思維導(dǎo)圖在數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用實驗教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：針對數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程教學(xué)效果不理想的現(xiàn)狀，以教育技術(shù)學(xué)專業(yè)為例，闡述在實驗教學(xué)中引入思維導(dǎo)圖工具的具體做法，展現(xiàn)其在小組建立、重難點呈現(xiàn)、知識關(guān)聯(lián)、問題解決、協(xié)同建構(gòu)和成果展示等方面的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：思維導(dǎo)圖；實驗教學(xué)；數(shù)據(jù)庫教學(xué)；教育技術(shù)；教學(xué)改革

1、背景

從20世紀(jì)60年代末數(shù)據(jù)管理技術(shù)進入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段到信息量猛增的今天，各行各業(yè)的信息管理對數(shù)據(jù)庫技術(shù)的依賴越來越大，掌握這項技術(shù)對實現(xiàn)學(xué)科的信息化建設(shè)和現(xiàn)代化應(yīng)用有一定促進作用。為提升畢業(yè)生的就業(yè)競爭力，各大高校的不同學(xué)科都開設(shè)了數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程。該課程主要以關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為核心，系統(tǒng)全面地講授數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念、基本原理和應(yīng)用技術(shù)，是從理論到實踐的一門課程。該課程實驗教學(xué)的主要目標(biāo)是幫助學(xué)生熟悉某一種具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并能利用其進行簡單的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)。

筆者授課的對象是大二下學(xué)期的教育技術(shù)學(xué)專業(yè)師范學(xué)生。這些學(xué)生在前期學(xué)習(xí)了C語言程序設(shè)計課程，有一定的編程基礎(chǔ)，但因為接觸多媒體應(yīng)用軟件較多，普遍對操作即見效的可視化軟件，如Photoshop、Flash等較為感興趣，而對邏輯性較強、直觀性較差的c語言較為排斥。筆者常規(guī)的實驗教學(xué)方式是“講授+驗證+綜合練習(xí)”，從基礎(chǔ)的SQL語法驗證，到復(fù)雜的程序設(shè)計，由易到難，讓學(xué)生在熟悉操作的基礎(chǔ)上應(yīng)用操作。但在實際教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)枯燥的代碼講授，會使學(xué)生的自主性和積極性受到損傷，教學(xué)效果并不理想。

在借鑒某些學(xué)者提出的任務(wù)驅(qū)動、自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)等方法進行教學(xué)改革后，實驗教學(xué)取得一定成效。在新的學(xué)習(xí)方式中，教師的角色發(fā)生了改變，由原來的知識傳遞者變成思維引導(dǎo)者，幫助學(xué)生理解、尋找解決問題的方法。思維引導(dǎo)和促進可窺一斑，但可借鑒的文獻資料較少，特別是缺少思維引導(dǎo)工具的介紹。

2、思維導(dǎo)圖研究筒述

通過文獻調(diào)研和實際訪談，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用實驗教學(xué)中存在的問題比較普遍，大多數(shù)學(xué)生反映無法將學(xué)習(xí)的零散知識系統(tǒng)地整理成可操作的方法進行設(shè)計實踐，所以很難完成實驗教學(xué)最后的綜合練習(xí)。我們在該實驗課程教學(xué)過程中引入思維導(dǎo)圖，利用其進行合作小組的建立、重難點的直觀呈現(xiàn)、知識點間的關(guān)聯(lián)、問題解決能力的提升、協(xié)同建構(gòu)知識的支持、協(xié)作成果的高效展示等方面的應(yīng)用，經(jīng)過兩屆學(xué)生的嘗試，有一定的成效。

思維導(dǎo)圖最初是英國東尼·博贊發(fā)明的一種筆記方法。博贊不是專業(yè)的教學(xué)研究人員，其著作并不追求科學(xué)的嚴(yán)謹性，所以至今未對思維導(dǎo)圖作出嚴(yán)格的定義。北京師范大學(xué)博士趙國慶老師將思維導(dǎo)圖定義為促進思維激發(fā)和思維整理的可視化、非線性思維工具。作為有效的知識可視化工具，思維導(dǎo)圖在教學(xué)中受到越來越高的關(guān)注。思維導(dǎo)圖最先的實現(xiàn)方式是手繪，后來出現(xiàn)了很多計算機支持的思維導(dǎo)圖繪制軟件，例如Mind Manager、iMindMap、Freemind等。這些軟件大同小異，都能很好地支持思維導(dǎo)圖的繪制。計算機繪制的方式更方便快捷，逐步在中小學(xué)教師的培訓(xùn)中被大力推廣，因此與思維導(dǎo)圖相關(guān)的研究以宏觀研究和中小學(xué)教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)為主，如文科的快速閱讀、理科的知識點復(fù)習(xí)等。也有不少高校教師把其作為研究生創(chuàng)新思維訓(xùn)練課程內(nèi)容的一部分進行介紹。

3、思維導(dǎo)圖在實驗教學(xué)中的具體應(yīng)用

針對數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用實驗教學(xué)中的問題，文章主要解決以下幾個問題。

3.1 科學(xué)建立合作小組

由于教育技術(shù)專業(yè)文理皆收，學(xué)生基礎(chǔ)不同、興趣多樣。為了提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，降低任務(wù)驅(qū)動中的任務(wù)負擔(dān)，我們可以在實驗教學(xué)中采用小組合作的方式完成任務(wù)。有的學(xué)生擅長人際交流，適于協(xié)調(diào)分配工作，可以擔(dān)任組織者；有的學(xué)生知識面廣，能夠迅速用自己的語言表征新知識，可以擔(dān)任陳述者；有的學(xué)生編程基礎(chǔ)較好，新軟件上手快，可以擔(dān)任記錄者；有的學(xué)生教學(xué)實踐經(jīng)驗豐富，善于總結(jié)教與學(xué)的需求，可以擔(dān)任評價者。課程開始時，首先需要學(xué)生學(xué)會手繪思維導(dǎo)圖，讓每個學(xué)生利用手繪的方式快速繪制自我簡介，包括姓名、性別、兩個特長、兩個不足、兩個愛好和自薦擔(dān)任的兩個角色。根據(jù)異質(zhì)分組標(biāo)準(zhǔn)和隨機組合原則，每個組由4個人組成，由教師隨機組合，分別擔(dān)任組織者、陳述者、記錄者、評價者4種角色。利用手繪思維導(dǎo)圖，學(xué)生還可以快速了解學(xué)習(xí)伙伴，便于生生互助，促進學(xué)習(xí)共同體的建立。在學(xué)習(xí)過程中，筆者以小組為單位設(shè)置評價，促進其各盡所長，提升小組競爭力。

3.2 直觀呈現(xiàn)重難點

常見的重難點講解采用演示文稿的頁面以順序方式展現(xiàn)，用超級鏈接擴展每個細節(jié)。這種呈現(xiàn)方式在知識點較多時不能使學(xué)習(xí)者從全局把握重難點，明確細節(jié)和總體間的關(guān)系。而思維導(dǎo)圖可以作為教學(xué)進程引導(dǎo)工具，在教學(xué)過程中逐步展開，對不同重難點可以采用不同顏色、不同字號字體、不同圖片進行展示，既形象生動，又易于引導(dǎo)學(xué)生的思維和注意力。如在E-R圖繪制教學(xué)中，E-R知識重難點思維導(dǎo)圖如圖1所示。思維導(dǎo)圖的繪制利用先行組織者策略，讓學(xué)生先有全局概念，然后逐步了解分支內(nèi)容，確定知識重難點，再進行小組實驗任務(wù)討論，共同繪制任務(wù)中的E-R圖。整體知識框架和重難點的給出也便于學(xué)生有計劃地彌補自己的不足，完善重難點的學(xué)習(xí)，盡量縮短和其他學(xué)生的差距。

3.3 關(guān)聯(lián)眾多知識點

多數(shù)院校采用的數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程教材是由薩師煊、王珊編著，高等教育出版社出版的《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》。該教材通過幾次再版，內(nèi)容的篩選和組織已經(jīng)較為成熟，但因為課時緊張，基本無法按照教材體系進行授課。經(jīng)過篩選后的章節(jié)若還按照原章節(jié)順序授課，就無法協(xié)調(diào)統(tǒng)一地展現(xiàn)給學(xué)生。在進行對應(yīng)章節(jié)實驗教學(xué)時，學(xué)生會反映知識點多而散，不易理解消化。我們可以在備課過程中采用思維導(dǎo)圖制作課件，調(diào)整授課章節(jié)順序，先引出第七章數(shù)據(jù)庫設(shè)計的背景和作用，然后再根據(jù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的各個階段所需知識進行課件設(shè)計規(guī)劃。思維導(dǎo)圖既突出所講授知識點和其他知識點之間的關(guān)系，讓學(xué)生理清結(jié)構(gòu)，明確學(xué)習(xí)目的；又可利用伸縮功能，根據(jù)需求展開詳細內(nèi)容，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)或回顧；還可以根據(jù)學(xué)生特點，對所講述知識點進行深度拓展，幫助學(xué)生對知識深層次加工。例如，在查詢語句學(xué)習(xí)過程中，查詢語句分為單表查詢、多表查詢和嵌套查詢，嵌套查詢分為無關(guān)子查詢和相關(guān)子查詢，每一種查詢適用于不同條件，并分別包含不同的語法格式要求。學(xué)生在實驗過程中可根據(jù)任務(wù)需求，分析所處數(shù)據(jù)庫設(shè)計階段，自行打開對應(yīng)思維導(dǎo)圖，回顧知識并選取適于當(dāng)前任務(wù)的查詢方式，進一步分析所書寫SQL語句的正確性和規(guī)范性。

3.4 提升學(xué)生解決問題能力

思維導(dǎo)圖可以幫助學(xué)生分析現(xiàn)有問題中的已知條件、限制因素、可行方案和注意事項，幫助學(xué)生在細致規(guī)劃后選取適當(dāng)方案進行實施，提升解決問題的效率，同時訓(xùn)練學(xué)生的空間直覺思維，鍛煉從大處著眼、把握重點、逐個擊破的問題解決方法，提高學(xué)習(xí)效率。這種解決問題的方式遵從于系統(tǒng)論的觀點，思維導(dǎo)圖把這種思考方式可視化，讓小組內(nèi)不同成員能夠準(zhǔn)確把握問題所在，了解學(xué)習(xí)伙伴的解決方法，并對不同的方案直觀呈現(xiàn)，更易于比較分析。例如，任務(wù)中的查詢語句撰寫，不同的學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求編寫出來的SQL語句是不相同的，學(xué)生可以利用思維導(dǎo)圖直觀對比所有SQL語句的優(yōu)劣，選取最合適的語句實現(xiàn)小組任務(wù)操作。

3.5 提供協(xié)同建構(gòu)工具

根據(jù)美國緬因州國家訓(xùn)練實驗室的研究成果——學(xué)習(xí)金字塔顯示，學(xué)習(xí)效果在30%以下的幾種傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，都是個人學(xué)習(xí)或被動學(xué)習(xí)；而學(xué)習(xí)效果在50%以上的學(xué)習(xí)方式，都是團隊學(xué)習(xí)、主動學(xué)習(xí)和參與式學(xué)習(xí)。我們要用科學(xué)研究的方式去組織教學(xué)、引導(dǎo)學(xué)生，不僅要讓學(xué)生掌握和運用知識，更要讓他們學(xué)會科學(xué)研究的方法，從而培育學(xué)生的科研創(chuàng)新精神。我們把思維導(dǎo)圖引入本科生的教學(xué)，作為討論交流的工具，這樣做可以支持協(xié)同知識建構(gòu)的進行。例如，在多級嵌套exists語句教學(xué)過程中，常規(guī)舉例講授的方法對不同學(xué)生知識掌握的程度不同。由于枯燥的代碼講授限制了學(xué)生的主動思考，效果并不理想。有的學(xué)生只能從理論上掌握語句的特點，有的學(xué)生能夠掌握語句的執(zhí)行方法，有的學(xué)生能夠模仿寫出正確的語句。在實驗教學(xué)改革過程中，我們?nèi)∠麊我坏拇a講授方式，利用思維導(dǎo)圖繪制案例分析的過程，開展小組討論，要求小組結(jié)合自己的理解修改思維導(dǎo)圖。若不同小組意見差異較大，由各小組的陳述者展開辯論，修訂并推選出最易理解的1～2幅成為最終的思維導(dǎo)圖，用以參考完成實驗任務(wù)。學(xué)生普遍反映這樣的方式比單一教師講授實例的印象更深刻，理解更容易。思維導(dǎo)圖很好地支持了學(xué)生協(xié)同建構(gòu)新知識。

3.6 高效展現(xiàn)學(xué)習(xí)成果

學(xué)習(xí)成果既包含教師講授過程中學(xué)生獨立記下的筆記，又包含合作學(xué)習(xí)過程中小組的工作呈現(xiàn)。傳統(tǒng)流水賬式的筆記對學(xué)生幫助不大，很多學(xué)生機械地記下演示文稿中出現(xiàn)的文字，可是并沒有理會其中的含義。有些學(xué)者專門研究了一般筆記的問題，例如，埋沒了關(guān)鍵詞、不容易記憶、浪費時間、不能有效地刺激大腦等。而小組合作學(xué)習(xí)過程中自主學(xué)習(xí)的成果匯報，若采用演示文稿輔助呈現(xiàn)，學(xué)生常會出現(xiàn)照念文稿文字、邏輯思路不清晰、重點不突出等問題。利用思維導(dǎo)圖呈現(xiàn)筆記或者合作學(xué)習(xí)成果的優(yōu)勢有3個：第一，避免了死記硬背，將自己的知識融入到了思維導(dǎo)圖中，使講解變得生動；第二，避免了課堂筆記帶來的單調(diào)無聊，節(jié)約了記錄時間，學(xué)生更能集中精力思考主題，保持了思維的連續(xù)性；第三，思維導(dǎo)圖末端開放式的結(jié)構(gòu)會增強大腦對知識的“渴望”，激發(fā)學(xué)生的探究意識，而且使新信息的補充更加方便。

4、結(jié)語

思維導(dǎo)圖的優(yōu)勢是明顯的，但現(xiàn)今還沒有被廣泛應(yīng)用在實驗教學(xué)中，原因可能有3點：第一，從思維導(dǎo)圖教育應(yīng)用的使用者來看，這一認知工具的應(yīng)用有賴于思維導(dǎo)圖教育應(yīng)用推動者的技術(shù)敏感度和教學(xué)創(chuàng)新的自我驅(qū)動力。從文獻的分析來看，教育技術(shù)學(xué)科的教師更愿嘗試將新興技術(shù)作為提升教學(xué)效率的手段，所以在其他專業(yè)不易普及。第二，思維導(dǎo)圖的掌握有一定的階段性。一般培訓(xùn)和教學(xué)定位在初級階段，僅把其當(dāng)作一種方法或軟件傳授，沒有結(jié)合具體的教學(xué)應(yīng)用，在后期真實情境使用時缺乏指導(dǎo)，使學(xué)習(xí)者掌握思維導(dǎo)圖教學(xué)應(yīng)用技巧困難加大。第三，實驗教學(xué)過程中，基于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力的認可，我們較為重視知識傳授的結(jié)果，而忽略知識掌握的過程，所以針對實驗教學(xué)中師生思維方式的研究不多。

筆者在數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用的教學(xué)過程中引入患維導(dǎo)圖，不僅是要推廣一個優(yōu)秀的教學(xué)方法，而且希望能夠培養(yǎng)學(xué)生如下能力：第一，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力，按照從中心到分支繪制的思維導(dǎo)圖可以引導(dǎo)學(xué)生的發(fā)散思維；第二，培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維能力，突出重點的思維導(dǎo)圖可以培養(yǎng)學(xué)生從全局人手，把握重點，提高處理問題的效率；第三，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，思維導(dǎo)圖工具能夠讓學(xué)生分析因素之間的關(guān)系，理清主次，條理分明。這些能力的培養(yǎng)都充分契合教育技術(shù)學(xué)本科生當(dāng)前新的培養(yǎng)目標(biāo)需求，為其增強就業(yè)競爭力打下良好的基礎(chǔ)。

致謝

該論文得到四川省教育廳科研項目“基于信息技術(shù)的教學(xué)分析”、四川師范大學(xué)教學(xué)改革研究課題“提升交互白板的學(xué)習(xí)活動設(shè)計能力促進卓越教師培養(yǎng)”的支持，在此表示誠摯感謝。