基于思維導圖的研究生創新能力培養

徐鶴　李鵬　黃海平　譚萍

摘 要：提出創新能力教育的目的是培養一種能發揮人類本身創造力的思考問題的習慣，重點說明思維導圖在研究生課程教學、作業提交、科研項目管理和學科競賽中的具體使用及對研究生創新思維培養的作用。

關鍵詞：思維導圖；創新能力；學科競賽；計算思維

0 引 言

當前我國的研究生教育處于快速發展時期，招生數量不斷增加。創新是企業得以發展的關鍵，也是人類社會前進的動力和基礎。我國的研究生教育已走向大眾化教育階段，與本科生教育相比，研究生教育更注重培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。創新能力是新世紀人才培養的核心，研究生創新教育是國家創新體系的重要組成部分。研究生教育必須將人的創新能力培養貫穿整個培養過程，但目前研究生的整體創新能力還處于相對較低的水平。進行高等教育的研究生創新能力教育改革方法研究勢在必行。

陳國良院士等指出培養創新人才的一個重要途徑是潛移默化地培養其計算思維，培養計算思維應成為大學計算機素質教育的基本要素之一[1-2]。計算機基礎課程是學生進入高校必修的一門課程，構建基于計算思維能力培養的計算機課程教學改革得到了教學人員的大力支持[3-4]。計算思維（Computational Thinking）不僅是計算機科學家應具備的能力，而且是每個人的一項基本能力，是建立在計算基本概念基礎之上解決問題、設計系統和理解人類行為的一種方法[5]。計算思維是一種解析思維，如何表述該思維成為研究熱點[6-7]。劉貴松等提出基于計算思維能力培養的計算機圖形學知識體系[8]，其對知識的表述是培養計算思維的重要方法。當前，知識可視化是進行思維表述的好方法，得到了廣泛關注。

歐美發達國家十分重視學生創新能力的培養，MIT最早開設了創新能力培養課程；英國的研究生教育采用“寬進嚴出”的培養方式，通過嚴格評價論文創新點著重培養學生的創新能力。自2013年起，我國教育部學位與研究生教育發展中心面向全國在校研究生開展“全研究生創新實踐系列活動”，旨在推動研究生培養模式改革，提升研究生創新實踐能力。

“思維導圖（Mind Map）”由世界著名的英國心理學家、教育家Tony Buzan在1971年發明[9-10]，綜合運用色彩、框圖、文本、連線等圖形表述思維，以圖形展示知識與思考過程之間的聯系。思維導圖作為展現思維過程的工具，能夠激發人的想象力和創新潛力，自發明以來，在教育教學、科學實踐、戰略策劃、項目管理等領域應用廣泛。

思維導圖應用在研究生教育培養過程中，能夠促進對學生創新思維能力的發散和培養[11]。

1 思維導圖方法在研究生課程教學中的應用

以可編程網絡課程為例，可以構建如圖1所示的基于思維導圖的課程教學內容，從圖1可以很直觀地查看教學內容、重點和難點。該課程主要介紹網絡理論基礎、網絡編程基礎、Python編程技術、NetFPGA編程、網絡設備編程、SDN網絡編程等知識。學生可以根據圖1擴展自己的學習方向，全面掌握可編程網絡的核心技術，最終獲得課程涉及技術的應用開發能力。這里僅給出課程總體教學內容的思維導圖，實際教學中每個部分的內容都可以通過思維導圖方式呈現，促使學生的思維不斷發散，從而構建越來越細化的知識點內容。這樣的呈現方式使學生的思維過程隨著課程的教學進度不斷發展、深入和思考，讓學生的思維得到訓練和擴展。

2 思維導圖方法在研究生作業提交中的應用

教師授課過程中使用的思維導圖只是教師主觀產生的思維方式，學生只能被動接受。為了充分發揮學生的主觀創造力，要求學生采用思維導圖方法提交課程作業答案。這需要教師設置合理的開放性作業題目，充分發揮研究生的思維創新能力。針對可編程網絡課程，圖2是一位學生采用思維導圖方式對作業題目“可編程網絡技術中的節能策略應該如何考慮”給出的一個答案。從圖2可以看出，這種開放性題目本身沒有標準答案，其作用是引導學生積極使用開放性思維，而這種思維方式是創新能力形成的基礎。學生從中學會運用理性的思維分析問題、解決問題，甚至提出新的問題，再分析新問題、解決新問題，從而激發學生的創造力。

3 思維導圖方法在研究生參與項目中的應用

研究生是科研項目的主力軍，其創新能力是科研項目順利實施的基礎。張倩葦等[12]以H大學 320 位在校研究生為樣本從創新能力和問題解決能力等5個維度進行了調查分析，結果顯示當前研究生的科研創新能力不足。研究生作為科研項目的主要實施者，其科研創新能力的不足會影響科研項目的創新效果，進而影響社會進步和科學技術的發展。如何培養研究生的科研創新能力已成為研究生創新教育改革的重點。將思維導圖方法應用到江蘇省重點研發計劃社會發展面上項目“基于無線傳感器與射頻標簽的食品安全供應鏈關鍵技術應用研究”的日常管理中，通過在項目的實施過程中采用思維導圖方式進行項目規劃、指導、實施，不斷加強對研究生科研創新能力的培養。采用思維導圖工具建立該項目研究內容、任務分工、時間節點等信息，見圖3。從圖3中可以看出任務劃分的子課題內容、完成人、時間安排、功能要求等，參與項目研究的學生能清晰地看到項目整體的內容、進程及相關要求，研究過程中可根據研究進度不斷添加或調整項目實現的功能，實現項目管理全程可視化，形成良好的項目管理和創新思維應用實踐。

4 思維導圖方法在研究生學科競賽中的應用

學科專業的設置需要緊跟經濟社會發展需求，學校計算機類專業研究方向設置包括軟件工程、嵌入式軟件開發、分布式計算與互聯網技術、云計算與物聯網技術、網絡與信息安全。如何檢驗培養出的研究生是否符合社會需求成為當前研究生教育改革的一個重點。

創新能力培養是一個長期的過程，貫穿于整個研究生學習期間。在眾多培養研究生創新能力的途徑當中，與專業方向相關的學科競賽是檢驗研究生創新能力的一種方式，也是培養研究生創新能力的方式之一[13]。例如，代表性的研究生競賽有中國研究生電子設計競賽、全國研究生數學建模競賽、中國研究生未來飛行器創新大賽、全國研究生移動終端應用設計創新大賽、全國研究生智慧城市技術與創意設計大賽等。還有一些研究生和本科生均可參加的比賽，例如中國軟件杯大學生軟件設計大賽、全國高校物聯網應用創新大賽、全國高校云計算應用創新大賽。這些競賽無一例外將“創新”列為主要評價標準。

將思維導圖方法應用到具體的競賽中，通過競賽過程的理性思維指導，激發了研究生的創新意識，提高了研究生的創新實踐能力。第四屆全國高校物聯網應用創新大賽創意賽，學院團隊充分發揮創新能力，自主設計物聯網應用系統，最終提交的作品“牛奶溯源查詢系統”獲得華東賽區三等獎。獲獎作品來自研究生參與的江蘇省重點研發計劃社會發展面上項目部分研究內容，這也是發揮團隊成員的創新能力的結果，比賽獲得的獎項是對團隊創新能力的一種檢驗。在競賽過程中，使用思維導圖不斷強化競賽內容、進度、功能、創新點等，團隊成員的理性思維和創新思維得到了實際應用和檢驗。使用思維導圖方法進行學科競賽指導的部分實例見圖4。

5 改革結果分析

通過將思維導圖方法應用到研究生教育改革中，筆者選取課題組的18名研究生進行了一個學期的培養，并進行了問卷調查，統計結果見表1。

由表1可知，所有學生對教學改革效果表示滿意。特別地，學生對于使用思維導圖方法指導學科競賽的方式對創新能力的培養認可度最高，這主要因為學科競賽往往是學科領域中最實際的應用問題，需要采用創新性方法解決；其次是在科研項目管理中使用思維導圖也得到較高的認可度。學科競賽作品本身就是一種創新性要求很高的項目，需要用創新性的思維解決競賽題目預設的實際問題，這是在學生完成平時的課程學習、作業考核等環節后，對創新性思維的培養結果進行檢驗的最好方式。

6 結 語

通過在日常教學過程中使用思維導圖進行思維發散，在教學作業中要求學生用思維導圖進行課題答案提交，在科研項目中使用思維導圖方法管理項目，通過學科競賽檢驗研究生的創新能力，并在競賽中使用思維導圖方法提高研究生創新思維的應用能力，學生的思維發散能力得到訓練，思維創新能力得到促進。研究結果表明，通過使用思維導圖方法能夠培養研究生的創新能力，應該得到大力推廣與使用。endprint