思維導(dǎo)圖+微課在《環(huán)境化學(xué)》課程教學(xué)中的應(yīng)用*

高樹梅，趙國華，鄭蘭蘭，劉 娟，蘇營營，趙歡歡

(1 嘉興學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，浙江 嘉興 314001；2 浙江省嘉興生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心, 浙江 嘉興 314001)

環(huán)境化學(xué)是環(huán)境學(xué)科各專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，環(huán)境化學(xué)課程的教學(xué)，一直在不斷地改革和創(chuàng)新[1]，案例式、討論式、PBL教學(xué)、分組授課等方法和手段都在不斷的嘗試和探索；另外，隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和信息技術(shù)的普及，線上線下混合式教學(xué)也成為信息技術(shù)和教育相融合的一種全新的教學(xué)模式，線上線下混合式教學(xué)將“線上”(在線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺)與“線下”(課堂教學(xué))有機結(jié)合，既能體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，也能發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。筆者在前期的教學(xué)過程中，采取了各種方法和手段不斷提高教學(xué)質(zhì)量，均取得良好的教學(xué)效果，教學(xué)方法也得到了同學(xué)們的認(rèn)可[2-3]，目前，該課程已經(jīng)申報浙江省線上線下混合式一流課程。在本課程的教學(xué)過程中，利用思維導(dǎo)圖法對瑣碎又重要的基礎(chǔ)知識點進行歸納和串連，既授之以魚，又授之以漁，既豐富了教學(xué)手段，又能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。同時，課程組在課堂教學(xué)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，對知識點進行梳理，教學(xué)設(shè)計進行優(yōu)化，制作了系列微課，能夠彌補課堂教學(xué)的缺陷，拓寬課堂教學(xué)的時空。從文獻調(diào)研可知，思維導(dǎo)圖[4-5]和微課[6-9]的方法在環(huán)境工程專業(yè)的其他相關(guān)科目教學(xué)過程中，都有廣泛的應(yīng)用。

本文以《環(huán)境化學(xué)》課程第二章大氣環(huán)境化學(xué)為例[10]，介紹教學(xué)過程中采用的微課及思維導(dǎo)圖。這一章涉及的知識點主要包括大氣中的主要污染物(來源、種類、危害)、污染物的遷移轉(zhuǎn)化(自由基反應(yīng)、碳氫化合物的轉(zhuǎn)化，氮氧化物的轉(zhuǎn)化)、及典型的大氣環(huán)境問題，如光化學(xué)煙霧、酸雨、臭氧空洞、溫室效應(yīng)、霧霾等。其特點是知識點零散，又前后交叉，錯綜復(fù)雜。比如大氣污染物種類繁多、分類方法多樣、危害各不相同，彼此之間有著錯綜復(fù)雜的關(guān)系[2]，如光化學(xué)煙霧現(xiàn)象涉及到大氣中的主要污染物的來源及危害，大氣污染物的遷移轉(zhuǎn)化、氮氧化物的轉(zhuǎn)化、有機污染物的轉(zhuǎn)化等。為此，我們把主要知識點做成了一系列微課，分別為大氣污染物、氮氧化物轉(zhuǎn)化、光化學(xué)煙霧、酸雨、溫室效應(yīng)等，每個微課控制在10 min以內(nèi)，已經(jīng)上傳至超星在線學(xué)習(xí)平臺供同學(xué)們使用。微課的知識融會貫通、講解生動有趣、思路清晰條理。同時在每個微課制作過程中，我們通過思維導(dǎo)圖的方法，將知識點總結(jié)歸納，通過主要的關(guān)鍵詞和層次關(guān)系，把各種環(huán)境問題的定義、形成條件、形成機理、特點或危害等主要知識點進行了梳理，這樣即有利于授課教師本身對知識點的把握，也有利于課堂講解、實現(xiàn)知識點的融會貫通，提高學(xué)習(xí)效率。

1 微課+思維導(dǎo)圖，傳遞知識和情感

1.1 大氣環(huán)境化學(xué)涉及的主要環(huán)境問題

大氣環(huán)境化學(xué)章節(jié)中，涉及到的典型環(huán)境問題包括溫室效應(yīng)、臭氧層空洞、酸雨、光化學(xué)煙霧、霧霾等等，問題相對較多，產(chǎn)生的機理既不相同，又相互聯(lián)系，涉及的知識點前后交叉，錯綜復(fù)雜，我們將這些內(nèi)容總結(jié)如圖1所示。這樣，利用思維導(dǎo)圖法對瑣碎又重要的基礎(chǔ)知識點進行歸納和串連，既授之以魚，又授之以漁，既豐富了教學(xué)手段，又體現(xiàn)了微課的“幫輔”特色；同時再適當(dāng)?shù)匮a充課外知識，如焦點訪談節(jié)目：環(huán)保督察一針見血、霧霾元兇追根探源、鐵腕治霾中國行動等，就容易實現(xiàn)課上與課下的相輔相成。

圖1 大氣中的典型環(huán)境問題Fig.1 Typical environmental problems in the atmosphere

1.2 光化學(xué)煙霧

圖2 光化學(xué)煙霧的相關(guān)知識點Fig.2 Related knowledge of photochemical smog

光化學(xué)煙霧是典型的大氣環(huán)境問題，其形成條件和產(chǎn)生原因都相對比較復(fù)雜，危害也具有多重性，其形成機理涉及氮氧化物的轉(zhuǎn)化，碳氫化合物的轉(zhuǎn)化等，又與氣象條件有很大關(guān)系。為此，我們專門制作了微課，詳細講解其定義、機理、形成條件及危害等，微課已上傳至超星在線學(xué)習(xí)平臺。最后，作者通過思維導(dǎo)圖對知識點進行了總結(jié)和概括，便于學(xué)習(xí)，如圖2所示。在課堂講述時，作者還會適當(dāng)補充課外知識，如焦點訪談節(jié)目：藍天保衛(wèi)戰(zhàn)、臭氧：藍天下的污染物、便于同學(xué)們的課外拓展。

1.3 酸 雨

pH小于5.6的酸性降水稱為酸雨，又稱酸沉降，是指通過雨、雪、霧、冰雹等將酸性物質(zhì)沉降到地面的過程[10]。酸雨的形成，收到很多因素的影響，如酸性物質(zhì)的大量排放、大氣中的顆粒物及堿性物質(zhì)的緩沖作用，此外還容易受到天氣形勢和地理地勢的影響。酸雨對人體健康、土壤生態(tài)系統(tǒng)、水生態(tài)系統(tǒng)等均有較大的影響。我們將這些知識點做成微課，并用思維導(dǎo)圖進行匯總，提高了教學(xué)效果。另外，我們在錄制微課時，將2000年以來，我國的酸雨分布圖，進行匯總和，可以明顯看出，2015年以來，我國的酸雨分布，無論是分布的廣度還是嚴(yán)重程度都得到了很大的改善，這得益于國家對于環(huán)境保護工作的重視。這些課外知識的補充，極大地促進了學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感。

圖3 酸雨的相關(guān)知識點Fig.3 Related knowledge of acid rain

1.4 溫室效應(yīng)

溫室效應(yīng)是全球性的環(huán)境問題，關(guān)于其形成機理，目前已經(jīng)有了較為統(tǒng)一的認(rèn)識，即CO2的大量排放是造成溫室效應(yīng)的主要氣體。2020年12月12日，國家主席習(xí)近平在氣候雄心峰會上通過視頻發(fā)表題為《繼往開來，開啟全球應(yīng)對氣候變化新征程》的重要講話，宣布中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。那CO2是如何引起溫室效應(yīng)的呢？大氣中還存在哪些溫室氣體？溫室效應(yīng)有何危害？帶著這些問題，我們制作了相關(guān)的微課。我們利用根據(jù)現(xiàn)象-分析原因-探尋機理的教學(xué)方法，教學(xué)設(shè)計思路清晰條理，講解深入淺出，同時又能激發(fā)學(xué)生的興趣，體現(xiàn)了微課的“激趣”特色；同時，我們根據(jù)斯克里普斯海洋研究所(https://scripps.ucsd.edu/about)提供的最近數(shù)據(jù)，及時通報目前大氣中CO2的最新含量數(shù)據(jù)，充分體現(xiàn)了課程的高階性和前瞻性。

2 調(diào)查與評價

由于篇幅原因，其他思維導(dǎo)圖未逐一提供。作者針對嘉興學(xué)院環(huán)境工程181班、182班的同學(xué)進行了問卷調(diào)查，結(jié)果顯示如表1所示。

表1 關(guān)于思維導(dǎo)圖使用的調(diào)查問卷Table 1 Questionnaire on the use of mind map

根據(jù)調(diào)查結(jié)果數(shù)據(jù)可以看出，同學(xué)們都認(rèn)為思維導(dǎo)圖有利于知識點的梳理和融會貫通，但是很多同學(xué)因“繪畫技術(shù)”，而限制了應(yīng)用。思維導(dǎo)圖的關(guān)鍵在“思維”，而非“導(dǎo)圖”，思維導(dǎo)圖并非畫畫比賽，它只是一種輔助的工具。另外，95.7%的同學(xué)認(rèn)為所制作的微課對于自己的學(xué)習(xí)有幫助。在此次調(diào)查問卷中，小部分同學(xué)抱著無所謂的態(tài)度，他們并非不愿意采用這種學(xué)習(xí)方法，而是相對處于被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)，這一部分同學(xué)要在以后的學(xué)習(xí)過程中加以引導(dǎo)和幫助，以提高自主學(xué)習(xí)的動力。

3 結(jié) 語

思維導(dǎo)圖+微課的方式，將復(fù)雜的知識點圖形化和視覺化，關(guān)鍵詞和清晰的層次關(guān)系使得知識點邏輯結(jié)構(gòu)明確，既方便老師教學(xué)，又方便學(xué)生學(xué)習(xí)。思維導(dǎo)圖+微課為《環(huán)境化學(xué)》課程的“教”與“學(xué)”提供了一種事半功倍的工具。有助于提高學(xué)習(xí)者包括教師和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，有助于使學(xué)習(xí)者真正實現(xiàn)終身學(xué)習(xí)和學(xué)會學(xué)習(xí)。老師線上微課設(shè)置疑問，同學(xué)線下課程自行答疑解惑；系列微課知識點后前呼應(yīng)，線上線下教學(xué)相輔相成，凸顯了微課的“自助”式學(xué)習(xí)優(yōu)勢。