思維引導(dǎo)技術(shù)在少學(xué)時(shí)工科教學(xué)中的應(yīng)用

李吉輝 涂亞楠 王衛(wèi)東 黃波 馬力強(qiáng) 孫美潔

[摘 要] 基于我國高等院校普遍對(duì)本科生專業(yè)課程縮減學(xué)時(shí)的現(xiàn)狀，結(jié)合專業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展建設(shè)對(duì)工程類本科生專業(yè)教學(xué)的要求，通過對(duì)思維引導(dǎo)技術(shù)在少學(xué)時(shí)教學(xué)背景下教師的教和學(xué)生的學(xué)兩個(gè)方面的現(xiàn)實(shí)意義、實(shí)施方法和效果進(jìn)行探討，以期探索出以礦物加工工程專業(yè)為代表的工科專業(yè)教學(xué)要求的思維引導(dǎo)教學(xué)體系，以輔助教師優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂講授與課后總結(jié)過程，增強(qiáng)學(xué)生分析、梳理和自學(xué)新知識(shí)的能力，提升教與學(xué)的綜合效果。

[關(guān)鍵詞] 思維引導(dǎo);少學(xué)時(shí);工科教學(xué);專業(yè)課程

[作者簡介] 李吉輝，中國礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院教師。

[中圖分類號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）19-0247-03? ? [收稿日期] 2020-01-15

一、少學(xué)時(shí)本科專業(yè)課程教學(xué)面臨的困境

目前，如何處理好較少的授課學(xué)時(shí)安排和繁多的教學(xué)內(nèi)容之間的矛盾，利用專業(yè)教學(xué)所具有的特點(diǎn)培養(yǎng)出高素質(zhì)的工程學(xué)科人才，是擺在廣大教育者面前一項(xiàng)艱巨而又繁重的任務(wù)。教學(xué)大綱的制定、教學(xué)方法和教學(xué)手段的選擇成為教學(xué)過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

教學(xué)時(shí)間的壓縮和講授內(nèi)容豐富要求的矛盾，給授課教師和學(xué)生都帶來了巨大的挑戰(zhàn)。以筆者所講授的《選礦流體機(jī)械》為例，高等院校的教學(xué)大綱中一般安排48～64個(gè)學(xué)時(shí)，而中國礦業(yè)大學(xué)礦物加工工程專業(yè)只安排了24個(gè)理論學(xué)時(shí)，而教學(xué)內(nèi)容涉及知識(shí)點(diǎn)多且繁雜、理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，加之課程公式繁多，理論推導(dǎo)復(fù)雜，記憶難的特點(diǎn)。對(duì)于礦業(yè)類本科學(xué)生，要在有限的時(shí)間內(nèi)吸收并消化如此多的知識(shí)顯得任務(wù)繁重，增加了學(xué)生的畏難情緒。同時(shí)，這也導(dǎo)致教師很難合理安排時(shí)間。具體對(duì)于授課教師，面對(duì)課程本身學(xué)時(shí)減少存在的困境和工程類高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的建設(shè)要求[1]，如何在較少的教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)，這就需要廣大教師開拓創(chuàng)新，采用探究式的教學(xué)方式[2]。

思維導(dǎo)圖作為一種教學(xué)工具已被逐步應(yīng)用于教育、醫(yī)療和職業(yè)培訓(xùn)等多個(gè)領(lǐng)域[3，4]。筆者通過教學(xué)實(shí)踐，探索了思維引導(dǎo)技術(shù)在少學(xué)時(shí)工科課程教學(xué)過程中的應(yīng)用，以完善教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、自主學(xué)習(xí)，自發(fā)構(gòu)建知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在邏輯構(gòu)架，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。

二、什么是思維引導(dǎo)技術(shù)

在本科專業(yè)課程教學(xué)過程中，多媒體的使用極大提高了教師的展示豐富度和授課效果。然而，多媒體授課節(jié)奏較快，學(xué)生的注意力稍不集中就會(huì)導(dǎo)致思路跟不上，影響知識(shí)的連貫輸入和學(xué)習(xí)積極性。這就要求教師及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生，對(duì)整個(gè)知識(shí)框架從縱深方向的從屬關(guān)系、橫向的并列對(duì)比關(guān)系以及交叉關(guān)系進(jìn)行梳理，對(duì)知識(shí)點(diǎn)所在位置和彼此聯(lián)系建立清晰認(rèn)識(shí)，從學(xué)科主干尺度理解知識(shí)邏輯。然而，傳統(tǒng)的多媒體工具對(duì)思維引導(dǎo)設(shè)計(jì)不足，如果像某些PPT一樣，為了能夠清晰展示知識(shí)點(diǎn)所在知識(shí)框架中的位置，把一級(jí)標(biāo)題、二級(jí)標(biāo)題、三級(jí)標(biāo)題甚至是四級(jí)標(biāo)題首先在前幾行列出，則整個(gè)PPT頁面瞬間被占據(jù)了1/4的版面，真正留給正文的空間則所剩無幾，這也得不償失。所以，為了更好實(shí)現(xiàn)思維引導(dǎo)的目的，可以借助以思維導(dǎo)圖為主要的專業(yè)工具來實(shí)現(xiàn)。

思維導(dǎo)圖又稱腦圖、心智地圖、腦力激蕩圖或思維地圖等，是一種表達(dá)發(fā)散性思維的有效圖形思維工具以及圖像式思考輔助工具。主要由節(jié)點(diǎn)、連線、連接詞3個(gè)基本要素構(gòu)成。節(jié)點(diǎn)代表探索的問題、概念，包括一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)和若干個(gè)相關(guān)的次級(jí)節(jié)點(diǎn);節(jié)點(diǎn)之間以連線相連，代表各節(jié)點(diǎn)的關(guān)系[5]。具體而言，是使用一個(gè)中央關(guān)鍵詞或想法引起形象化的構(gòu)造和分類;以輻射線表達(dá)關(guān)聯(lián)項(xiàng)目的邏輯關(guān)系。通過引導(dǎo)和記錄學(xué)習(xí)者的思維過程，形成一個(gè)可視化的知識(shí)關(guān)系圖[4]。

三、思維引導(dǎo)技術(shù)的實(shí)施

思維是貫穿學(xué)生學(xué)習(xí)過程的主線，思維能力的強(qiáng)弱是衡量一個(gè)人學(xué)習(xí)能力的重要標(biāo)尺，因此我們應(yīng)該把提高學(xué)生的思維能力作為教學(xué)的重要目標(biāo)[6]。特別是對(duì)于少學(xué)時(shí)的工程專業(yè)課程而言，單純的知識(shí)點(diǎn)記憶固然重要，培養(yǎng)學(xué)生挖掘知識(shí)點(diǎn)內(nèi)在邏輯構(gòu)架的思維能力更為重要，如綜合概括能力、邏輯推理能力、聯(lián)想能力等。

圖文并茂的思維導(dǎo)圖把形象思維與抽象思維結(jié)合起來，而其制作可以采用手繪和計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)等方法實(shí)現(xiàn)。與手繪方式相比，軟件繪制更為簡潔快速，更有吸引力。在制作思維導(dǎo)圖過程中，需要教師明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，確立中心節(jié)點(diǎn)，再通過發(fā)散思維，逐級(jí)提出若干相關(guān)次級(jí)節(jié)點(diǎn)，通過答案的尋求過程，將知識(shí)點(diǎn)梳理、提煉、壓縮，最終形成一個(gè)直觀可視化的知識(shí)框架[7]。而對(duì)于教師來講，要求教師具有較高的駕馭教材和課堂的能力，靈活發(fā)揮，促進(jìn)教師教學(xué)能力的發(fā)展。學(xué)生沿此脈絡(luò)學(xué)習(xí)，不僅促進(jìn)了對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論、技能的掌握、理解和記憶，還在不斷思考、答疑解惑的過程中激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，更能使學(xué)生發(fā)散思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。

授課前、講授中以及課堂總結(jié)環(huán)節(jié)均可以適時(shí)地引入思維導(dǎo)圖。對(duì)教師而言，教師在課前教學(xué)設(shè)計(jì)中引入思維導(dǎo)圖，一方面可以通過思維導(dǎo)圖制作過程全面分析教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建知識(shí)框架，合理分配教學(xué)時(shí)間，掌控教學(xué)進(jìn)程;另一方面也可以引導(dǎo)學(xué)生制作思維導(dǎo)圖，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)熱情，且起到課前預(yù)習(xí)的作用。授課中圖文并重的思維導(dǎo)圖的運(yùn)用，可以把各級(jí)主題的關(guān)系用相互隸屬與相關(guān)的層級(jí)圖表現(xiàn)出來。展示給同學(xué)們目前知識(shí)點(diǎn)所在整個(gè)知識(shí)框架的位置，與前后知識(shí)點(diǎn)的邏輯關(guān)系。但又不能過于頻繁出現(xiàn)，否則會(huì)影響知識(shí)點(diǎn)的深入講解。可以讓教師更加合理、充分利用現(xiàn)有學(xué)時(shí)優(yōu)化專業(yè)課程知識(shí)講授進(jìn)度，減輕上課趕時(shí)間的焦慮感。對(duì)學(xué)生而言，由于較全面了解知識(shí)構(gòu)架，可以克服畏難情緒，能在有限的時(shí)間內(nèi)掌握最基礎(chǔ)、最重要的專業(yè)原理。在課堂總結(jié)或者課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)利用思維導(dǎo)圖，教師以節(jié)點(diǎn)為關(guān)鍵詞進(jìn)行全局概括，而同學(xué)們則可以“按圖索驥”，尋找重點(diǎn)、難點(diǎn)以及自己未能充分掌握的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性復(fù)習(xí)。總體而言，在教與學(xué)的不同階段，充分采用思維引導(dǎo)技術(shù)，有利于提高教師以整體教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，進(jìn)行具體知識(shí)點(diǎn)講授設(shè)計(jì)和實(shí)施的能力，更有利于培養(yǎng)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識(shí)和分析問題的能力，從而提升學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣和積極性。

思維導(dǎo)圖的具體設(shè)計(jì)可以借助以下商業(yè)軟件：MindMaster、Mindmanager、Xmind、iMindMap、FreeMind、MindMapper、NovaMind、億圖圖示、百度腦圖等。工科教學(xué)思維導(dǎo)圖可以簡潔、也可豐富，主要以展示知識(shí)構(gòu)架為目的。以筆者為礦物加工工程專業(yè)本科生所講授的《選礦流體機(jī)械》《計(jì)算機(jī)在礦物加工工程中的應(yīng)用》——CAD設(shè)計(jì)部分為例，引入的思維導(dǎo)圖示例見圖1、圖2。

如圖1所示，為筆者講授《選礦流體機(jī)械》中離心壓縮機(jī)5大基本方程中連續(xù)方程時(shí)采用的風(fēng)格簡約的思維導(dǎo)圖。從圖中可以清晰地辨析出離心壓縮機(jī)整個(gè)章節(jié)知識(shí)的層次結(jié)構(gòu)，以及連續(xù)方程處于知識(shí)構(gòu)架的位置，既可以幫助學(xué)生建立與其他知識(shí)點(diǎn)邏輯關(guān)系，又可以深入到具體知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。如圖2所示，為筆者講授《計(jì)算機(jī)在礦物加工工程中的應(yīng)用》——CAD設(shè)計(jì)部分時(shí)采用的思維導(dǎo)圖。其中心主題即為所要設(shè)計(jì)的圖形，按照逆時(shí)針方向所輻射的第一級(jí)分支，即為設(shè)計(jì)目標(biāo)圖形的主要步驟及順序，也就是主要框架，二級(jí)分支對(duì)每個(gè)步驟進(jìn)行了分解，而三級(jí)以下分支則對(duì)每個(gè)步驟進(jìn)行了詳細(xì)指導(dǎo)說明。沿此思維導(dǎo)圖，學(xué)生既能宏觀掌握圖形設(shè)計(jì)的總體思維邏輯，也可以獲得繪圖的具體方法。

四、結(jié)語

在當(dāng)前高校紛紛增加通識(shí)教育課程，縮減專業(yè)課課程學(xué)時(shí)的背景下，充分利用思維引導(dǎo)工具，引導(dǎo)學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)所在整個(gè)知識(shí)框架中的位置，明晰與其他知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系顯得尤為重要。思維引導(dǎo)技術(shù)就像給學(xué)生了一張知識(shí)地圖，可以讓學(xué)生既能深入思考具體學(xué)科知識(shí)點(diǎn)，又能隨時(shí)把控知識(shí)結(jié)構(gòu)，從全局了解知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，是很好的教學(xué)工具。

依據(jù)課程內(nèi)容構(gòu)建思維導(dǎo)圖，將各個(gè)章節(jié)前后相關(guān)的內(nèi)容串聯(lián)起來，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的整體把握，由點(diǎn)到面全面理解。教師運(yùn)用思維導(dǎo)圖，可以通過圖形將知識(shí)之間的復(fù)雜關(guān)系呈現(xiàn)出來，有助于教師理清教學(xué)思路，加強(qiáng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的整體把握。并且，思維引導(dǎo)教學(xué)充分尊重學(xué)生的主體地位，教師在課堂起輔助引導(dǎo)作用，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行主動(dòng)思考、學(xué)習(xí)。所以，在教學(xué)中運(yùn)用思維導(dǎo)圖有助于提高課堂教學(xué)效率，提高教學(xué)質(zhì)量。

本文僅以思維引導(dǎo)技術(shù)為例，力圖倡導(dǎo)在教學(xué)中不斷改進(jìn)不斷思考，為工程類高校少學(xué)時(shí)專業(yè)課教學(xué)探索更加合理有效的方法，建立更加完善并且具有新時(shí)代特色的教學(xué)技術(shù)體系。

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The Application of Thought Guidance Technology in Engineering Teaching in Less School Hours

LI Ji-hui， TU Ya-nan， WANG Wei-dong， HUANG Bo， MA Li-qiang， SUN Mei-jie

[School of Chemistry and Environmental Engineering， China University of Mining and Technology（Beijing）， Beijing 100083， China]

Abstract：Based on the current situation of reducing the teaching time of undergraduate courses in colleges and universities in China， the paper discusses the practical significance， implementation methods， and effects of thought guidance technology in two aspects， namely， teacher's lecturing and students' learning against the background of shorter teaching hours. The aim of this study is to explore a thought guidance teaching system which accords with the requirements of engineering professional teaching represented by mineral processing engineering specialty， in order to assist teachers in optimizing teaching design， in classroom teaching， and in summarizing the process after class， to enhance students' ability of analyzing， combing and self-learning new knowledge， and to improve the comprehensive effect of teaching and learning.

Key words：thought guidance; less school hours; engineering teaching; professional courses