思維導圖在程序設計課程混合教學模式中的運用探析

孫玉星 陳一飛

關鍵詞：程序設計；思維導圖；O2O；課堂教學

0 引言

隨著“互聯網+”技術的不斷成熟，以及教學平臺普及率的不斷提升，Offline To Online（O2O） 混合教學模式在程序設計課程中應用越來越廣泛。程序設計課程需要學生在掌握限制不太嚴格的C語言語法基礎上，理解和運用C語言強大的運算功能和豐富的數據結構（指針），使用結構化程序設計思想解決日常生活中的常見問題，為以后的專業課學習打下堅實的基礎。混合教學模式的引入，在一定程度上提高了教學效率，但依然難以解決C語言程序設計課程教學上的固有難題。

1 程序設計課程混合教學模式存在的問題

1.1 教學內容細瑣繁雜且安排不合理

該課程教學內容細瑣繁雜，除了不太嚴格的語法結構、靈活多變的運算方式、還包括編寫和調試程序設計的實戰技巧和常用思路與算法。學習過程中，學生還未理解掌握靈活的運算方式，就要面對程序設計與調試等實驗壓力；學生難以聯系前后知識點并靈活運用到解決實際問題中。該課程還存在教學內容安排不合理的問題[1]，主要包括：①知識布局不合理，例如，運算符和表達式集中在一章講解難以讓學生理解表達式用法的靈活性；②過于注重語法系統性，例如，對于一般編程中極少用到的指針訪問二維數組、指向函數的指針等知識點，往往又需要學生花時間精力掌握。

1.2 實踐教學實施困難

即使在線上線下混合教學模式中，學生實際動手能力的培養依然離不開線下實驗教學，但是程序設計課程實驗指導實施難度大，往往一位教師要解答一個班級學生的上機問題，而每位同學遇到的問題不盡相同，有限的時間內解決所有學生問題是實踐教學面臨的最大難題。另外，實驗教學需要學生積極主動參與到課程學習中，但在實際教學過程中學生常常處于被動受教的狀態，學生遇到問題時自主解決問題的意愿不強，如果沒有得到教師、同學的幫助，往往會處于懈怠放棄狀態，以上各類因素造成學生學完該課程實際動手能力依然較弱。

1.3 混合教學模式實施需端正學習態度的配合

相較于傳統教學模式，混合教學模式對學生課外學習質量要求較高，要求學生通過線上自主學習掌握基礎知識，并進行簡單的學習效果評價[2]。如果學生學習能力弱或學習態度不端正，線上學習不能達到預期效果勢必影響線下課堂知識的理解，進而影響程序設計課程的教學效果，導致不能達到預期的教學目標。

2 基于思維導圖的混合教學模式

20世紀60年代Tony Buzan發明了思維導圖，該圖是表達發散性思維的有效圖形思維工具。思維導圖主要有以下三方面作用：一是加強記憶，思維導圖通過濃縮知識點、理清知識脈絡層次、使用圖像便于形成視覺記憶、增強感覺體驗等方式提升記憶能力；二是結構化思維，思維導圖可以將課堂講授知識點的層次脈絡理清，讓學生既能從全局上全面了解，又能深刻把握細節，甚至理解每個知識點細節之間的聯系；三是發散性思維，思維導圖可以幫助一個主題不斷發散的可能，描述不斷涌現的新想法，修正以前的想法，并創造出新的概念框架。

鑒于思維導圖能高效壓縮知識點，本文提出了基于思維導圖的混合教學模式，如圖1所示，該模式由學生學習過程和教師教學過程組成，兩組過程都圍繞思維導圖展開，并且相互交錯、相互影響。學生學習過程包括課前線上預習、線下課堂學習和課后復習與作業，并通過隨堂測驗檢驗學習成果。其中，線上預習階段，學生需觀看教師指定的線上視頻資源和課本，理解知識點后繪制思維導圖，將所有知識串聯起來，并在思維導圖上標注難點和預習中存在的問題。在線下課堂學習階段，學生需根據老師課堂知識點的講解對思維導圖做修正補充記錄，并進行上機實驗。通過上機實驗，將理論知識運用到實際問題中，從而達到知行合一效果。最終通過測驗來檢驗知識點掌握情況，并將學習反饋信息記錄到思維導圖中，以便期末復習時抓住自己學習的薄弱環節。

教師的教學過程包括課前備課、課堂教學和課后教學分析三個階段。在備課階段，除了準備視頻和教學資料以外，需根據學生預習時思維導圖反映的問題修正教學設計方案，針對難以理解的知識點采用多樣化的教學手段，促進學生快速理解知識點，并且根據修正的設計方案繪制思維導圖。課堂教學階段，改變傳統的PPT與程序演示相結合的方法，使用思維導圖作為串講工具，讓學生既能一覽本次課程的教學內容又能理解教學內容之間的相互聯系。使用思維導圖進行串講的同時，通過程序演示加深學生對知識點的理解，PPT僅作為遺漏知識點的補充講解工具。課堂教學的實驗指導是提升學生動手能力的關鍵，線下的實驗指導比線上疑問解答更能讓學生直觀感受解決問題的思路和方法，增加現實中解決問題的信心。課后，教師需對學生的作業情況進行分析，修正思維導圖和總結講解方式方法的得失，從教學反饋中及時改進。

3 基于思維導圖的混合教學模式的教學示例

3.1 使用思維導圖構建知識點

教師根據多年教學經驗，對教學內容和知識點進行整理，使用思維導圖歸納提煉教學知識點，圖2是函數定義與使用部分使用思維導圖提煉的教學提綱。該提綱反映了函數定義與使用需要講解三部分內容：1） 函數定義：講解兩種不同的函數定義方式，特別注重講解函數返回類型的差別；2） 函數調用：配合不同的函數定義方式講解不同的調用方法，并且注重講解函數調用過程；3） 函數聲明：用對比的方式講解函數定義與函數聲明之間的區別。提綱上除了列舉所有的知識點，還體現知識點的講解方法。

3.2 從學生預習思維導圖發現問題

課前預習與否以及課前預習的效果是提升課堂教學效率和加快學生對知識點接受速度的關鍵，但是主動進行高質量預習的學生寥寥無幾。授課前讓學生以繪制思維導圖的方式進行預習，不僅可以了解學生預習質量，還可以掌握學生對重點難點的理解程度，發現學生預習中存在的問題。圖3展示了兩位學生關于“ 函數定義和使用”的思維導圖，從思維導圖上可以看出學生的預習停留在按照書本目錄羅列知識點階段，還不能把握重點與難點。例如圖3上側的思維導圖就反映出學生對函數調用過程這一知識點基本沒有關注，下側的思維導圖反映出學生沒有注意到函數參數傳遞的注意事項。

3.3 修正思維導圖

教師在了解了學生預習思維導圖所反映的問題后，對備課初期的思維導圖進行以下修正（如圖4） ：1） 在思維導圖上增加了簡要的代碼示例，并建立代碼與知識點之間的聯系以體現兩者解讀關系；2） 用顯著顏色標注注意事項，強調學生在函數定義和使用時需要注意的關鍵點，避免學生在使用時犯一些常見錯誤；3） 增加部分學生關注的知識點，提升思維導圖所反映知識點的完整性。修正后的思維導圖能突出重點難點，幫助學生以最快的速度領略函數定義和使用的要義，并引導學生正確使用。

4 基于思維導圖的混合教學模式的作用

4.1 降低知識點的繁雜程度

思維導圖以簡單的圖表形式囊括每章所有知識點，將C語言零散的知識點，及其關聯之處全部串聯起來。學生通過預習、課堂講解、和復習三階段對思維導圖的不斷完善，快速理解和復習每個章節。思維導圖也方便學生以最快的速度找到自己薄弱環節，進行知識總結，大大降低了C語言知識點細瑣繁雜所帶來的困難。

4.2 提升學生線上學習質量

目前針對學生線上學習質量的考核主要依據觀看在線視頻時長和線上作業完成情況，但如果只是播放視頻并不觀看，線上作業參考他人作業，這兩個指標并不能真實反映學生線上學習質量；另外，學生的學習習慣和方法各不相同，硬性規定通過觀看在線視頻進行預習也不夠人性化。引入思維導圖后，允許學生采用閱讀課本或觀看在線視頻的方式，在預習后繪制思維導圖并在導圖上標注難點和疑問，通過這種方式既能讓學生主動對下周的課堂教學內容進行思考總結，又方便教師通過思維導圖來評價學生預習質量，了解學生學習困難。

4.3 提升課堂教學效率、增加實踐教學時間

對比傳統的PPT與程序演示的方法，使用思維導圖作為串講工具有以下優勢：1） 知識點展現和回顧速度快，例如，在講解使用getchar函數實現大小寫字符轉換的示例時，需要幫助學生回顧西文字符的ASCII 碼存儲時，思維導圖可以快速找到ASCII表，而使用PPT則需要打開前章節課件，并通過翻頁慢慢找到知識點。2） 知識講解提綱挈領，使用傳統PPT時，知識點引入（例如循環結構的引入、函數的引入、數組的引入等）占多張幻燈片，講解速度緩慢；而使用思維導圖時，引入原因基本一語帶過，教學節奏明顯加快。3） 知識點前后聯系闡述清晰，例如，課堂使用PPT講解循環結構時，很難讓學生快速理解循環控制方法（計數循環、條件循環、標記循環）和循環結構類型（當型循環、直到循環）之間的關系，而使用思維導圖用簡單的線條可以體現兩者之間的聯系與區別。表1對比傳統課堂教學方法與使用思維導圖作為串講工具講解知識點時實際用時情況，可見思維導圖可以大大提升課堂知識點講解速度。

通過思維導圖串講方式節省的課堂教學時間可增加學生上機實踐時間，進而增加教師對學生實際編程時出現問題的指導時間，從而一定程度緩解實踐教學遇到的困難。

4.4 增加了師生的互動渠道方式

思維導圖作為知識載體的一種形式，貫穿整個教學過程，教師通過思維導圖，了解學生的預習質量，且通過點評學生預習的思維導圖，幫助學生提升預習質量，教學生自我學習的方法。學生也通過思維導圖，預先對知識點進行加工整理，從被動接受知識轉變為主動構建理解知識。教師通過對學生思維導圖的觀察，修正和更新課堂實際使用的思維導圖；學生通過對比教師的思維導圖和自己的思維導圖，找到自己預習時的薄弱點，兩者相互影響，相互促進，真正做到了教學相長。

5 結論

程序設計采用了基于思維導圖的混合教學模式后，學生積極主動性得到明顯提升，思維導圖在幫助學生理解和掌握C語言的知識點上起到了積極的作用。實踐證明，與傳統的課堂教學和一般混合教學模式相比，這種模式能使老師及早發現學生的學習弱點，在教學中早做預防，對教師的教學水平和學生的學習質量都起到了積極的促進作用，程序設計課程的教學效果得到有效提升。