。

在教學(xué)過程中，直觀、有效的思維導(dǎo)圖能將課堂內(nèi)容、知識體系、重難點、教師的教學(xué)理念及邏輯思維等直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生能夠快速地掌握課堂知識、做好課堂筆記，并有助于深化學(xué)生的發(fā)散性思維、培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力，同時能營造活躍的課堂氣氛，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

此外，思維導(dǎo)圖還能有效地將課堂學(xué)習(xí)延續(xù)到學(xué)生的課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)。通過有效的思維導(dǎo)圖，學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)課堂的再現(xiàn)，高效地開展知識體系的梳理及鞏固，幫助學(xué)生進行系統(tǒng)地查漏補缺，將課堂內(nèi)容內(nèi)化于心。

3.2 以學(xué)生為中心，探究啟發(fā)式思維導(dǎo)圖

當(dāng)代的教學(xué)理念追求以學(xué)生為中心，強調(diào)學(xué)生在課堂中的主體地位。首先，要求教師在課堂設(shè)計時要考慮學(xué)生的實際情況，將教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生的實際情況相結(jié)合，做到因材施教；其次，思維導(dǎo)圖的設(shè)計要符合時代的需要、符合課程的需求；最后，鼓勵教師引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計思維導(dǎo)圖，轉(zhuǎn)變學(xué)生在課堂中的角色，啟發(fā)學(xué)生從被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，成為課堂的主體。

3.3 巧秒結(jié)合思維導(dǎo)圖與現(xiàn)代信息技術(shù)

在思維導(dǎo)圖的制作過程中，要充分利用現(xiàn)代化的信息手段，應(yīng)用MindMaster、MindManager、iMindMap、NovaMind、FreeMind、Xmind等思維導(dǎo)圖制作軟件進行思維導(dǎo)圖的制作，并注重知識、結(jié)構(gòu)、色彩、美觀等方面的特點，給學(xué)生展示直觀、豐富、多彩的思維導(dǎo)圖。另外，還要充分利用一流的網(wǎng)絡(luò)課程資源，學(xué)習(xí)國內(nèi)外的先進方法及優(yōu)秀的教學(xué)模式。此外，學(xué)習(xí)通、雨課堂、微信、QQ等教學(xué)輔助工具的巧妙利用也能為思維導(dǎo)圖在無機化學(xué)中的應(yīng)用提供必要的補充，在交流、反饋、答疑等方面能發(fā)揮重要的作用。

3.4 結(jié)合思維導(dǎo)圖開展課程思政教育

無機化學(xué)中蘊含著豐富的課程思政元素，在傳授無機化學(xué)理論知識的同時，恰到好處地開展課程思政教育，有助于培養(yǎng)學(xué)生正確的三觀。在無機化學(xué)課程思維導(dǎo)圖的設(shè)計及應(yīng)用過程中，授課教師要實時引入恰當(dāng)?shù)乃颊?，開展課堂思政教育。

3.5 注重評價過程化和考核多元化

無機化學(xué)內(nèi)容多、學(xué)時長，容易造成學(xué)生的學(xué)習(xí)懈怠情緒。因此，在無機化學(xué)的思維導(dǎo)圖應(yīng)用及教學(xué)過程中應(yīng)重視過程性評價，結(jié)合作業(yè)、線上學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)小組、單元測試、討論等環(huán)節(jié)來督促學(xué)生的平時學(xué)習(xí)，達(dá)到加強、鞏固和外延化課堂知識的目的。另一方面，教師可根據(jù)思維導(dǎo)圖上的內(nèi)容，來全面設(shè)計和制作過程性評價和期末考核中的問題或習(xí)題，并結(jié)合過程性評價與期末考核，綜合考察學(xué)生知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀，做到綜合評定，有效提高學(xué)生的學(xué)科綜合素養(yǎng)。

4 小結(jié)與展望

無機化學(xué)作為化學(xué)、化工、生物等專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，是學(xué)生學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)課程，具有內(nèi)容抽象、理論深奧、體系龐雜、知識零散等特點。開展基于教材的思維導(dǎo)圖構(gòu)建有助于實現(xiàn)無機化學(xué)知識體系的直觀化、形象化、趣味化和簡明化，對教師備課、課堂組織及實施、學(xué)生課后鞏固復(fù)習(xí)等都能起到事半功倍的作用。本文基于無機化學(xué)教材開展了思維導(dǎo)圖設(shè)計，并對思維導(dǎo)圖在無機化學(xué)課程教學(xué)中的作用和實施建議等進行深入探究，為教師在無機化學(xué)的課程設(shè)計、教學(xué)準(zhǔn)備、組織實施及學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)及課后知識鞏固復(fù)習(xí)等提供參考。