思維導圖在化學反應(yīng)工程教學的運用.doc

1、思維導圖在化學反應(yīng)工程教學的運用摘要：以Xmind軟件繪制的“均相單一反應(yīng)動力學”和“間歇操作的攪拌槽式反應(yīng)器”知識點的思維導圖為例，展示思維導圖在“化學反應(yīng)工程”教學中構(gòu)建知識體系、拓展思維、提高學習效率的作用。關(guān)鍵詞：思維導圖；化學反應(yīng)工程；Xmind；教學“化學反應(yīng)工程”是化工類專業(yè)開設(shè)的一門綜合性、工程性和理論性很強的課程。課程以工業(yè)反應(yīng)過程為研究對象，研究反應(yīng)過程的技術(shù)優(yōu)化、反應(yīng)器設(shè)計和一般性規(guī)律。高等數(shù)學物理化學和化工原理等課程是這門課程的先修課程。學習該門課程的主要目的是為設(shè)計、開發(fā)工業(yè)反應(yīng)裝置、掌握反應(yīng)技術(shù)及優(yōu)化工業(yè)反應(yīng)器操作奠定理論基礎(chǔ)。數(shù)學模型法是“化學反應(yīng)工程”的主要研究

2、方法。利用數(shù)學模型解決工程問題是這門課程最鮮明的特點。課程綜合性強、專業(yè)術(shù)語多、數(shù)學公式繁雜、知識領(lǐng)域廣泛，使這門課程公認為難教、難學。在實際教學中，導致學生學習興趣不大，學習動力不足。加之老師在授課時重理論輕實踐，教與學的效果大打折扣。在傳統(tǒng)黑板+多媒體教學手段下，如何提高學生學習興趣和學生參與意識，把學生從被動接受變?yōu)橹鲃荧@取學習狀態(tài)，是擺在教師面前亟待解決的現(xiàn)實問題。實踐證明，思維導圖的應(yīng)用，可有效提高教學質(zhì)量，幫助學生掌握“化學反應(yīng)工程”的理論，提高學生的學習能力。本文以“均相單一反應(yīng)動力學和理想反應(yīng)器”為例，介紹思維導圖在課程的具體應(yīng)用。一、“化學反應(yīng)工程”教改現(xiàn)狀化學反應(yīng)工程問題的

3、研究方法主要是數(shù)學模型法，研究思路可以概括為：小試研究反應(yīng)規(guī)律；中試研究傳遞過程規(guī)律；利用計算機或其他手段綜合反應(yīng)規(guī)律和傳遞規(guī)律，建立數(shù)學模型；熱模試驗檢驗?zāi)Ｐ偷牡刃?。?shù)學模型常常涉及復雜的微積分公式，課程難度大，教學效果不佳。追其問題根源，課程難度大，課堂授課方法陳舊乏味，學生在教學環(huán)節(jié)主動參與度不夠，自主學習能力欠缺。教學效果的考核形式單一、教學評價不夠全面。針對化學反應(yīng)工程傳統(tǒng)教學方法中存在的不足，教育工作者也做了很多探索，提出來一些解決辦法。1張麗麗等建議利用“互聯(lián)網(wǎng)+”時代混合式教學方法的經(jīng)驗，提出線上與線下相結(jié)合進行學習、實踐、評價各教學過程的改革。2魏雨在雨課堂上進行了有效地線

4、上線下相結(jié)合的教學嘗試。3-7張青瑞、歐陽金波、李倩、周業(yè)豐等學者把資源庫平臺、云班課、微課視頻、計算機仿真技術(shù)、繪圖計算軟件等現(xiàn)代化教學手段引入課堂，提高學生解決問題的能力。8程芹通過重新設(shè)計課程群實現(xiàn)了理論學習到實踐能力提升的轉(zhuǎn)變。這些改革的有效實施，一定程度改善了教學效果，提升了學生的實踐能力。針對“化學反應(yīng)工程”教學存在的問題，本文嘗試通過在教學中應(yīng)用思維導圖，研究、實踐此教學方法，以提高教與學的效果。二、思維導圖簡介思維導圖9，是英國著名教育家東尼伯贊在1971年提出。思維導圖法透過思維綻放的水平思考及思緒飛揚的垂直思考，有效地將概念想法整合。在繪制思維導圖時，“關(guān)鍵詞”、“放射性思

5、考的圖解結(jié)構(gòu)”、“色彩”、“圖像”的合理設(shè)計是關(guān)鍵。思維導圖在教學中幫助學生在諸多知識點建立聯(lián)系，以求幫助學習者理解概念，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，進而提升思考的主動性。思維導圖能夠兼顧大腦豐富的形象思維和右腦的抽象思維，讓“心”門敞開，“智”慧無限。隨著思維導圖應(yīng)用地越來越廣泛，繪制思維導圖的軟件也日益豐富。常見的軟件有MindManager、MindMapper、IMindMap、Novamind、Mindview和Xmind，等。多數(shù)軟件都適用于個人計算機Windows與Mac操作系統(tǒng)，也適用于平板電腦、智能型手機iOs、Android系統(tǒng)，兼容性非常好。在諸多繪制思維導圖的軟件中，Xmind

6、屬開放原始碼的自由軟件，可從Xmind官網(wǎng)上直接下載：。三、思維導圖在課程中的實踐思維導圖應(yīng)用在“化學反應(yīng)工程”教學實踐中，可通過對學科知識系統(tǒng)化、條理化的梳理，清晰地展現(xiàn)出教學內(nèi)容的邏輯結(jié)構(gòu)，避免學生學習陷入只見樹木、不見森林的窘境。（一）知識點橫向展開?！盎瘜W反應(yīng)工程”概念繁雜且抽象，高等數(shù)學基礎(chǔ)要求高。獨特的學科特點，要求學生具有提綱挈領(lǐng)的能力，能從學科總體上掌握框架，洞悉知識點之間的聯(lián)系。思維導圖是一種幫助學生梳理知識脈絡(luò)的好助手。本文將以郭凱等編著的“化學反應(yīng)工程”（第二版）10中的第一章為例，繪制知識點在橫向展開的思維導圖，見圖1。以“均相單一反應(yīng)動力學”為中心節(jié)點，以“基本概念”

7、、“動力學方程”、“建立方法”、“反應(yīng)器”為主要節(jié)點，建立的順序按照“化學反應(yīng)工程”理論的認知規(guī)律展開，每一主節(jié)點再按照知識的邏輯內(nèi)涵展開。其中“動力學方程的積分式”又是動力學方程積分法的基礎(chǔ)，思維導圖通過“聯(lián)系”把兩個獨立的知識點聯(lián)系起來。思維導圖清晰地展現(xiàn)了這一章節(jié)的框架，給學生提供了“一覽眾山小”的視野，克服在教學過程陷入教一點學一點的被動狀態(tài)。（二）知識點縱向深入。常見的理想反應(yīng)器包含三種，間歇操作的充分攪拌槽式反應(yīng)器BR，平推流反應(yīng)器PFR，全混流反應(yīng)器CSTR，這是“化學反應(yīng)工程”教學重點所在。為了弄清理想反應(yīng)器的內(nèi)涵，本文僅以“間歇操作的充分攪拌槽式反應(yīng)器BR”為例，繪制BR的思

8、維導圖，縱向上展示BR知識的內(nèi)涵，見圖2。首先通過一張釜式反應(yīng)器示意圖展示出BR的結(jié)構(gòu)及核心部件，接著闡述此反應(yīng)器的特點，給出設(shè)計性方程，最后展示設(shè)計性計算的關(guān)鍵步驟。BR思維導圖的四個分支，突出展示出BR理想反應(yīng)器的重點，并以此向深延伸，向周圍擴展。BR思維導圖在教學中的實踐可強化學生對此概念的理解，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維。四、結(jié)語本文以Xmind思維導圖繪制軟件為工具，繪制了“化學反應(yīng)工程”中“均相單一反應(yīng)動力學”知識點橫向展開思維導圖和“間歇操作的攪拌槽式反應(yīng)器BR”縱向思維導圖。通過思維導圖的引入，將零散知識點進行拓展延伸、深層挖掘、建立關(guān)聯(lián)，使學習過程從一維空間向二維空間延伸，提高學生學

9、習效果，提升學生的創(chuàng)新思維。參考文獻：1張麗麗，蘇瓊，張胡彬.“互聯(lián)網(wǎng)+”時代化學反應(yīng)工程的混合式教學探索J.山東化工，2021，48（24）：161，163.2魏雨，張景迅，馮先濤，王世兵，等.工程認證背景下基于雨課堂的化學反應(yīng)工程課程建設(shè)探索J.化學工程與裝備，2021，（04）：302-304.3張青瑞，劉凱，王偉文.MATLAB在化學反應(yīng)工程中的應(yīng)用J.教育教學論壇，2021，（30）：189-190.4張青瑞，劉凱.計算軟件在化學反應(yīng)工程教學中的應(yīng)用J.化工高等教育，2021，36（04）：90-95，105.5歐陽金波，周利民，熊國宣，劉峙嶸，等.“互聯(lián)網(wǎng)+”時代背景下的化學反應(yīng)工程雙語微課教學探索J.教育教學論壇，2021，（51）：187-188.6李倩，楊西萍.現(xiàn)代化教學手段在化學反應(yīng)工程課程中的應(yīng)用J.山東化工，2021，48（20）：207，209.7周業(yè)豐，陸宇劍，胡夏一，等.基于多層次過程強化的化學工程教學改革探討J.化工高等教育，2021，37（02）：84-87.8程芹，吳明元，孫松，魏宇學.工程教育專業(yè)認證背景下“化學反應(yīng)工程”課程群的構(gòu)建J.合肥學院學報（