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仪器分析技术课程教学中思维导图应用

2019/08/12 阅读:

摘要:根据仪器分析技术课程内容的特点和高职高专学生学习的特点,探讨了思维导图在仪器分析技术课程教学中的应用,将思维导图用于直观呈现课程目录及课程章节主线框架、绘制各章节知识框架图、绘制知识点对比图及绘制实验流程图等。实践证明,思维导图的应用能有效地帮助教师及学生进行知识的梳理、归纳、总结,辅助教学并提高学生学习效率、主动性和参与度,最终达到提高课程教学效果的目的。

关键词:思维导图;仪器分析技术;教学

仪器分析技术是我校药学相关专业的一门重要专业基础课程,课程内容具有很强的实践性与应用性,需要理解、记忆的知识点较多且知识点零散。[1]由于高职高专学生在课程学习过程中缺乏合理有效的学习方法,习惯于死记硬背书本上一个个的知识点,不善于对所学知识进行整理提取、关联比较与归纳总结,对课程内容更没有整体系统的概念,最终导致对所学内容掌握不牢,前后知识点不能贯通等问题,学习效果欠佳。思维导图(Mind-mapping)又被称为心智图,是由英国教育学家托尼•巴赞于1971年开创的用来表达发散性思维的一种可视化图形思维工具。[2-6]思维导图通过简单的词句、基本形状、线条、颜色、符号等元素能将分散的知识点进行分级并相互关联,最终将繁杂的内容以简要的文字和图形的形式进行直观呈现,帮助学生构建知识的网络全景图,构建知识体系,有助于学生对知识的理解、记忆、掌握和灵活运用。因此,将思维导图应用于仪器分析技术课程教学中,能有效解决本课程知识点繁多分散和学生学习特点的问题。现已有文章论证了思维导图应用于仪器分析技术课程教学的可行性,[5-6]而本文基于自身教学实践,主要探讨了如何使用思维导图丰富直观地呈现仪器分析技术课程的各类教学内容,为仪器分析技术的教学提供参考,以期能辅助教师教学,提高学生学习效率和学习兴趣,提高教学质量。

一思维导图应用的课前准备

为了让思维导图在教学中得到有效的应用,在课程教学之初,教师需要对学生进行一个简单培训,介绍思维导图、相关软件及演示思维导图的绘制方法,使学生对思维导图有初步了解。日常使用过程中,教师可以使用思维导图软件进行绘制,也可以通过板书的方式手绘思维导图,为了方便学生的使用,学生主要采用手绘的方式制作思维导图。在前两章教学涉及思维导图时,以教师引导为主,启发学生根据教师给出的中心主题词积极思考,提取次主题关键词,在次主题之后,继续罗列更为细致的要点,找出知识点间的关联性,快速抓住教学内容的重难点,得到脉络清晰的知识网络图。引导学生学会将思维导图用于在课前预习、课中快速记录笔记、课中小结及课后总结复习等方面,让学生逐渐增强运用思维导图的能力。在后续章节的学习中,以学生自主绘制为主,教师根据不同的教学目的给出中心主题词、次级主题词,以课堂练习或课后作业的方式要求学生根据给出的各级主题词完成绘制,最后与教师绘制的思维导图进行对比,查漏补缺,相互补充完善。

二思维导图在仪器分析技术教学中的应用策略

(一)绘制课程目录及课程章节主线图教材目录是对教材内容的提炼与概况,但教材目录的作用常常被学生所忽视。在课程学习伊始,教师可以依据教材目录使用思维导图绘制课程内容目录图,将传统的目录内容转换为图形的形式呈现,给学生一个直观的课程学习内容的全景图,帮助学生构建课程内容的系统性框架。图1是根据教材目录[1]及各章节内容主线绘制的思维导图。仪器分析技术课程中的十个章节,按分析方法原理可以简化分类为四大分析方法,即电化学分析法、光谱分析法、色谱分析法和质谱分析法等。第二章电化学分析技术内容中以溶液pH测量技术、电位滴定和永停滴定为学习的重点;光谱分析法包涵了四个章节,紫外-可见光谱、红外光谱、原子吸收光谱、荧光光谱;色谱分析涵盖了三个章节,其中的重点内容是掌握薄层色谱、纸色谱、气相色谱、高效液相色谱等四种色谱分析方法;最后是第十章的质谱分析技术。另外,教材每章节均是按相同的主线介绍某一种仪器分析方法的,图1中的“各章主线”图将章节内容提取分为四个重要的知识模块:(1)概述,介绍某仪器分析方法的发现发展历程,方法中的基本理论、专业术语及方法分类等;(2)仪器,介绍某仪器的组成部件及工作操作流程;(3)应用,介绍某仪器分析方法在定性、定量及结构分析中的应用原理及方法;(4)实例及知识拓展。学生可以在章节主线图的基础上对下级知识点进行发散、补充和细化,绘制更详细完善的每章节的知识框架图。

(二)绘制章节的知识框架图课堂小结、课后总结是提高学习效率不可缺少的环节,将思维导图应用到这两个环节,用于绘制每次课、每章节的知识框架图,便于对所学知识进行梳理概括,提取出需要掌握的重点难点,把分散的知识点相互关联,对比理解容易混淆的概念,使呈现出的章节内容系统化、规律化、结构化,有利于掌握记忆。以第九章高效液相色谱分离检测技术为例(见图2),以高效液相色谱法为中心主题词,围绕图1各章主线图里的四个次级主题进行展开,罗列了更细致的要点,并用星形、旗帜等不同图形标示各级主题中的重点难点内容,已经清晰呈现出了整个高效液相色谱分离检测技术的知识脉络图。

(三)绘制知识点对比图使用思维导图绘制知识点对比图,通过图像更容易辨清知识之间的联系与区别,加深对知识的掌握与理解。以第八章、第九章气相色谱仪(以下简称GC)与高效液相色谱仪(以下简称HPLC)的比较为例(见图3),两种仪器均属于本课程的重点教学内容,两种仪器分析方法中专业术语是通用的,定性、定量分析的原理和方法也是相通的,但是由于所用流动相的状态不同,仪器系统有相似之处也有区别。利用图3对比图向学生讲述,GC、HPLC的仪器构造均包含了六大组成系统,将两种仪器均包含的系统用相同的形状样式表示,各自独有的系统用不同的形状样式加以区别。GC使用高压钢瓶存储气体流动相,通过减压阀调节流动相流速,而HPLC使用液体作为流动相,需要高压输液泵从储液瓶中抽取、输送流动相。GC中的温控系统控制了进样系统、分离系统及检测系统的温度,因此用相同的背景色进行标示。GC通过温控系统实现恒温和程序升温两种分离洗脱方式,HPLC则通过输液系统调节流动相比例实现等度、梯度两种分离洗脱方式。手动进样时,气相色谱需要使用尖头微量进样针,利于穿过进样口的密封气垫,而HPLC使用的是平头微量进样针,学生容易将气相、液相进样针混用,在图中进行了重点标示。GC与HPLC中最为核心的系统均为分离系统,即色谱柱。GC与HPLC的检测系统均可以分为浓度型检测器与质量型检测器,不同检测器适用于不同性质的检查对象及检查条件。为了加强理解,还可以让学生在课后以GC检测器与HPLC检测器作为中心主题词,以原理、适用范围、灵敏度等作为次要关键词绘制GC、HPLC检测器对比图。

(四)绘制实验流程导图,辅助实验教学仪器分析实验教学是仪器分析技术课程的重要组成部分。在实验教学中,利用思维导图绘制实验流程图,将实验全过程直观展现出来,能帮助学生理清整体实验的思维顺序,有利于对实验要点的掌握,并在实验过程中保持清晰的思路。以“高效液相色谱法测定色谱柱柱效”实验为例(见图4),绘制时,对教材中叙述繁冗的仪器使用步骤及实验流程进行简化,从中提取了七个“实验操作流程关键词”作为一级主题,各关键词所对应的实验步骤作为二级主题,在各实验环节中需要记录的实验数据作为三级主题。学生通过一级主题中的关键词,能够非常容易的记住整个实验过程,通过二级主题和三级主题能明确自己在每个实验环节需要进行的主要步骤、操作和需要记录的内容,做到思路清晰,目标明确。

三结语

将思维导图应用于仪器分析技术教学中,能将原本繁冗复杂的教学内容以更直观易懂的方式呈现给学生,使教师教学讲解思路和学生学习思路更加清晰,增加了教学和学习过程的条理性、系统性和趣味性,更有利于培养学生的逻辑思维能力,显著提高学生的学习兴趣和学习效率,提高学生的课程参与度,增加课程教学的吸引力,从而提高教学效果。值得注意的是,在应用过程中仍然需要不断探索如何做到思维导图的合理应用,需要不断实践、修正,积极思考什么样的教学内容适合于使用思维导图及如何呈现更为合理,不能为应用而应用,不能生搬硬套,反而使简单问题复杂化。要鼓励学生将思维导图的方法用于其他课程的日常学习中,不断提高学习能力。

参考文献

[1]毛金银,杜学勤.仪器分析技术(第二版)[M].北京:中国医药科技出版社,2017.

[2]党雪平,陈怀侠,黄建林.思维导图在分析化学中的教学应用探索[J].大学化学,2018,33(11):106-110.

[3]李翠.思维导图在信息技术教学中的应用[J].教育现代化,2017,4(23):140-142.

[4]张文策,宋艳玉.思维导图辅助的《移动通信系统》课程教学实践[J].教育现代化,2019,6(10):148-150.

[5]于湛,刘丽艳,王莹,等.思维导图在仪器分析教学中的应用[J].大学教育,2017,(4):11-12.

[6]党雪平,陈怀侠,黄建林.思维导图在仪器分析实验教学中的应用—以电化学分析实验为例[J].化学教育(中英文),2019,40(6):50-52.

作者:田清青 孔兴欣 毛群芳 刘群群 王青 单位:溪湖南中医药高等专科学校

仪器分析技术课程教学中思维导图应用

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