思維導圖在數據結構課程教學中的實證研究

竇燕+李季輝+李可

[摘 要] 本研究在筆者所開設的“數據結構”課程中進行。應用思維導圖設計了相應的教師教學和學生學習活動，對課程學習過程中特定事件進行了全面的跟蹤和記錄。研究采用了問卷調查法和個案研究法，采取定性和定量相結合的方式，收集的數據來自于燕山大學12級軟件工程專業2個班和信息安全專業1個班共94名學生。本研究認為：老師在課堂中的部分教學內容采用思維導圖的授課方式能有效提高課堂教學的質量，學生在課后使用思維導圖能大大提升對知識的掌握，兩種結合的教學模式能夠有效提高教學質量。

[關鍵詞] 思維導圖;數據結構;教學方法;教學質量

[中圖分類號] G642.0 [文獻標志碼] A [文章編號] 1005-4634（2014）05-0040-04

0 引言

思維導圖是以圖解的形式和網狀的結構，用于儲存、組織、優化和輸出信息的思維工具。思維導圖特別適合于高效的閱讀、復習、筆記和計劃，它對收集和整理信息特別有用，同時還可以高效地管理信息[1]。張海森[2]對2001～2010年中外思維導圖的教育應用進行了研究，發現中外思維導圖的教育應用研究總量呈逐年上升的趨勢，但學科應用分布差異較大，主要集中在教育技術學、數學和化學等方面，其它學科的應用分布很散。

“數據結構”作為計算機專業、軟件工程專業以及相關專業的核心基礎課程，是設計和實現各種應用軟件的基礎，這門課程的學習效果對學生專業素養的形成具有重要的影響[3]。數據結構理論性強，概念多，知識點也很多，內容抽象，學生花了大量時間研究每個知識點，但學習效果仍不理想。

本文在分析數據結構課程特點的基礎上，引入思維導圖進行數據結構課程的學習。本研究重點解決以下問題：（1）了解學生對思維導圖的認知程度;（2）了解學生使用思維導圖的情況;（3）了解學生使用思維導圖對數據結構課程學習的效果。

1 本研究的設計與實施

1.1 研究目標

通過課程的教學實踐檢驗思維導圖在教師教學和學生學習中應用效果，并提出相應教學方法。

1.2 研究方法

本研究采用了問卷調查法和個案研究法。其中個案研究法是指對一個團體、一個組織或一個人以及一個人一個事件進行詳盡的調查研究方法。個案研究的目的有兩個：一是對個案作一個廣泛深入的考察;二是發展一般性理論以概括說明社會結構或過程[3]。本研究在筆者所開設的“數據結構”課程中進行，利用思維導圖涉及相應的教學活動，對學生的學習效果進行全面跟蹤，記錄實驗過程及整個教學活動中所出現的教學問題及相應的解決方案。

1.3 研究對象

本研究以燕山大學信息科學與工程學院軟件工程專業12-1，12-2班和2012級信息安全專業12-1班本科生為研究對象。為了比較用不用思維導圖的學習效果，筆者先是采取自愿的原則，在介紹了思維導圖之后讓學生自愿選擇是否使用思維導圖進行學習，一共有10位同學選擇用思維導圖。筆者認為這個數量過少，于是又挑選了與本門課程聯系較為密切的前期課程C語言成績較低的20位同學使用思維導圖，這樣一共有30位同學組成一個實驗組，其余64位同學作為對照組。為了鼓勵實驗組同學多用思維導圖，筆者還特意為這些同學每人贈送一套12色彩筆。

1.4 基于思維導圖的教學和學習活動方案及實施

實施過程由三個部分組成：第一部分為“講”，即教師在課堂對于理論性較強、概念較多的教學內容采用思維導圖進行教學;第二部分為“練”，即學生使用思維導圖對每章內容進行復習;第三部分為“評”，既教師對每一名學生所做的每張思維導圖進行面對面點評。

1）教師課堂使用思維導圖進行教學：教師根據教學的具體問題，設計相應的思維導圖情境，適時引入思維導圖。例如在第一堂課介紹課程的基本情況時，就用到了思維導圖，如圖1所示。

這樣做的目的有兩個：一是向學生介紹一下什么是思維導圖，另一個是給學生示范如何做一張思維導圖。

思維導圖可以手繪，也可以用電腦繪制。這兩種方式各有優缺點。前者方便、快捷，不受設備限制，只需要一盒彩筆和一張無底紋的白紙就可完成，但是和繪制者個體有關，不方便修改;后者需要電腦，繪制出的思維導圖美觀、便于修改。在這個課堂上，筆者還是要求學生手繪，筆者也用手繪的方式進行部分內容的教學。

2）學生練習做思維導圖。對于做思維導圖的學生來說，剛開始很不熟悉，需要相當多的練習。

3）第三部分：教師對每一名學生所做的思維導圖進行面對面點評。教師要求每名學生學完一章教學內容后做一張思維導圖。由于一些學生不是自愿選擇做導圖，所以不夠用心，有的是自愿但做的不好，作為教師，及時的指導和反饋就顯得尤其重要。筆者制做了一張表格，對每一位要求做導圖的學生都做了記錄，出現的問題也都做了記錄，對他們進行當面的點評，這樣做的目的是督促和指導。

經過一個學期的努力，筆者在課堂上做了10副思維導圖進行教學，實驗組的每名學生做了至少7張思維導圖。

2 思維導圖在數據結構課程教學中應用效 果分析

為了全面了解思維導圖在數據結構課程的應用效果，筆者通過問卷調查的定性分析方法，分析考察了學生對思維導圖在課堂教學和課后學習中的感受和建議;又通過成績對比定量分析了應用思維導圖后實驗組合對照組的成績變化。

2.1 思維導圖在數據結構課程中的應用調查問卷 分析

本研究主要從學生對思維導圖這一思維工具的認知、態度、應用、效果等幾個方面進行考察。本問卷采用電子形式給出，學生在網上進行回答，因為實驗班有30人做，因此沒有強制要求每位同學來回答這份問卷。一共94人，有76位同學回答，有效問卷72份，有效率為94.74%。因為沒有要求所有同學畫思維導圖，因此也就不能要求所有同學做問卷，故而不計算回收率，只計算有效率。

從表1可以看出，只有5%的同學很熟悉思維導圖，13%的同學使用過，大部分同學沒有用過思維導圖;有61%的同學對思維導圖的了解還是通過老師介紹知道的。由此可得出：學生從老師這里得到的信息是最多的，因此作為一名教師，有責任、有義務將一些好的學習方法引入課堂。

從表2中可以看出，大部分同學對思維導圖工具持肯定態度，36.62%的同學經常使用，53.52%的同學希望嘗試;33.8%認為對學習很有幫助，66.2%認為對學習有一定的幫助，相當于100%的同學認為對學習有幫助;15.49%的同學對思維導圖非常感興趣，57.75%的同學對思維導圖感興趣，現大部分同學對思維導圖感興趣。

表1 學生對思維導圖的態度

問題1 在做此問卷之前，您接觸過思維導圖嗎？

選項 很熟悉 使用過 聽說過 沒接觸過

人數 5 13 30 23

比例 7.04% 18.31% 42.25% 32.39%

問題2 您是怎么知道思維導圖的？

選項 通過這份問卷 老師介紹 通過書本 通過網絡 其他

人數 0 61 6 2 2

比例 0% 85.92% 8.45% 2.82% 2.82%

表2 學生對思維導圖的態度

問題3 您覺得思維導圖怎樣？

選項 效果不錯， 聽說很好用， 效果 沒什么

經常使用 我想要要試一試 一般 效果

人數 26 38 7 0

比例 36.62% 53.52% 9.86% 0%

問題4 您認為思維導圖是否有助于學習？

選項 很有幫助 有一定幫助 一般 沒多大幫助 毫無幫助

人數 24 47 0 0 0

比例 33.8% 66.2% 0% 0% 0%

問題5 您對思維導圖這一學習工具是否感興趣？

選項 非常感興趣 感興趣 一般 不感興趣 非常不感興趣

人數 11 41 18 1 0

比例 15.49% 57.75% 25.35% 1.41% 0%

從表3可以看出，大家還是自己畫思維導圖，大部分同學做的不夠多，多用于做作業、做筆記、復習等與學習活動有關的事情上。

從表4可以看出，大部分同學對思維導圖的效果是比較肯定的。

此外，筆者還設計了一個主觀題，“關于思維導圖，你想對老師說點兒什么”，在此僅摘錄期中比較典型的回答。正面的回答如下。

1）“思維導圖的學習方法很適合對知識點的掌握和理解，對數據結構的復習有很大的促進作用。尤其是在考前復習的時候，對知識點的復習會很全面，很遺憾的是，本學期的數據結構我沒有參加，是我非常后悔的，不過我會把思維導圖這個學習方法帶入到別的學習科目中。也希望老師能夠繼續用這個學習方法教給學生，真的非常有幫助。”

2）“我以前用這種方式來總結學習過的內容覺得效果很好最主要的是幫助我理解與記憶學過的知識點，把一個章節的內容總結成幾個知識點進而用這種方式總結一本書，而且在總結的過程中肯定是要看書的，這樣就用看了一遍書。我覺得這是一種很好的方法，謝謝老師能夠推薦給我們，我也支持老師給以后的同學使用。”

表3 學生應用思維導圖的情況

問題6 什么時候您會用到思維導圖？（此問題多選）

選項 做作業、筆記、 做個人 創作 很少 其

復習時 計劃時 時 用到 他

人數 48 20 4 12 2

比例 67.41% 28.17% 5.63% 16.9% 2.82%

問題7 您喜歡自己畫思維導圖

還是喜歡跟別人一起合作畫思維導圖？

選項 自己 大家一起寫作 無所謂

人數 52 16 7

比例 73.24% 22.54% 4.23%

問題8 你用思維導圖復習《數據結構》課程了嗎？

選項 全部內容 大部分內容 少部分內容 沒有用

人數 3 32 25 11

比例 4.23% 45.07% 35.21% 15.49%

問題9 目前為止，你做了幾張與數據結構有關的思維導圖？

選項 0張 1～3張 4～6張 7～10張 11張以上

人數 13 28 15 11 4

比例 18.31% 39.44% 21.13% 15.49% 5.63%

表4 思維導圖應用效果

問題10 您覺得思維導圖對您的學習在哪些方面有幫助？

選項 促進知識整理 提高預習效果 提高復習效率 幫助記憶

人數 33 6 22 10

比例 46.48% 8.45% 30.99% 14.08%

問題11 您認為運用思維導圖有助于在學習中哪些能力的提高？

選項 記憶能力 理解能力 表達能力 創新能力 其他

人數 36 30 4 1 0

比例 50.7% 42.25% 5.63% 1.41% 0%

問題 老師在《數據結構》課程中的某些章節

12 用思維導圖上課，您認為？

選 很好，促進 可以 無 不好， 其

項 我們理解 接受 所謂 沒興趣看 他

人數 54 16 1 0 0

比例 76.06% 22.54% 1.41% 0% 0%

問題 教師將思維導圖引入協作學習的課堂