基于思維導(dǎo)圖的路基路面課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教學(xué)改革

李岳 蔡靖 郜佳琳 許崢

摘 要 以“路基路面工程”課程設(shè)計(jì)為案例，將思維導(dǎo)圖應(yīng)用于工程實(shí)踐教學(xué)模式信息化改革。引導(dǎo)學(xué)生建立基于發(fā)散性思維的多維度知識(shí)體系，對(duì)課設(shè)知識(shí)脈絡(luò)接受程度更高，對(duì)工程概念的理解也更加深刻。在學(xué)習(xí)和完善思維導(dǎo)圖過程中，學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題能力得到鍛煉，師生之間教學(xué)互動(dòng)應(yīng)用場景增加，學(xué)生教學(xué)活動(dòng)參與水平有明顯提高。在課程設(shè)計(jì)全過程樹立學(xué)生的主體地位，克服了以往單向知識(shí)灌輸和簡單設(shè)計(jì)模仿等弊端，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的深刻變革，符合應(yīng)用型工程技術(shù)人才培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞 思維導(dǎo)圖 路基路面 課程設(shè)計(jì) 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.03.048

Abstract Taking the course design of "Subgrade and Pavement Engineering" as a case， the mind map is applied to the information reform of engineering practice teaching mode. Guide students to establish a multi-dimensional knowledge system based on divergent thinking， which has a higher degree of acceptance of the knowledge of the course and a deeper understanding of the engineering concept. In the process of learning and perfecting the mind mapping， the students' ability to think and solve problems independently is exercised. The teaching interaction application between teachers and students is increased， and the level of participation in student teaching activities is significantly improved. In the whole process of curriculum design， the student's main position is established， which overcomes the shortcomings of one-way knowledge instillation and simple design imitation， and realizes profound changes to the traditional teaching mode， which is in line with the application-oriented engineering and technical personnel training goal.

Keywords mind map； roadbed pavement； course design； teaching reform

現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展為高等教育改革提供了新機(jī)遇，教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)方式正發(fā)生深刻變革。[1]當(dāng)前，學(xué)生面臨突出矛盾已經(jīng)由過去信息閉塞時(shí)代下的學(xué)習(xí)內(nèi)容不足轉(zhuǎn)變成為信息爆炸時(shí)代下的學(xué)習(xí)意愿不足。學(xué)生面對(duì)海量信息更多表現(xiàn)出來的是茫然無措，并不能自主地形成學(xué)習(xí)路徑。因此，確立學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，尊重認(rèn)知需要和規(guī)律，合理發(fā)揮教師引導(dǎo)作用，構(gòu)建“以學(xué)生為中心”的互動(dòng)式教學(xué)模式是目前教育信息化發(fā)展的主導(dǎo)方向。[2]對(duì)于應(yīng)用型工程技術(shù)人才培養(yǎng)，提高學(xué)生的專業(yè)認(rèn)識(shí)深度和實(shí)踐應(yīng)用能力具有深遠(yuǎn)意義。

《路基路面工程》課程設(shè)計(jì)是土木專業(yè)道路與橋梁方向的必修課程，是學(xué)生開展道路工程設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。[3]在傳統(tǒng)指導(dǎo)模式下主要存在三個(gè)方面的問題：（1）學(xué)生知識(shí)分布零散不成體系，按照課程章節(jié)條塊分割；（2）學(xué)生對(duì)公式原理和參數(shù)取值不求甚解，滿足于機(jī)械式的照搬套用；（3）將課設(shè)視作是教師推導(dǎo)過程的簡單模仿，高度依賴教材例題和網(wǎng)上電子模板，[4]錯(cuò)失工程思維和實(shí)踐能力培養(yǎng)的根本目標(biāo)。

以此為案例，本文將思維導(dǎo)圖應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)模式信息化改革，為學(xué)生理順課程知識(shí)體系和知識(shí)銜接，明確設(shè)計(jì)邏輯和計(jì)算流程，樹立科學(xué)有效的學(xué)習(xí)路徑和思考習(xí)慣，改善工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力培養(yǎng)效果。

1 基于思維導(dǎo)圖的教學(xué)設(shè)計(jì)

1.1 關(guān)于思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖工具（Mind Map）于上世紀(jì)70年代由英國著名心理學(xué)家托尼·巴贊提出，是一種全方位的可視化思維學(xué)習(xí)工具。思維導(dǎo)圖以圖形化方式分層級(jí)展現(xiàn)知識(shí)圖譜體系及其內(nèi)在邏輯，為學(xué)生提供明確直觀的知識(shí)學(xué)習(xí)路徑。利用人們讀取圖形圖像能力遠(yuǎn)高于文字的特點(diǎn)，幫助學(xué)生加深知識(shí)理解和長期記憶。[5]相關(guān)研究表明，思維導(dǎo)圖對(duì)于一般理論教學(xué)中的“理解性記憶”幫助有限，但對(duì)于知識(shí)實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)改善效果明顯，[6]因而適用于本課程教學(xué)改革。

本文選取百度腦圖軟件作為教學(xué)改革平臺(tái)，其優(yōu)勢(shì)在于：（1）軟件操作簡單培訓(xùn)成本低；（2）導(dǎo)圖云端存儲(chǔ)便于師生協(xié)同工作；（3）導(dǎo)圖輸出形式多樣節(jié)約編輯格式時(shí)間。

1.2 導(dǎo)圖設(shè)計(jì)思想

任務(wù)書下達(dá)是所有工程實(shí)踐類課程的第一階段。就本課程而言，任務(wù)書中包含了公路所在地區(qū)的自然環(huán)境、水文地質(zhì)和交通量增長率等眾多參數(shù)，學(xué)生難以快速消化吸收，對(duì)此教師首先給出思維導(dǎo)圖的整體框架（圖1）。

如圖1，圍繞課設(shè)任務(wù)中心主題將其分解成為六個(gè)獨(dú)立模塊；通過模塊編號(hào)指引基本設(shè)計(jì)流程，通過任務(wù)圖例標(biāo)記設(shè)計(jì)完成度；使學(xué)生在任務(wù)開始時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)難度和工作量分布有充分了解，避免后期趕工和爛尾等情況的發(fā)生。在各個(gè)模塊內(nèi)部，根據(jù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和任務(wù)需要展開思維導(dǎo)圖子圖，以某個(gè)核心概念、公式或計(jì)算流程為“中心主題”組織知識(shí)圖譜。各個(gè)模塊與總體框架通過超鏈接方式形成整體，避免單一導(dǎo)圖過大不便查看和無法打印輸出等弊端。

在課程設(shè)計(jì)第二階段（即實(shí)施階段），教師無需給出各個(gè)模塊思維導(dǎo)圖全貌，而應(yīng)為學(xué)生留出必要的思考空間，通過教師設(shè)計(jì)的多個(gè)研究問題，指導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與完善思維導(dǎo)圖。從以往學(xué)生對(duì)教師教學(xué)思想的簡單模仿過程，逐漸過渡到以學(xué)生為主體的知識(shí)體系梳理過程。由指導(dǎo)教師編制的較完備的思維導(dǎo)圖可用于課程設(shè)計(jì)最終階段，作為學(xué)生設(shè)計(jì)成果檢查和學(xué)習(xí)效果考核的依據(jù)。

2 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)實(shí)例

以陡坡路堤穩(wěn)定性問題為例，說明應(yīng)用思維導(dǎo)圖指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)流程（圖2）。該問題屬于支擋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)模塊，其前序知識(shí)為一般邊坡的穩(wěn)定性分析，學(xué)生已經(jīng)在“土力學(xué)”課程中掌握了相關(guān)基本理論，其后續(xù)知識(shí)為重力式擋土墻設(shè)計(jì)方法，后續(xù)知識(shí)為重力式擋土墻設(shè)計(jì)方法，基本概念和驗(yàn)算要求已在“基礎(chǔ)工程”課程中有充分講解，舊知識(shí)點(diǎn)在本設(shè)計(jì)模塊中占據(jù)主要地位，思維導(dǎo)圖在本模塊中主要發(fā)揮“知識(shí)銜接”作用。

對(duì)于舊知識(shí)點(diǎn)，要求學(xué)生根據(jù)給定的二級(jí)目錄復(fù)習(xí)回顧，將原有知識(shí)分類并填充至思維導(dǎo)圖中。對(duì)于新知識(shí)點(diǎn)按照預(yù)設(shè)研究問題展開，通過問題1明確陡坡路堤定義，查閱任務(wù)書中地質(zhì)資料判別滑動(dòng)面可能發(fā)生位置；通過問題2理解直線滑動(dòng)面驗(yàn)算公式，認(rèn)清其屬于經(jīng)典邊坡穩(wěn)定分析的一類特殊情況，建立新舊知識(shí)聯(lián)系；在問題3中要求逐條列出折線型邊坡滑動(dòng)面驗(yàn)算流程，并將計(jì)算公式附錄在后面。通過問題4引導(dǎo)學(xué)生思考剩余下滑力的計(jì)算用途和工程意義，并給出設(shè)計(jì)簡圖。思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生將已知的基礎(chǔ)理論與路基設(shè)計(jì)應(yīng)用場景聯(lián)系起來，對(duì)本設(shè)計(jì)模塊形成完整的知識(shí)框架和設(shè)計(jì)思路。

3 指導(dǎo)效果分析

3.1 知識(shí)體系與能力培養(yǎng)

從實(shí)施效果來看，思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生改變以往“照貓畫虎”的線性思維模式，建立起基于發(fā)散性思維的多維度知識(shí)體系，形成符合自己認(rèn)知規(guī)律的知識(shí)圖譜，教學(xué)互動(dòng)和參與水平明顯提高。與教師直接給出標(biāo)準(zhǔn)答案（包括思維導(dǎo)圖本身）的方式相比，學(xué)生對(duì)整個(gè)知識(shí)脈絡(luò)的接受程度更高，理解也更加深刻。學(xué)生在參與完善思維導(dǎo)圖的過程中充分鍛煉了他們從抽象概念到工程意義的理解能力，從計(jì)算公式到設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用能力，從發(fā)現(xiàn)問題到尋找答案的求知能力。學(xué)生始終處于課程設(shè)計(jì)活動(dòng)的主體地位，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的深刻變革。

3.2 基于問題的教學(xué)法結(jié)合

教師給出的預(yù)設(shè)問題對(duì)思維導(dǎo)圖的實(shí)施過程緊密結(jié)合，從多個(gè)角度對(duì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)產(chǎn)生了深刻影響。在設(shè)計(jì)開始階段研究問題是學(xué)生梳理舊知識(shí)體系并層層展開的依據(jù)，也是學(xué)生理解新知識(shí)探尋問題本質(zhì)的線索。在設(shè)計(jì)實(shí)施階段研究問題是教師檢查學(xué)生設(shè)計(jì)進(jìn)度的參照，教師指導(dǎo)工作更加有針對(duì)性，以討論為主的互動(dòng)教學(xué)得以展開。在設(shè)計(jì)總結(jié)階段，研究問題又是教師考核學(xué)生設(shè)計(jì)成果的依據(jù)，作為計(jì)算書和圖紙資料的補(bǔ)充，學(xué)生提交的思維導(dǎo)圖可幫助指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生的認(rèn)識(shí)深度和重視程度進(jìn)行評(píng)估，不斷改進(jìn)教學(xué)方案和研究問題設(shè)計(jì)。

4 總結(jié)

運(yùn)用思維導(dǎo)圖信息化手段開展“路基路面工程”課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式改革，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與完善知識(shí)體系，鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題能力。著力解決傳統(tǒng)教學(xué)模式下的單向灌輸和機(jī)械模仿等問題，確立學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，增加師生間教學(xué)互動(dòng)應(yīng)用場景，學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)深度和參與水平顯著提高，符合應(yīng)用型工程技術(shù)人才培養(yǎng)目標(biāo)。通過思維導(dǎo)圖與基于問題的教學(xué)法的充分結(jié)合，對(duì)工程實(shí)踐類課程適用性較好，值得進(jìn)一步推廣。

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