思維導(dǎo)圖在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)的運(yùn)用.doc

1、思維導(dǎo)圖在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)的運(yùn)用摘要：以Xmind軟件繪制的“均相單一反應(yīng)動(dòng)力學(xué)”和“間歇操作的攪拌槽式反應(yīng)器”知識(shí)點(diǎn)的思維導(dǎo)圖為例，展示思維導(dǎo)圖在“化學(xué)反應(yīng)工程”教學(xué)中構(gòu)建知識(shí)體系、拓展思維、提高學(xué)習(xí)效率的作用。關(guān)鍵詞：思維導(dǎo)圖；化學(xué)反應(yīng)工程；Xmind；教學(xué)“化學(xué)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(qiáng)的課程。課程以工業(yè)反應(yīng)過程為研究對(duì)象，研究反應(yīng)過程的技術(shù)優(yōu)化、反應(yīng)器設(shè)計(jì)和一般性規(guī)律。高等數(shù)學(xué)物理化學(xué)和化工原理等課程是這門課程的先修課程。學(xué)習(xí)該門課程的主要目的是為設(shè)計(jì)、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(xué)模型法是“化學(xué)反應(yīng)工程”的主要研究

2、方法。利用數(shù)學(xué)模型解決工程問題是這門課程最鮮明的特點(diǎn)。課程綜合性強(qiáng)、專業(yè)術(shù)語(yǔ)多、數(shù)學(xué)公式繁雜、知識(shí)領(lǐng)域廣泛，使這門課程公認(rèn)為難教、難學(xué)。在實(shí)際教學(xué)中，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不大，學(xué)習(xí)動(dòng)力不足。加之老師在授課時(shí)重理論輕實(shí)踐，教與學(xué)的效果大打折扣。在傳統(tǒng)黑板+多媒體教學(xué)手段下，如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)生參與意識(shí)，把學(xué)生從被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)獲取學(xué)習(xí)狀態(tài)，是擺在教師面前亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題。實(shí)踐證明，思維導(dǎo)圖的應(yīng)用，可有效提高教學(xué)質(zhì)量，幫助學(xué)生掌握“化學(xué)反應(yīng)工程”的理論，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。本文以“均相單一反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和理想反應(yīng)器”為例，介紹思維導(dǎo)圖在課程的具體應(yīng)用。一、“化學(xué)反應(yīng)工程”教改現(xiàn)狀化學(xué)反應(yīng)工程問題的

3、研究方法主要是數(shù)學(xué)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(jì)算機(jī)或其他手段綜合反應(yīng)規(guī)律和傳遞規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型；熱模試驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷牡刃浴?shù)學(xué)模型常常涉及復(fù)雜的微積分公式，課程難度大，教學(xué)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(xué)生在教學(xué)環(huán)節(jié)主動(dòng)參與度不夠，自主學(xué)習(xí)能力欠缺。教學(xué)效果的考核形式單一、教學(xué)評(píng)價(jià)不夠全面。針對(duì)化學(xué)反應(yīng)工程傳統(tǒng)教學(xué)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(shí)代混合式教學(xué)方法的經(jīng)驗(yàn)，提出線上與線下相結(jié)合進(jìn)行學(xué)習(xí)、實(shí)踐、評(píng)價(jià)各教學(xué)過程的改革。2魏雨在雨課堂上進(jìn)行了有效地線

4、上線下相結(jié)合的教學(xué)嘗試。3-7張青瑞、歐陽(yáng)金波、李倩、周業(yè)豐等學(xué)者把資源庫(kù)平臺(tái)、云班課、微課視頻、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、繪圖計(jì)算軟件等現(xiàn)代化教學(xué)手段引入課堂，提高學(xué)生解決問題的能力。8程芹通過重新設(shè)計(jì)課程群實(shí)現(xiàn)了理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐能力提升的轉(zhuǎn)變。這些改革的有效實(shí)施，一定程度改善了教學(xué)效果，提升了學(xué)生的實(shí)踐能力。針對(duì)“化學(xué)反應(yīng)工程”教學(xué)存在的問題，本文嘗試通過在教學(xué)中應(yīng)用思維導(dǎo)圖，研究、實(shí)踐此教學(xué)方法，以提高教與學(xué)的效果。二、思維導(dǎo)圖簡(jiǎn)介思維導(dǎo)圖9，是英國(guó)著名教育家東尼伯贊在1971年提出。思維導(dǎo)圖法透過思維綻放的水平思考及思緒飛揚(yáng)的垂直思考，有效地將概念想法整合。在繪制思維導(dǎo)圖時(shí)，“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(jì)是關(guān)鍵。思維導(dǎo)圖在教學(xué)中幫助學(xué)生在諸多知識(shí)點(diǎn)建立聯(lián)系，以求幫助學(xué)習(xí)者理解概念，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，進(jìn)而提升思考的主動(dòng)性。思維導(dǎo)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(dǎo)圖應(yīng)用地越來越廣泛，繪制思維導(dǎo)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(gè)人計(jì)算機(jī)Windows與Mac操作系統(tǒng)，也適用于平板電腦、智能型手機(jī)iOs、Android系統(tǒng)，兼容性非常好。在諸多繪制思維導(dǎo)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(dǎo)圖在課程中的實(shí)踐思維導(dǎo)圖應(yīng)用在“化學(xué)反應(yīng)工程”教學(xué)實(shí)踐中，可通過對(duì)學(xué)科知識(shí)系統(tǒng)化、條理化的梳理，清晰地展現(xiàn)出教學(xué)內(nèi)容的邏輯結(jié)構(gòu)，避免學(xué)生學(xué)習(xí)陷入只見樹木、不見森林的窘境。（一）知識(shí)點(diǎn)橫向展開?！盎瘜W(xué)反應(yīng)工程”概念繁雜且抽象，高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高。獨(dú)特的學(xué)科特點(diǎn)，要求學(xué)生具有提綱挈領(lǐng)的能力，能從學(xué)科總體上掌握框架，洞悉知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系。思維導(dǎo)圖是一種幫助學(xué)生梳理知識(shí)脈絡(luò)的好助手。本文將以郭凱等編著的“化學(xué)反應(yīng)工程”（第二版）10中的第一章為例，繪制知識(shí)點(diǎn)在橫向展開的思維導(dǎo)圖，見圖1。以“均相單一反應(yīng)動(dòng)力學(xué)”為中心節(jié)點(diǎn)，以“基本概念”

7、、“動(dòng)力學(xué)方程”、“建立方法”、“反應(yīng)器”為主要節(jié)點(diǎn)，建立的順序按照“化學(xué)反應(yīng)工程”理論的認(rèn)知規(guī)律展開，每一主節(jié)點(diǎn)再按照知識(shí)的邏輯內(nèi)涵展開。其中“動(dòng)力學(xué)方程的積分式”又是動(dòng)力學(xué)方程積分法的基礎(chǔ)，思維導(dǎo)圖通過“聯(lián)系”把兩個(gè)獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來。思維導(dǎo)圖清晰地展現(xiàn)了這一章節(jié)的框架，給學(xué)生提供了“一覽眾山小”的視野，克服在教學(xué)過程陷入教一點(diǎn)學(xué)一點(diǎn)的被動(dòng)狀態(tài)。（二）知識(shí)點(diǎn)縱向深入。常見的理想反應(yīng)器包含三種，間歇操作的充分?jǐn)嚢璨凼椒磻?yīng)器BR，平推流反應(yīng)器PFR，全混流反應(yīng)器CSTR，這是“化學(xué)反應(yīng)工程”教學(xué)重點(diǎn)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?jǐn)嚢璨凼椒磻?yīng)器BR”為例，繪制BR的思

8、維導(dǎo)圖，縱向上展示BR知識(shí)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(diǎn)，給出設(shè)計(jì)性方程，最后展示設(shè)計(jì)性計(jì)算的關(guān)鍵步驟。BR思維導(dǎo)圖的四個(gè)分支，突出展示出BR理想反應(yīng)器的重點(diǎn)，并以此向深延伸，向周圍擴(kuò)展。BR思維導(dǎo)圖在教學(xué)中的實(shí)踐可強(qiáng)化學(xué)生對(duì)此概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。四、結(jié)語(yǔ)本文以Xmind思維導(dǎo)圖繪制軟件為工具，繪制了“化學(xué)反應(yīng)工程”中“均相單一反應(yīng)動(dòng)力學(xué)”知識(shí)點(diǎn)橫向展開思維導(dǎo)圖和“間歇操作的攪拌槽式反應(yīng)器BR”縱向思維導(dǎo)圖。通過思維導(dǎo)圖的引入，將零散知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行拓展延伸、深層挖掘、建立關(guān)聯(lián)，使學(xué)習(xí)過程從一維空間向二維空間延伸，提高學(xué)生學(xué)

9、習(xí)效果，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維。參考文獻(xiàn)：1張麗麗，蘇瓊，張胡彬.“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代化學(xué)反應(yīng)工程的混合式教學(xué)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(rèn)證背景下基于雨課堂的化學(xué)反應(yīng)工程課程建設(shè)探索J.化學(xué)工程與裝備，2021，（04）：302-304.3張青瑞，劉凱，王偉文.MATLAB在化學(xué)反應(yīng)工程中的應(yīng)用J.教育教學(xué)論壇，2021，（30）：189-190.4張青瑞，劉凱.計(jì)算軟件在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)中的應(yīng)用J.化工高等教育，2021，36（04）：90-95，105.5歐陽(yáng)金波，周利民，熊國(guó)宣，劉峙嶸，等.“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下的化學(xué)反應(yīng)工程雙語(yǔ)微課教學(xué)探索J.教育教學(xué)論壇，2021，（51）：187-188.6李倩，楊西萍.現(xiàn)代化教學(xué)手段在化學(xué)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(qiáng)化的化學(xué)工程教學(xué)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(xué).工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下“化學(xué)反應(yīng)工程”課程群的構(gòu)建J.合肥學(xué)院學(xué)報(bào)（