思維導(dǎo)圖與PBL在混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)中的結(jié)合
——以《單向板勒梁樓蓋》課程設(shè)計為例

劉晉艷，曹毅，常建峰

（1.山西大學(xué)，山西 太原 030013；2.中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083）

思維導(dǎo)圖與PBL在混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)中的結(jié)合
——以《單向板勒梁樓蓋》課程設(shè)計為例

劉晉艷1,2，曹毅1，常建峰1

（1.山西大學(xué)，山西 太原 030013；2.中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083）

以《單向板勒梁樓蓋》課程設(shè)計為例，分析了思維導(dǎo)圖和PBL相結(jié)合的教學(xué)方法。這種教學(xué)方法重視以核心問題為目標(biāo)的逐層分析，強調(diào)知識體系的脈絡(luò)特征，及相關(guān)知識點之間的聯(lián)系。實踐表明，該方法有助于教師高效地組織教學(xué)，調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，有助于學(xué)生系統(tǒng)地掌握要點并構(gòu)建自己的知識體系。

思維導(dǎo)圖；PBL；發(fā)散；分支；教學(xué)方法

1 概述

《單向板勒梁樓蓋》課程設(shè)計是多數(shù)院校土木工程專業(yè)學(xué)生的必修實踐課程，是前期課程所學(xué)的諸如荷載傳遞、荷載效應(yīng)組合、內(nèi)力計算以及截面設(shè)計等知識點的“大綜合”，同時又融入許多新的知識點，如塑性計算理論、構(gòu)造配筋要求以及施工圖繪圖要求等，因此，如何高效地組織繁多又相互交錯的新舊知識點并傳授給學(xué)生成為高校許多年輕老師必須應(yīng)對的挑戰(zhàn)。

依據(jù)筆者的教學(xué)經(jīng)驗，許多學(xué)生在課程設(shè)計的過程中往往過分依賴教材例題和某些電子模板，“依葫蘆畫瓢”地套用公式，很少去聯(lián)系前期課程的知識點，不主動去掌握整個知識體系的脈絡(luò)，這種做法導(dǎo)致最終的學(xué)習(xí)效果就是“只見樹木不見森林”。

思維導(dǎo)圖是一種全方位的視覺和圖解思考工具[1,2]，目前被廣泛應(yīng)用于談判、演示、營銷與管理等領(lǐng)域[2]，單就學(xué)習(xí)層面而言，思維導(dǎo)圖不僅可以組織自己的思想，也可以通過筆記的形式組織別人的思想[3]。PBL（Problem-Based Learning）是以問題解決為中心，鼓勵和支持學(xué)習(xí)者積極主動探究、合作解決的問題的學(xué)習(xí)方法[4]。近年來，思維導(dǎo)圖和PBL廣泛應(yīng)用于英語、醫(yī)學(xué)課程等的教學(xué)中，并取得良好效果[5-7]。本文以《單向板勒梁樓蓋》課程設(shè)計為例，以梁板施工圖為中心主題，將思維導(dǎo)圖和PBL方法結(jié)合起來貫穿于課程設(shè)計的全過程，使課程設(shè)計的效果得到顯著改善。

2 課程設(shè)計全過程

2.1 任務(wù)書下達(dá)階段

下達(dá)《單向板勒梁樓蓋》的任務(wù)書時，將思維導(dǎo)圖和PBL方法相結(jié)合，借助Mindmanager繪出思維導(dǎo)圖展示給學(xué)生，并輔以講解。對于舊的知識點，只講解其對于實現(xiàn)最終目標(biāo)的作用。新的知識點應(yīng)當(dāng)著重講解。以板配筋的思維導(dǎo)圖為例，限于頁面寬度，將Mindmanager軟件中的整體的思維導(dǎo)圖拆解成圖1、2、3三張圖片。圖中直角方框表示的是舊的知識點，無框圖形式表示的是新的知識點，新舊結(jié)合的知識點則用橢圓框圖表示，這樣便于學(xué)生對所學(xué)知識有一個整體的把握，更加有針對性地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

圖1 板配筋思維導(dǎo)圖

圖1以“板配筋圖”為PBL教學(xué)方法中的問題中心，或者思維導(dǎo)圖中的中心主題，并由此為出發(fā)點，尋求此問題的解決之道。要畫圖首先必須知道圖中要畫什么內(nèi)容，并且以規(guī)范所要求的方式畫出來，才能被施工人員讀懂，那么思維會引出分支，即圖中包括的內(nèi)容分類以及制圖的規(guī)范到底是什么。在此期間把學(xué)生易犯錯的地方著重顯示，并且把縮小版的板配筋圖以圖片插入，調(diào)動全腦思維，使整個設(shè)計框架更易被學(xué)生接受。

圖2利用發(fā)散式思維將圖1中關(guān)于受力鋼筋和構(gòu)造鋼筋的思維導(dǎo)圖繼續(xù)細(xì)分。首先，受力鋼筋是計算得到的，根據(jù)所學(xué)知識，板是受彎構(gòu)件，其承載力計算分為正截面和斜截面兩種，那么就會引申出一個問題——“計算板鋼筋時考慮幾種，為什么不考慮斜截面計算？”，以往的課程設(shè)計中，學(xué)生都是線性思維，只追求結(jié)果，而忽略本質(zhì) ，此時就需要老師將這些看似枝節(jié)的小問題提出來，激發(fā)學(xué)生的探究思維；其次，關(guān)于截面設(shè)計的內(nèi)容是學(xué)生已熟練掌握的部分，用直角方框表示，并提示學(xué)生自己總結(jié)。關(guān)于構(gòu)造鋼筋的知識簡單且相對獨立，用思維導(dǎo)圖將5種構(gòu)造鋼筋列出，提示學(xué)生掌握圖中的各要點，并在繪圖時注意。

圖2 受力鋼筋和構(gòu)造鋼筋思維導(dǎo)圖

圖2中的內(nèi)力計算本質(zhì)上是力學(xué)與設(shè)計真正的結(jié)合，關(guān)于這類跨科目的實際應(yīng)用問題有必要進(jìn)行詳述，見圖3。彎矩是內(nèi)力，實際上也是一種“作用效應(yīng)”，而在此課程設(shè)計中的“作用”指的就是荷載，因此，插入板面荷載的分布圖，便于學(xué)生更好地理解荷載的傳遞以及1m板帶寬的意義。在“荷載計算”中，大部分屬于舊的知識點，唯有“板厚”選擇屬于新知識點，而此知識點又能和圖1中的“是否需要進(jìn)行斜截面計算”相聯(lián)系，限于頁面寬度，兩者之間的聯(lián)系無法表示出來，但仍需著重提示學(xué)生，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識框架。

圖3 彎矩設(shè)計值計算思維導(dǎo)圖

限于篇幅，關(guān)于次梁配筋圖以及主梁配筋圖的思維導(dǎo)圖不再一一列舉，總之，在任務(wù)書下達(dá)階段，思維導(dǎo)圖可以幫助教師將設(shè)計的整個脈絡(luò)完整呈現(xiàn)給學(xué)生，本階段思維導(dǎo)圖中只包括中心問題以及解決該問題的脈絡(luò)，關(guān)于各脈絡(luò)分支上問題的解法及分支之間的相互聯(lián)系是需要學(xué)生自己在設(shè)計階段補充的。

2.2 設(shè)計進(jìn)行階段

在設(shè)計進(jìn)行階段，學(xué)生應(yīng)當(dāng)按照老師所發(fā)思維導(dǎo)圖的指引，根據(jù)中心問題，主動探究，并對老師所發(fā)的思維導(dǎo)圖進(jìn)行補充，盡可能多地聯(lián)系自己所學(xué)過的知識點，進(jìn)行發(fā)散。圖4是一個學(xué)生所做的關(guān)于分布鋼筋的思維導(dǎo)圖。由圖可見，學(xué)生除了個別位置未能體現(xiàn)思維導(dǎo)圖所要求的“簡潔的關(guān)鍵詞”[1,2]外，可以靈活應(yīng)用Mingmanager的功能，賦予框圖不同的種類和顏色使思維導(dǎo)圖的層次更為清晰，也基本上理解了思維導(dǎo)圖的發(fā)散的思維方式。更難能可貴的是，他可以時刻注意將單向板和雙向板進(jìn)行對比分析，并采用自問自答的方式，在豐富思維導(dǎo)圖的同時，使自己的思維能力得到了提升，可想而知，整個課程設(shè)計如果全部能夠按照這樣的思維方式和總結(jié)方式完成的話，他對混凝土課程以及結(jié)構(gòu)設(shè)計的認(rèn)識一定會有一個質(zhì)的飛越。

圖4 分布鋼筋思維導(dǎo)圖

2.3 課程設(shè)計總結(jié)階段

《單向板肋梁樓蓋》課程設(shè)計計劃學(xué)時一周，學(xué)生上交的成果有板、次梁、主梁配筋圖另附一份計算書，考慮到學(xué)時有限，大多數(shù)院校并未要求上交課程設(shè)計的總結(jié)，然而筆者認(rèn)為學(xué)生對于課程設(shè)計的總結(jié)是非常必要的。因為，課程設(shè)計的總結(jié)涉及到所有的相關(guān)知識點，學(xué)生只有經(jīng)過親自總結(jié)，才能使各知識點之間更加融匯貫通，完全形成自己的知識體系，倘若僅僅拘泥于如何算出某些具體的數(shù)據(jù)，或者如何畫出各種鋼筋細(xì)部尺寸，那么在實際工作中面對其他的設(shè)計任務(wù)時，學(xué)生又會陷入線性思維而無所適從。

3 思維導(dǎo)圖與PBL結(jié)合的教學(xué)方法實現(xiàn)

3.1 教師的應(yīng)用

思維導(dǎo)圖和PBL教學(xué)方法都圍繞著一個中心問題展開，在展開的過程中，思維導(dǎo)圖注重發(fā)散式思維，而PBL則重視以解決中心問題為目標(biāo)的層層分析。教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時將PBL與思維導(dǎo)圖有機(jī)結(jié)合可以在不偏離主題或者中心問題的前提下，盡可能多地發(fā)散出解決問題的多個方向。這樣的結(jié)合有利于學(xué)生認(rèn)清問題的本質(zhì)，又能指引學(xué)生尋找解決問題的可行方法，而這個過程本身也鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力。同時，目前的思維導(dǎo)圖軟件如Mindmanager不僅可以將圖片、符號、三維動畫以及網(wǎng)址鏈接等全部接入各主題中，而且可以將已經(jīng)做好的思維導(dǎo)圖輕松轉(zhuǎn)化為PPT演示文稿、PDF文件，甚至制作網(wǎng)站，這種集色彩、聲音等藝術(shù)元素為一體的思維導(dǎo)圖內(nèi)容更加豐富，層次感更為鮮明，方便學(xué)生記憶的同時，也提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.2 學(xué)生的應(yīng)用

從聽課過程來看，學(xué)生上課不再是單純地記一些線性筆記，而是應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備一張A4紙橫向放置[2]，聽課過程中將老師的思維導(dǎo)圖用自己的理解畫出來，盡可能簡潔地只記錄關(guān)鍵詞，到課后再補充，這個過程是知識體系的細(xì)化過程。

從課后總結(jié)來看，將細(xì)化的知識點全部掌握后，再將整個思維導(dǎo)圖的脈絡(luò)提取出來，再加入自己認(rèn)為的難點和易錯點，重新加工出一張自己的思維導(dǎo)圖，并且同學(xué)之間互相比較。這種經(jīng)過加工的思維導(dǎo)圖不可能跟老師的思維導(dǎo)圖完全一樣，是原思維導(dǎo)圖基礎(chǔ)上的進(jìn)一步升華，這個過程強調(diào)學(xué)生的主動性，鍛煉了學(xué)生的抽象概括能力，使對整個知識脈絡(luò)接受起來更為容易。

4 結(jié)語

思維導(dǎo)圖和PBL相結(jié)合的教學(xué)方法以一個中心命題出發(fā)，分支出多個方向，強調(diào)多方向之間的聯(lián)系和整個知識體系的脈絡(luò)，此方法不但可以幫助老師快速明晰講解思路，合理組織教學(xué)活動，而且能夠幫助學(xué)生直觀、系統(tǒng)、綜合、高效地找到解決問題的方法。兩者的有機(jī)結(jié)合非常適用于混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計等綜合性較強的實踐類課程，也可將此方法加以推廣，應(yīng)用于混凝土理論課的和其它專業(yè)課的教學(xué)中。

[1]東尼·博贊，巴利·博贊.思維導(dǎo)圖[M].卜煜婷，譯.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2016.

[2]東尼·博贊，克里斯·格里菲斯.思維導(dǎo)圖實踐版[M].卜煜婷，譯.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2016.

[3]周國宏.基于思維導(dǎo)圖的在線備課系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2015.

[4]張銀.淺談對PBL的研究與思考 [J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2004,14(3)：53-56.

[5]李莉，趙莉.運用思維導(dǎo)圖培養(yǎng)本科護(hù)生自主學(xué)習(xí)能力的研究[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2016,26(9)：89-92.

[6]趙佳娜.思維導(dǎo)圖在認(rèn)知結(jié)構(gòu)建構(gòu)中應(yīng)用模式研究——以大學(xué)基礎(chǔ)英語實踐課為例[J].中國電化教育，2014,(6)：121-126.

[7]臺宏達(dá).基于思維導(dǎo)圖的PBL教學(xué)模數(shù)研究與實踐[J].軟件導(dǎo)刊, 2016,15(2)：185-188.

G424

A

1007-7359（2016）06-0046-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.06.017

山西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（編號：2016017）。

劉晉艷（1981-），女，博士研究生，講師，主要研究方向：結(jié)構(gòu)工程。