思維導圖在系統工程課程教學中的應用

王 敏，匡小平，張 兵

（陸軍軍事交通學院 軍用物資配送系，天津 300161）

1 引言

系統工程是從總體出發，合理開發、運行和革新一個大規模復雜系統所需思想、理論、方法論、方法與技術的總稱，屬于一門綜合性的工程技術[1]。它是在運籌學、系統理論、管理科學等學科的基礎上逐步發展和成熟起來的一門交叉學科，其研究對象為一切大規模復雜系統，如自然系統、社會經濟系統、經營管理系統、軍事指揮系統等。系統工程課程是我院大學本科層次軍事物流專業背景課程。課程主要學習系統工程的基礎理論知識，系統工程方法論，如霍爾方法論、切克蘭德方法論、分析分析方法、物理—事理—人理，以及系統建模與量化、系統仿真與評價和系統決策等系統工程方法，對培養學員的系統思維能力和專業應用能力具有重要作用。

系統工程課程具有多學科交叉，理論基礎面廣；多階段流程，系統方法綜合；多領域應用，實用性突出等特點，與其他專業課程相比，其教學難度系數更大。如何提高教學效果是系統工程課程教學改革關注的重要問題。本文分析了思維導圖的特點，提出了思維導圖在該課程教學中的應用，目的是為提高系統工程課程教學效果提供方法和工具。

2 思維導圖概念及其特點

2.1 思維導圖概念

思維導圖（Mind Map）是英國心理學家東尼·博贊（Tony Buzan）通過研究信息處理的本質、腦細胞的結構和功能、大腦皮層，以及天才的記筆記習慣，發明的一種創新思維工具。它是一種將放射性思維具體化的方法，運用大腦皮層（左腦和右腦）的所有資料，如語言、數字、邏輯、色彩和形象等，更清晰地、可視化地進行思維創造。2009年在吉隆坡馬來西亞博特拉大學舉行的第14 屆國際思維會議上，時任馬來西亞高等教育部長穆罕默德·卡利德·諾丁（Datuk Seri Mohamed Khaled Nordin）正式宣布21 世紀是大腦的世紀，新千年是大腦的千年。他同時宣布我們已經從農業、商業、信息和知識的時代走向智力的新時代，而思維導圖正是智力的“終極思維工具”[2]。思維導圖可以用于記憶、用于創造性思維、用于決策和用于組織他人的觀點（記筆記）。除此之外，思維導圖還可以用于自我分析、用于寫日記、用于提高學習技巧、用于會議、用于演講和用于經營管理等。目前，思維導圖已經廣泛應用于各個領域。

2.2 思維導圖的特點

思維導圖就是抓住事物的關鍵與事物的聯系，運用曲線、符號、詞匯、顏色以及圖片把這一過程放射性地畫出來，形成一種可視圖表。其繪制過程如下：

一是將注意的焦點清晰地集中在中心圖像上，中心圖像用來捕捉主要內容—比如，如果你使用思維導圖籌劃一本書，那么你可能在中央放上這本書的圖畫。

二是分支從這幅圖畫向四周放射。首先被分成各大主題，附在中央圖畫上；然后次主題也以分支形式表現出來，附在上一層分支上。

三是分支由一個關鍵圖像或者印在相關線條上的關鍵詞構成。

思維導圖模仿腦細胞的無數突觸和連接，是一個天然思維工具，可應用到所有認知功能領域，尤其是記憶、創造、學習和各種形式的思考。其特點就是把復雜的、線性的、用文字描述的枯燥信息變成彩色的、容易記憶的、有高度組織性的圖畫，使其看起來邏輯清晰，架構立體，使知識的存儲、管理及應用更具系統化。思維導圖繪制的越個性，視覺沖擊力越大，整體效果越好。

3 思維導圖在系統工程教學中的應用

思維導圖作為一種有效的思維模式，大量學者指出了其在教學中應用的優勢。如杜金會分析了思維導圖在課堂教學中具有如下優勢：一是圖文并茂的表現形式能夠有效激發學生的學習興趣；二是信馬由韁式的表達方式能夠使教師的教案和課件更有彈性、更易修改；三是主題、次主題依次延伸的發散結構能夠使課堂的教與學變成師生的自發行為，而且更具創造性；四是不僅展示內容、而且展示其聯系的關聯圖像，有利于學生對教學內容的理解和記憶[3]。季新源指出教學中應用思維導圖，可以理清備課授課思路、促進教學雙方互動交流、便于知識的理解記憶、便于團隊協作學習[4]。張麗萍指出，思維導圖可以把抽象思維形象化，隱形知識顯性化，使得學生可以按照自身的學習需求制作知識結構，促進學生對學科的高效學習；同時，思維導圖對知識的表達方式具有發散和收斂特點，既有利于培養學生思維品質的深刻性，又有利于培養學生思維品質的廣闊性[5]。思維導圖具有的上述一系列優勢，使其在教學中應用非常廣泛。將思維導圖應用到系統工程教學中，除了能夠更好地進行教學設計、科學地組織教學，便于學員知識的理解和記憶，還有以下應用。

3.1 理清系統工程知識架構

系統工程課程在理論方面要講授系統思想的產生、系統理論的形成與發展、系統工程概念、特點等基礎知識；在方法上要講授解釋結構模式技術、主成分分析與聚類分析、狀態空間模型、系統動力學仿真、關聯矩陣評價和模糊綜合評價等。涉及的理論和方法較多，各種方法之間具有何種關系，按什么順序進行分析和解決實際問題，這些內容如果理不清，容易給初學者造成知識混亂，限制其運用系統工程知識分析和解決實際問題。應用思維導圖的方法繪制系統工程知識架構圖，就可以很容易搞清楚系統工程解決問題的一般思路，以及各種方法之間的相互關系，上述問題就可以迎刃而解。圖1建立了系統工程知識架構思維導圖，可以一目了然地看出系統工程中理論基礎、系統工程方法論、系統工程方法和系統工程應用四大塊知識結構、系統工程分析問題的工作過程，即初步分析、規范分析和綜合分析的具體內容，以及系統工程分析復雜問題各階段應用的主要方法。

3.2 識別各章節教學的重難點

系統工程不僅整門課程知識量大，對于具體的各章節同樣知識點豐富。如對于汪應洛院士主編的系統工程第三章系統模型與模型化這一章，涉及模型化基礎知識、結構模型化技術、主成分分析、聚類分析和狀態空間模型等內容。不同的內容體系下又可以細分很多知識點，這些知識點中哪些是教學的重點和難點，學習這些知識點需要具備哪些基礎知識，都是教學實施過程中需要思考的關鍵問題。如果這些問題理解和把握不準，在一定程度會影響教學效果和學習質量。應用思維導圖進行分析，把該章節的主要內容清晰地呈現在圖上，并且將各內容需要提前復習或者預習哪些相關知識標注清楚，這樣可以較好地識別各章教學的重難點。如圖2建立了系統模型與模型化知識重難點思維導圖。在圖2中帶星型標志的內容即為該章節的學習重點，由于該章節涉及可達矩陣、方差和協方差等前面大學一二年級的基礎課程知識，這方面的內容也成了教學的難點，要求學員提前進行相關知識點的復習和預習。

圖1 系統工程知識架構思維導圖

圖2 系統模型與模型化知識重難點思維導圖

3.3 拓展各種方法在專業領域的應用

系統工程堅持問題導向和反饋控制的邏輯思想，使其在社會系統、農業系統、能源系統、生產管理系統等復雜大系統方面應用非常廣泛。同樣，系統工程方法也具有廣泛的應用性。深入研究和挖掘系統工程方法在專業課領域的應用，一方面可以解決專業領域的實際問題，拓展系統方法的應用范圍；另一方面可以使系統工程方法與專業課題有機結合，以專業科研課題驅動系統工程方法講授，實現科研對教學的反哺作用，豐富教學內容，帶給學生新的思想與體驗。如何挖掘系統工程方法在專業課領域的應用成了重要問題。應用思維導圖可以對系統工程方法的應用進行深度聯想和挖掘，拓展各種方法在專業領域的應用。如圖3建立了系統動力學仿真方法在專業課程應用拓展的思維導圖。在圖3中，首先擺清楚系統動力學的特點及其研究對象，針對研究對象拓展方法在專業領域的應用。如在軍事物流專業課程中，物資需求預測、采購決策、庫存控制、軍事物流保障能力評價等都存在決策環節，具有自律性和系統的非線性，都可以應用系統動力學方法進行仿真。在采購決策中又可以深入聯想均勻需求下采購決策、增長需求下采購決策和突變需求下采購決策。進一步地又可以對平時物資采購決策和應急應戰時物資采購決策進行系統動力學仿真，這屬于專業領域科學研究的范疇。通過這張思維導圖，不僅可以讓學員了解系統動力學仿真方法的應用范疇，又可以讓學員了解專業領域的相關問題，實現從知識構建向能力生成的轉化。

圖3 系統動力學仿真在專業領域應用拓展思維導圖

4 思維導圖繪制及功能實現

隨著計算機技術的發展，目前已經開發了iM-indMap、MindManager、FreeMind 等思維導圖繪制軟件。這些軟件都是實現思維導圖可視化的工具，具有視覺多樣性、流暢性、便攜性等特點。軟件提供的各種圖例、圖形、顏色、線性，能夠協助用戶快速建立問題分析的分枝，創造個性化的思維導圖，開啟大腦的無限潛能。

與此同時，部分思維導圖軟件還可以實現與Microsoft軟件進行集成，為我們系統工程的教學提供便利。如運用博贊iMindMap 軟件，可以將思維導圖轉換成文本文檔、電子表格項目計劃等；也可以用PowerPoint 的應用程序把思維導圖制作成一個標準的“幻燈片演示”或者一張栩栩如生的思維導圖幻燈片展示。而MindManager 可以實現同Microsoft 軟件無縫集成，快速將數據導入或導出到Microsoft Word、PowerPoint、Excel、Outlook、Project 和 Visio 中，更加方便教學過程中的交互使用。

5 結束語

本文將思維導圖方法引入到系統工程課程教學中，分析了其在系統工程課程教學中的幾點應用，并介紹了思維導圖繪制工具及相關功能實現。思維導圖是一種創新思維工具，在系統工程教學中不僅限于上述應用，還可以拓展到更多的方面，如進行課程的總結與復習，思維導圖能夠提綱挈領地勾勒出課程的重點；開展系統工程研討式教學，思維導圖能夠把握重點和主題，有利于研討的順利開展等。在系統工程課程教學中，要進一步挖掘思維導圖的應用范圍，使其更好地為課程教學服務。