思維導圖與PBL在混凝土結構教學中的結合
——以《單向板勒梁樓蓋》課程設計為例

劉晉艷，曹毅，常建峰

（1.山西大學，山西 太原 030013；2.中國礦業大學（北京） 力學與建筑工程學院，北京 100083）

思維導圖與PBL在混凝土結構教學中的結合
——以《單向板勒梁樓蓋》課程設計為例

劉晉艷1,2，曹毅1，常建峰1

（1.山西大學，山西 太原 030013；2.中國礦業大學（北京） 力學與建筑工程學院，北京 100083）

以《單向板勒梁樓蓋》課程設計為例，分析了思維導圖和PBL相結合的教學方法。這種教學方法重視以核心問題為目標的逐層分析，強調知識體系的脈絡特征，及相關知識點之間的聯系。實踐表明，該方法有助于教師高效地組織教學，調動學生的積極性，培養學生的邏輯思維能力，有助于學生系統地掌握要點并構建自己的知識體系。

思維導圖；PBL；發散；分支；教學方法

1 概述

《單向板勒梁樓蓋》課程設計是多數院校土木工程專業學生的必修實踐課程，是前期課程所學的諸如荷載傳遞、荷載效應組合、內力計算以及截面設計等知識點的“大綜合”，同時又融入許多新的知識點，如塑性計算理論、構造配筋要求以及施工圖繪圖要求等，因此，如何高效地組織繁多又相互交錯的新舊知識點并傳授給學生成為高校許多年輕老師必須應對的挑戰。

依據筆者的教學經驗，許多學生在課程設計的過程中往往過分依賴教材例題和某些電子模板，“依葫蘆畫瓢”地套用公式，很少去聯系前期課程的知識點，不主動去掌握整個知識體系的脈絡，這種做法導致最終的學習效果就是“只見樹木不見森林”。

思維導圖是一種全方位的視覺和圖解思考工具[1,2]，目前被廣泛應用于談判、演示、營銷與管理等領域[2]，單就學習層面而言，思維導圖不僅可以組織自己的思想，也可以通過筆記的形式組織別人的思想[3]。PBL（Problem-Based Learning）是以問題解決為中心，鼓勵和支持學習者積極主動探究、合作解決的問題的學習方法[4]。近年來，思維導圖和PBL廣泛應用于英語、醫學課程等的教學中，并取得良好效果[5-7]。本文以《單向板勒梁樓蓋》課程設計為例，以梁板施工圖為中心主題，將思維導圖和PBL方法結合起來貫穿于課程設計的全過程，使課程設計的效果得到顯著改善。

2 課程設計全過程

2.1 任務書下達階段

下達《單向板勒梁樓蓋》的任務書時，將思維導圖和PBL方法相結合，借助Mindmanager繪出思維導圖展示給學生，并輔以講解。對于舊的知識點，只講解其對于實現最終目標的作用。新的知識點應當著重講解。以板配筋的思維導圖為例，限于頁面寬度，將Mindmanager軟件中的整體的思維導圖拆解成圖1、2、3三張圖片。圖中直角方框表示的是舊的知識點，無框圖形式表示的是新的知識點，新舊結合的知識點則用橢圓框圖表示，這樣便于學生對所學知識有一個整體的把握，更加有針對性地進行學習。

圖1 板配筋思維導圖

圖1以“板配筋圖”為PBL教學方法中的問題中心，或者思維導圖中的中心主題，并由此為出發點，尋求此問題的解決之道。要畫圖首先必須知道圖中要畫什么內容，并且以規范所要求的方式畫出來，才能被施工人員讀懂，那么思維會引出分支，即圖中包括的內容分類以及制圖的規范到底是什么。在此期間把學生易犯錯的地方著重顯示，并且把縮小版的板配筋圖以圖片插入，調動全腦思維，使整個設計框架更易被學生接受。

圖2利用發散式思維將圖1中關于受力鋼筋和構造鋼筋的思維導圖繼續細分。首先，受力鋼筋是計算得到的，根據所學知識，板是受彎構件，其承載力計算分為正截面和斜截面兩種，那么就會引申出一個問題——“計算板鋼筋時考慮幾種，為什么不考慮斜截面計算？”，以往的課程設計中，學生都是線性思維，只追求結果，而忽略本質 ，此時就需要老師將這些看似枝節的小問題提出來，激發學生的探究思維；其次，關于截面設計的內容是學生已熟練掌握的部分，用直角方框表示，并提示學生自己總結。關于構造鋼筋的知識簡單且相對獨立，用思維導圖將5種構造鋼筋列出，提示學生掌握圖中的各要點，并在繪圖時注意。

圖2 受力鋼筋和構造鋼筋思維導圖

圖2中的內力計算本質上是力學與設計真正的結合，關于這類跨科目的實際應用問題有必要進行詳述，見圖3。彎矩是內力，實際上也是一種“作用效應”，而在此課程設計中的“作用”指的就是荷載，因此，插入板面荷載的分布圖，便于學生更好地理解荷載的傳遞以及1m板帶寬的意義。在“荷載計算”中，大部分屬于舊的知識點，唯有“板厚”選擇屬于新知識點，而此知識點又能和圖1中的“是否需要進行斜截面計算”相聯系，限于頁面寬度，兩者之間的聯系無法表示出來，但仍需著重提示學生，幫助學生構建完整的知識框架。

圖3 彎矩設計值計算思維導圖

限于篇幅，關于次梁配筋圖以及主梁配筋圖的思維導圖不再一一列舉，總之，在任務書下達階段，思維導圖可以幫助教師將設計的整個脈絡完整呈現給學生，本階段思維導圖中只包括中心問題以及解決該問題的脈絡，關于各脈絡分支上問題的解法及分支之間的相互聯系是需要學生自己在設計階段補充的。

2.2 設計進行階段

在設計進行階段，學生應當按照老師所發思維導圖的指引，根據中心問題，主動探究，并對老師所發的思維導圖進行補充，盡可能多地聯系自己所學過的知識點，進行發散。圖4是一個學生所做的關于分布鋼筋的思維導圖。由圖可見，學生除了個別位置未能體現思維導圖所要求的“簡潔的關鍵詞”[1,2]外，可以靈活應用Mingmanager的功能，賦予框圖不同的種類和顏色使思維導圖的層次更為清晰，也基本上理解了思維導圖的發散的思維方式。更難能可貴的是，他可以時刻注意將單向板和雙向板進行對比分析，并采用自問自答的方式，在豐富思維導圖的同時，使自己的思維能力得到了提升，可想而知，整個課程設計如果全部能夠按照這樣的思維方式和總結方式完成的話，他對混凝土課程以及結構設計的認識一定會有一個質的飛越。

圖4 分布鋼筋思維導圖

2.3 課程設計總結階段

《單向板肋梁樓蓋》課程設計計劃學時一周，學生上交的成果有板、次梁、主梁配筋圖另附一份計算書，考慮到學時有限，大多數院校并未要求上交課程設計的總結，然而筆者認為學生對于課程設計的總結是非常必要的。因為，課程設計的總結涉及到所有的相關知識點，學生只有經過親自總結，才能使各知識點之間更加融匯貫通，完全形成自己的知識體系，倘若僅僅拘泥于如何算出某些具體的數據，或者如何畫出各種鋼筋細部尺寸，那么在實際工作中面對其他的設計任務時，學生又會陷入線性思維而無所適從。

3 思維導圖與PBL結合的教學方法實現

3.1 教師的應用

思維導圖和PBL教學方法都圍繞著一個中心問題展開，在展開的過程中，思維導圖注重發散式思維，而PBL則重視以解決中心問題為目標的層層分析。教師在進行教學設計時將PBL與思維導圖有機結合可以在不偏離主題或者中心問題的前提下，盡可能多地發散出解決問題的多個方向。這樣的結合有利于學生認清問題的本質，又能指引學生尋找解決問題的可行方法，而這個過程本身也鍛煉了學生的邏輯思維能力。同時，目前的思維導圖軟件如Mindmanager不僅可以將圖片、符號、三維動畫以及網址鏈接等全部接入各主題中，而且可以將已經做好的思維導圖輕松轉化為PPT演示文稿、PDF文件，甚至制作網站，這種集色彩、聲音等藝術元素為一體的思維導圖內容更加豐富，層次感更為鮮明，方便學生記憶的同時，也提升了學生的學習興趣。

3.2 學生的應用

從聽課過程來看，學生上課不再是單純地記一些線性筆記，而是應當準備一張A4紙橫向放置[2]，聽課過程中將老師的思維導圖用自己的理解畫出來，盡可能簡潔地只記錄關鍵詞，到課后再補充，這個過程是知識體系的細化過程。

從課后總結來看，將細化的知識點全部掌握后，再將整個思維導圖的脈絡提取出來，再加入自己認為的難點和易錯點，重新加工出一張自己的思維導圖，并且同學之間互相比較。這種經過加工的思維導圖不可能跟老師的思維導圖完全一樣，是原思維導圖基礎上的進一步升華，這個過程強調學生的主動性，鍛煉了學生的抽象概括能力，使對整個知識脈絡接受起來更為容易。

4 結語

思維導圖和PBL相結合的教學方法以一個中心命題出發，分支出多個方向，強調多方向之間的聯系和整個知識體系的脈絡，此方法不但可以幫助老師快速明晰講解思路，合理組織教學活動，而且能夠幫助學生直觀、系統、綜合、高效地找到解決問題的方法。兩者的有機結合非常適用于混凝土結構課程設計等綜合性較強的實踐類課程，也可將此方法加以推廣，應用于混凝土理論課的和其它專業課的教學中。

[1]東尼·博贊，巴利·博贊.思維導圖[M].卜煜婷，譯.北京：化學工業出版社，2016.

[2]東尼·博贊，克里斯·格里菲斯.思維導圖實踐版[M].卜煜婷，譯.北京：化學工業出版社，2016.

[3]周國宏.基于思維導圖的在線備課系統開發與應用[D].濟南：山東師范大學，2015.

[4]張銀.淺談對PBL的研究與思考 [J].現代教育技術，2004,14(3)：53-56.

[5]李莉，趙莉.運用思維導圖培養本科護生自主學習能力的研究[J].中國現代醫學雜志，2016,26(9)：89-92.

[6]趙佳娜.思維導圖在認知結構建構中應用模式研究——以大學基礎英語實踐課為例[J].中國電化教育，2014,(6)：121-126.

[7]臺宏達.基于思維導圖的PBL教學模數研究與實踐[J].軟件導刊, 2016,15(2)：185-188.

G424

A

1007-7359（2016）06-0046-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.06.017

山西省大學生創新創業訓練計劃項目（編號：2016017）。

劉晉艷（1981-），女，博士研究生，講師，主要研究方向：結構工程。