思維導圖式教學在高職課程中的實踐與研究

趙文龍 鄒珺

摘?要：針對嵌入式開發(fā)實驗教學中存在的問題，本文提出了一種將思維導圖引入嵌入式開發(fā)實驗的教學方法，將思維導圖融入實驗教學過程多元化考核；構建數(shù)據(jù)模型，分析了思維導圖對教學質量的影響性因素。實驗結果表明：思維導圖在嵌入式實驗課程多元化評價中的P值為0.00，小于0.01，呈現(xiàn)顯著，表明思維導圖引入后可從整體上提升教學目標達成度，對教學改革具有一定的實踐意義。

關鍵詞：嵌入式開發(fā)實驗；思維導圖；多元化評價；教學目標；教學改革

中圖分類號：TP273.4??文獻標識碼：A

嵌入式應用［1］是一種嵌入設備或系統(tǒng)內部，且滿足特定應用而設計的專用計算機系統(tǒng)，更是多個學科的綜合應用。而嵌入式課程［2］也成為計算機等相關專業(yè)的必修課，嵌入式課程具有很強的實踐性，在教學過程中注重理論和實踐相結合的效果［3］，尤其在嵌入式開發(fā)實驗課程教學環(huán)節(jié)，需讓學生具備借助實驗平臺掌握較強的實踐動手能力，即在嘗試一種嵌入式項目任務中能綜合實踐和驗證嵌入式理論上所學到知識點，并具備一定程度的項目研發(fā)與科研事項，進而引導學生達到加深專業(yè)知識認知、夯實專業(yè)基礎，有效調動學生學習的主觀能動性［4］。

1?嵌入式開發(fā)實驗課程存在的問題及現(xiàn)狀

高校嵌入式實驗課程教學［5］普遍存在過于重視理論而忽視實踐能力的培養(yǎng)，導致教學內容、教學模式與培養(yǎng)目標存在較大的出入，有悖于高職應用型人才培養(yǎng)“尊重實踐、勇于探索、積極創(chuàng)新”的培養(yǎng)目標。嵌入式開發(fā)課程通常采用“3∶2”的理論實踐模式，課程實踐時學生對實訓內容未有一個清晰的脈絡思路，只是照抄實驗過程的被動式學習，產(chǎn)生一種知識體系結構性缺陷［6］。

針對這種課程實施現(xiàn)狀，有必要探索一種基于思維導圖的項目化教學方法［7］，在激發(fā)學生學習興趣、培養(yǎng)發(fā)散思維、有效驅動自我知識體系結構能力提升等方面起到重要作用。

2?思維導圖概念及應用

思維導圖［8］（Mind?Map）也叫心智圖，是一種通過形象性圖形工具表達發(fā)散性思維的工具。借助圖文并茂的方法把主題內容之間的層級與隸屬關系展現(xiàn)出來，進而構建知識體系記憶鏈接，從而促使知識邏輯與形象思維固化加深、均衡發(fā)展，提高對事物的認識效能。思維導圖已廣泛應用于教育等領域，給教學帶來了積極的影響，并有著較好的教學效果。

蔣中云［9］將思維導圖在計算機實驗教學中以目標任務驅動教學進行發(fā)散性思維，能有效提高動手實踐能力和實驗教學質量；耿榮等［10］將思維導圖用于“雙一流”建設下通信原理課程教學，借助思維導圖圖文形式化表達進行輔助教學，發(fā)揮了一定優(yōu)勢，能促使學生積極參與學習，并能增強其良好的邏輯思維能力。

3?思維導圖在嵌入式開發(fā)課程實驗中的應用

3.1?研究內容、對象及方法

嵌入式應用與開發(fā)作為計算機相關專業(yè)的基礎課程，涉及內容面較多，如網(wǎng)絡技術等。作為一門交叉融合課程，如何將多學科知識通過結構化體系來講解理論性和實踐性較強的知識點存在一定困難。而思維導圖的繪制過程就是對知識點進行“碎片整理”并迭代優(yōu)化的過程。因此，本文將思維導圖應用到嵌入式實驗教學中，基于圖文層級建立結構化的知識體系，通過選取無人機專業(yè)191作為實驗班、無人機專業(yè)192作為對照班。其中，實驗班采用思維導圖方式教學，對照班采用常規(guī)方式教學，教材采用中國工信出版集團和人民郵電出版社出版的《嵌入式技術與應用開發(fā)》項目教程STM32，根據(jù)教學大綱、教學內容、任課教師和考評方式進行教學。

利用SPSS19.0軟件對評價性過程數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，利用Excel?2019進行數(shù)據(jù)整理。本文中提到的評價性過程數(shù)據(jù)均為均值化處理后數(shù)據(jù)。

3.2?課程“三位一體”教學過程中的應用

課前預習增設利用MindMaster等工具根據(jù)內容繪制思維導圖，以中心位置為起點，根據(jù)內容標題依次設置實驗目的、基本原理、實驗步驟、注意事項、程序加載/運行、執(zhí)行過程及預期結果與分析等，通過此種方式可提升實驗內容的重點、難點等方面的熟悉程度，大幅提高實驗效率，進而增強實驗掌握的深度和知識廣度。

課程實驗中，根據(jù)課前預習中思維導圖的完成度較好地進行課堂教學，時刻切入思維導圖教學模式，實驗過程中激發(fā)學生發(fā)散思維，補充完善知識點，逐步完善知識體系結構的“知識碎片”，凸顯新課改中以學生為主體的課堂教學。

課后根據(jù)實驗過程和實驗結果完成實驗報告，并收集迭代后的思維導圖，依次評判本節(jié)項目化實驗課的掌握程度，及時對課程教學內容進行查漏補缺，進而利用思維導圖理清章節(jié)之間的邏輯結構。

4?思維導圖在嵌入式開發(fā)實驗多元形成性評價中的成效分析

嵌入式開發(fā)實驗課程結束后，通過多元形成性評價研究思維導圖的應用成效，課程評價方式緊扣課程大綱，重點考查基礎知識、基本技能以及形成的相關知識體系，較好地促使教學目標達成。

4.1?對研究對象影響性分析

根據(jù)多元化考核對課程得分進行統(tǒng)計分析，研究對象數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計如表1、圖1所示。

如表1所示，嵌入式開發(fā)項目化課程實驗的兩平行班人數(shù)均為31，采用思維導圖教學的實驗班平均成績高于對照班5.19分，差異顯著（P<0.01），呈現(xiàn)極顯著，表明思維導圖應用于教與學的過程后，學生的思維能力、知識遷移能力及實驗掌握程度等方面均得到了明顯提高；實驗班成績的標準差高于對照班2.750，表明實驗班成績的離散性大，側面反映出思維導圖引入學習過程后，研究個體之間形成的結構化知識體系存在明顯差異等。

如圖1所示，研究對象實驗班和對照班的成績整體呈正態(tài)分布，表明課程安排與課程考核設置合理；實驗班的平均分、優(yōu)秀率、高分（≧80分）集中率均高于對照班，表明基于思維導圖開展的嵌入式開發(fā)項目化實驗教學的成效顯著，同時也表明思維導圖有助于嵌入式開發(fā)課程整體知識體系的培養(yǎng)。

4.2?對多元化因素項的信效度分析

根據(jù)多元化考核體系，本項目化實驗課程考核從導圖分（思維導圖及實訓報告）、平時分、試卷分等幾個方面對學生掌握程度經(jīng)課程分（最終成績）進行度量其掌握程度的高低。課程分越高，表明本課程掌握程度越高；課程分越低，表示本課程掌握程度有待加強。為驗證多元化考核數(shù)據(jù)的準確性，利用信度系數(shù)Alpha方法檢測其信度可靠性，其測驗結果如表2所示。

如表2所示，經(jīng)度量分析算法分析后可知，導圖分（含實訓報告）、平時分、試卷分與課程分之間的可靠性統(tǒng)計量效度ɑ為0.901，基于標準化項的統(tǒng)計量效度ɑ系數(shù)為092，兩項效度ɑ系數(shù)均大于0.8，表明多元性考核量表的信度合理性較高。其中，導圖分、平時分、試卷分對課程分總計相關性系數(shù)分別為0.873、0.645、0.759；項刪除影響的ɑ系數(shù)中，導圖分的影響性最大，達到0.960，表明思維導圖教學的引入對課程影響性最大，思維導圖的應用更大程度上促使教學評價效果實現(xiàn)。經(jīng)因子分析檢驗，KMO數(shù)值為0.705，介于0.7～0.9之間，Bartlett球度檢查數(shù)值為744.813，數(shù)據(jù)較大，且P（0.00）<0.01，綜合KMO、Bartlett兩數(shù)值表明，多元考核量表的效度較高，基于思維導圖的多元化因素項評價符合信效度要求。

4.3?對課程考核不同題型的相關性分析

課程考核緊扣課程大綱，題型分填空、選擇、簡答及編程等四個部分，其分值占比為2∶2∶2∶4，題目設計緊密圍繞課程知識點思維導圖，突出重點與難點。其中填空、選擇重點考查基礎知識的掌握程度；簡答重點考查實驗邏輯與實踐能力；編程重點考查分析與解決問題能力、知識遷移能力。思維導圖對不同考核題型得分之間的相關性如表3所示。

如表3可知，采用Pearson算法進行思維導圖對不同題型的相關性及顯著一致性影響分析，其中1.導圖分對2.填空分的相關性為0.159，顯著性水平P值為0.039，小于0.05；1.導圖分對3.選擇分的相關性為0.146，顯著性水平P值為0.043，小于0.05；1.導圖分對4.問答分的相關性為0.279，顯著性水平P值為0.028，小于0.05；1.導圖分對5.編程分的相關性為0.364，顯著性水平P值為0044，小于0.05，可知思維導圖分的高低表明知識體系結構的掌握程度，對不同題型得到分值呈現(xiàn)差異性顯著，影響較大，表明思維導圖的引入從顯性影響教學效果的實現(xiàn)。

4.4?對多元形成性評價模型檢驗性分析

通過對照班的教學效果評價可知，實驗班采用思維導圖式教學有助于知識體系構建，促進發(fā)散思維能力養(yǎng)成。從對照實驗數(shù)據(jù)可知，實驗班多元評價實驗數(shù)據(jù)均優(yōu)于對照班。通過多元Logistic回歸模型綜合分析導圖分與平時分、試卷分、課程分之間的因素影響關系，多元Logjstic模型評價分析結果如表4所示。

如表4可知，根據(jù)模型擬合信息表中的似然比顯著性，P為0.000，小于0.05，表明形成性評價模型統(tǒng)計具備統(tǒng)計學意義，評價模型良好，即思維導圖的引入對學科知識掌握水平呈現(xiàn)顯著，密切相關。

根據(jù)擬合優(yōu)度，假設原始模型較好地擬合原始數(shù)據(jù)，其中Pearson顯著性水平為1.000，發(fā)生概率遠大于0.05，表明評價統(tǒng)計模型對原始數(shù)據(jù)的擬合通過檢驗。

根據(jù)偽R方表，Cox?&?Snell、Nagelkerke、MacFadden的偽R方值分別為0.925、0.991、0.955，表明評價統(tǒng)計模型對原始變量變異程度解釋較好，擬合程度優(yōu)秀。

根據(jù)模型似然比檢驗表，模型影響主效應事項中，其中導圖分顯著性P值為0.000、平時分圖顯著性P值為0006、試卷分顯著性P值為0.000，均小于0.05，表明三個自變量影響性因素對課程分呈顯著性，具備研究意義。

綜合模型擬合信息表、擬合優(yōu)度表、偽R方表、似然比檢驗表可知，思維導圖在多元化評價模型在預測優(yōu)秀上準確率最高，可達100%。其中良好預測準確率為87.5%，中等預測準確率為100%，及格預測準確率為100%，模型總體預測準確率為96.8%，表現(xiàn)較優(yōu)，同偽R方數(shù)據(jù)對模型解釋準確率一致，模型整體呈現(xiàn)一致性。

結語

在嵌入式課程中引入思維導圖式教學，通過知識點的“前置”與“后置”的邏輯關系結構化呈現(xiàn)，有助于達成自我驅動式的探究學習，提升動手實踐與創(chuàng)新能力。通過實驗班和對照班之間的數(shù)據(jù)模型分析，思維導圖對課程掌握程度的顯著性水平P為0.00，小于<0.01；思維導圖對平時分成績的顯著性水平P值為0.006，小于<0.05；思維導圖對平時成績、課程成績均呈現(xiàn)一致性相關，表明思維導圖對教學效果評價具備顯著性意義，思維導圖對教學改革引用具備借鑒意義。

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基金項目：蘇州農業(yè)職業(yè)技術學院高職教育研究項目資助（No.SNGZYBXM202117）

作者簡介：趙文龍，男，漢族，河南人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：數(shù)據(jù)模型設計及研究。