思维导图在《化工设计概论》教学中的应用

2020-01-15顾美娟

化工设计通讯 2020年2期

顾美娟

（南京科技职业学院，江苏南京 210048）

化工设计是将一个系统（如一个工厂、一个车间或一套装置等）的技术方案、工艺过程、生产装备等转化为工程语言的过程，是一门综合性很强的科学。化工设计知识是化工工程技术人员、管理人员的必备知识，化工设计课程已成为高等学校化工及相关专业的一门必修课程。《化工设计概论》这门课程不同于其他专业理论课程，其主要是面向实际、面向应用、面向当代。本文探索运用思维导图将课程知识体系结构化，建立知识与知识之间，知识与实践应用之间深度联系的教学方法。

1 思维导图概述

思维导图是“世界大脑先生”东尼· 博赞首创的思维工具，用图表表现的发散性思维。通过捕捉和表达发散性思维，思维导图将大脑内部的过程进行外部呈现。本质上思维导图是在重复和模仿发散性思维，反过来又放大类大脑的本能，让大脑更加强大有力。思维导图是一种可视图表，一种整体思维工具，可应用到所有认知功能领域，尤其是记忆、创造、学习和各种形式的思考，被描述为“大脑的瑞士军刀”。

1.1 思维导图的特征

（1）思维导图的中心图像用来捕捉主要内容，比如使用思维导图筹划一本书，那么可能在中央放上这本书的图画。

（2）分支从这幅图画向四周散射。首先被分成各大主题，附在中央图画上，然后次主题也以分支形式表现出来，附在上一层分支上。

（3）分支由一个关键图像或者印在相关线条上的关键词构成。

1.2 思维导图的秘诀

制作思维导图时，越有新意越好，可以通过添加颜色、图片或者维度来丰富；可以通过添加特殊代码或者各种特征让它个性化；还可以赋予不同的颜色增加视觉冲击力。思维导图中多使用有关听觉、视觉、触觉、味觉、动觉的词或者图像，同时字体、线条、图像的大小尽量多一些变化。

2 思维导图在《化工设计概论》教学中的应用案例

通过对《化工设计概论》教材的教学内容进行分析。在首堂课中，教师就应当展示这张思维导图，让学生对本门课程的主要内容、重点难点有一个系统的宏观的认识。同时传授学生如何通过手动以及计算机软件制作思维导图，讲解运用思维导图学习的实际意义，并在学期末时，让学生自制一个思维导图，将本学期的所学内容展示出来，在梳理本课程知识点的同时，正好作为期末考前复习，同时该思维导图也可作为期末成绩的一部分。化工设计概论这门课的重点是“三图一衡算一选型”。“三图”即指化工设计中的工艺流程图、设备布置图和管道布置图，“一衡算”指物料衡算和能量衡算，“一选型”指的是设备选型。当一个化学工程项目概念设计完成后，首先需要完成工艺流程图设计，从方框流程图到工艺流程草图、再到物料流程图，最后到带控制点的管道及仪表流程图的完成，这个过程主要是完成“三图”中的工艺流程图；工艺流程图定下来之后，紧接着要给项目选址，也就是说将该化工项目具体建在哪个地方，每一个具体车间怎么建设，具体到每一个设备怎么安装，这完成的就是“三图”中的设备布置图；设备布置图定下来以后要考虑的就是设备与设备之间怎么连接，解决这个问题的就是“三图”中的管道布置图。但是当带控制点的设备及管道仪表流程图定下来以后，如何从工艺流程图到设备布置图呢，这里就需要确定到底选什么材质的设备、什么型号的设备、什么特殊功能的设备，也就是需要进行设备选型，即“一选型”。如何进行设备选型，这就必须进行物料衡算和能量衡算，只有对化工过程进行一个完整单元的物料衡算和能量衡算，才能根据衡算结果进行设备选型。设备选型完成后可以根据选型结果绘制设备布置图，然后根据定稿的设备布置图再绘制连接设备的管道布置图，当工艺流程图、设备布置图、管道布置图均完成后，结合车间布置图，就可以进行现场施工了。

3 思维导图在教学中的优势

3.1 有助于构建课程整体框架

化工设计概论这门课知识点比较琐碎，除涉及到工程的知识比较多，还涉及到安全、环保等法律法规，除涉及化学工程专业，还涉及到土建、仪表、电气、环保、安全等专业，涉及到的知识面很广很杂，但是因该课程课时有限，一周一次课，因此也没有时间给学生普及方方面面的知识，更没有时间给学生真正实践操作的机会，只能通过课堂教学给学生一些宏观认识性的理解。但因为课时少，内容多，学生一学期学下来往往已经忘了学了什么，因此这时候利用思维导图来帮助学生进行系统归纳和回顾已学内容，往往事半功倍。

3.2 有助于提高课堂效率

利用思维导图进行教学一方面有助于教师将知识点系统化的梳理，教学时心里能高屋建瓴，特别是开学第一节课时将本课程的思维导图呈现给学生，让学生对本课程的整体框架和课程重点要多把握，也对学完本课程能掌握的本领有所把握；另一方面有利于提高学生的学习兴趣，在每一章结束后，教师可以改变过去自己回顾本章学习内容的形式，改为由学生将本章知识点化成思维导图，利用画图的机会让学生真正花时间花心思去复习已学知识，而且在绘图过程中，可以激发学生的创新精神。

3.3 有助于发挥学生主体作用

绘制思维导图的基础是对本课程的授课内容有一定的掌握和理解，如果对本课程的知识点以及相互之间的关系没有理解的话就根本无法绘制思维导图；同时因为每位学生对课程知识点的掌握程度不一样，对重点难点的把握也不一样，画出来的思维导图肯定都是独一无二的，这时老师也可以组织一个思维导图绘制评比，在评比的过程中增加老师与学生的互动，同时增加学生之间的互动，改变过去由老师单一授课的模式，发挥学生的主体作用，增强对课程知识点的理解。

3.4 有助于老师因材施教

因为每个学生对课程知识的掌握程度不同，理解认识也不一样，画出来的思维导图就存在差异，教师在通过学生画出的思维导图可以一眼看出学生在学习本门课程中存在的问题，有利于老师帮助学生查漏补缺，更有利于老师因材施教，有针对性地帮助学生进行提升，在这个过程中还有利于增加学生与老师的沟通，同时有利于老师在今后教学过程中的改进和重难点把握。

3.5 有助于帮助学生复习

绘制思维导图有助于帮助学生复习，一方面教师在本课程结束后，可以利用思维导图帮助学生对本课程进行回顾和复习，通过思维导图可以看出本课程的重点和知识点之间的关联；另一方面学生通过思维导图可以看出自己的学习情况，并进行查漏补缺，当学生通过思维导图可以很好地对本课程知识点进行理解时也就说明该学生达到本课程的教学目标了。