思维导图在热力学与统计物理(二)教学中的应用研究

塔金星，李春雷，李 玉，牟洪波

(东北林业大学 理学院，哈尔滨 150040)

1 思维导图的应用

思维导图可以帮助学生梳理知识点，找出各知识点之间的联系，加深记忆，促进其知识建构能力的提高，在教学中应用思维导图很有必要。

1.1 应用举例1

在选修课中，首先要学习的是多元系的复相平衡和化学平衡。这一章是单元系相变的拓展和推广，不但化学成分多了，而且还要考虑它们之间存在化学反应的情况，规律也更加复杂。在教学中要求学生熟悉掌握单元系与多元系及其规律的区别与联系，此时利用思维导图便于记忆。把本章的题目拆解，提炼出关键词，例如系统、平衡、方程、函数，确定研究对象是哪种系统。研究平衡问题，平衡理所应当是一个关键词，研究平衡性质又要依赖于方程和函数，所以它们也是关键词。此时再联想涉及的关键词，就可以得到思维导图，如图1所示。学生可以在此基础上进行演化处理，结合自身学习的实际情况，得到适合自己记忆学习的形式。

1.2 应用举例2

这一章还包括热力学第三定律。在以前的教学中发现，有的学生把热力学的定律内容混淆了，说明他们平时学习不注重总结。方法同上，提炼的关键词有定理、定律。关联联想以后，要求学生把目前自己学过的定理、定律整理出来，思维导图如图2所示。在此基础上，学生自己进行知识细化分类处理，看到定理和定律的名称，就要熟知其内容，并掌握规律具体的应用方法，这样可以大大降低混淆相似规律的可能性。

1.3 面临的问题及解决方法

在应用思维导图学习的初始阶段，学生运用还不够自如，可能面临无所适从的情况。建议学生先从网络上了解学习思维导图的软件，会对他们起到一定的启发作用，可以借助软件帮助自己完成思维导图的绘制，熟练以后自己手绘完成，熟能生巧。需要注意的是，思维导图应用不熟练问题很可能是学生对教材内容钻研不透彻造成的应用思维导图前，学生可以在教师的引导下深入学习教材内容，问题自然迎刃而解。

图1 多元系的复相平衡和化学平衡的思维导图

图2 热力学第三定律的思维导图

2 应用成效

东北林业大学理学院物理学2015级学生学习热力学与统计物理必修课(未应用思维导图教学)、热力学与统计物理选修课(已应用思维导图教学)期末考试成绩的相关信息对比如表1所示。

表1 期末考试成绩对比表

可以发现，应用思维导图教学后，学生成绩明显提高，平均分提高了7.9分，优秀人数所占比例提高，没有不及格的学生。标准差从12.3%变成8.6%，差异系数(标准差/平均分*100%)从15.4%变为9.77%，说明成绩离散度降低。

3 结语

通过思维导图的应用，增强了教师与学生间的课堂互动，调动了学生学习的积极性，突破了学生原有的思维局限，提高了学生自主学习的能力，实现了学生从被动接受型学习到主动学习的转变。通过考试成绩分析可知，应用思维导图的热力学与统计物理(二)课程中学生成绩显著提高，差异系数明显减小。