思维引导技术在少学时工科教学中的应用

李吉辉 涂亚楠 王卫东 黄波 马力强 孙美洁

[摘 要] 基于我国高等院校普遍对本科生专业课程缩减学时的现状，结合专业转型发展建设对工程类本科生专业教学的要求，通过对思维引导技术在少学时教学背景下教师的教和学生的学两个方面的现实意义、实施方法和效果进行探讨，以期探索出以矿物加工工程专业为代表的工科专业教学要求的思维引导教学体系，以辅助教师优化教学设计、课堂讲授与课后总结过程，增强学生分析、梳理和自学新知识的能力，提升教与学的综合效果。

[关键词] 思维引导;少学时;工科教学;专业课程

[作者简介] 李吉辉，中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院教师。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）19-0247-03    [收稿日期] 2020-01-15

一、少學时本科专业课程教学面临的困境

目前，如何处理好较少的授课学时安排和繁多的教学内容之间的矛盾，利用专业教学所具有的特点培养出高素质的工程学科人才，是摆在广大教育者面前一项艰巨而又繁重的任务。教学大纲的制定、教学方法和教学手段的选择成为教学过程中的重点和难点。

教学时间的压缩和讲授内容丰富要求的矛盾，给授课教师和学生都带来了巨大的挑战。以笔者所讲授的《选矿流体机械》为例，高等院校的教学大纲中一般安排48～64个学时，而中国矿业大学矿物加工工程专业只安排了24个理论学时，而教学内容涉及知识点多且繁杂、理论性强，内容抽象，加之课程公式繁多，理论推导复杂，记忆难的特点。对于矿业类本科学生，要在有限的时间内吸收并消化如此多的知识显得任务繁重，增加了学生的畏难情绪。同时，这也导致教师很难合理安排时间。具体对于授课教师，面对课程本身学时减少存在的困境和工程类高校转型发展的建设要求[1]，如何在较少的教学学时内实现课程教学目标，这就需要广大教师开拓创新，采用探究式的教学方式[2]。

思维导图作为一种教学工具已被逐步应用于教育、医疗和职业培训等多个领域[3，4]。笔者通过教学实践，探索了思维引导技术在少学时工科课程教学过程中的应用，以完善教学手段，培养学生的逻辑思维能力，引导学生积极思考、自主学习，自发构建知识点的内在逻辑构架，进行启发式教学。

二、什么是思维引导技术

在本科专业课程教学过程中，多媒体的使用极大提高了教师的展示丰富度和授课效果。然而，多媒体授课节奏较快，学生的注意力稍不集中就会导致思路跟不上，影响知识的连贯输入和学习积极性。这就要求教师及时引导学生，对整个知识框架从纵深方向的从属关系、横向的并列对比关系以及交叉关系进行梳理，对知识点所在位置和彼此联系建立清晰认识，从学科主干尺度理解知识逻辑。然而，传统的多媒体工具对思维引导设计不足，如果像某些PPT一样，为了能够清晰展示知识点所在知识框架中的位置，把一级标题、二级标题、三级标题甚至是四级标题首先在前几行列出，则整个PPT页面瞬间被占据了1/4的版面，真正留给正文的空间则所剩无几，这也得不偿失。所以，为了更好实现思维引导的目的，可以借助以思维导图为主要的专业工具来实现。

思维导图又称脑图、心智地图、脑力激荡图或思维地图等，是一种表达发散性思维的有效图形思维工具以及图像式思考辅助工具。主要由节点、连线、连接词3个基本要素构成。节点代表探索的问题、概念，包括一个中心节点和若干个相关的次级节点;节点之间以连线相连，代表各节点的关系[5]。具体而言，是使用一个中央关键词或想法引起形象化的构造和分类;以辐射线表达关联项目的逻辑关系。通过引导和记录学习者的思维过程，形成一个可视化的知识关系图[4]。

三、思维引导技术的实施

思维是贯穿学生学习过程的主线，思维能力的强弱是衡量一个人学习能力的重要标尺，因此我们应该把提高学生的思维能力作为教学的重要目标[6]。特别是对于少学时的工程专业课程而言，单纯的知识点记忆固然重要，培养学生挖掘知识点内在逻辑构架的思维能力更为重要，如综合概括能力、逻辑推理能力、联想能力等。

图文并茂的思维导图把形象思维与抽象思维结合起来，而其制作可以采用手绘和计算机软件设计等方法实现。与手绘方式相比，软件绘制更为简洁快速，更有吸引力。在制作思维导图过程中，需要教师明确学习目标，确立中心节点，再通过发散思维，逐级提出若干相关次级节点，通过答案的寻求过程，将知识点梳理、提炼、压缩，最终形成一个直观可视化的知识框架[7]。而对于教师来讲，要求教师具有较高的驾驭教材和课堂的能力，灵活发挥，促进教师教学能力的发展。学生沿此脉络学习，不仅促进了对基础知识、基本理论、技能的掌握、理解和记忆，还在不断思考、答疑解惑的过程中激发了学习兴趣和主动性，更能使学生发散思维，培养学生的创造力。

授课前、讲授中以及课堂总结环节均可以适时地引入思维导图。对教师而言，教师在课前教学设计中引入思维导图，一方面可以通过思维导图制作过程全面分析教学内容，构建知识框架，合理分配教学时间，掌控教学进程;另一方面也可以引导学生制作思维导图，激发学生的自主学习热情，且起到课前预习的作用。授课中图文并重的思维导图的运用，可以把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来。展示给同学们目前知识点所在整个知识框架的位置，与前后知识点的逻辑关系。但又不能过于频繁出现，否则会影响知识点的深入讲解。可以让教师更加合理、充分利用现有学时优化专业课程知识讲授进度，减轻上课赶时间的焦虑感。对学生而言，由于较全面了解知识构架，可以克服畏难情绪，能在有限的时间内掌握最基础、最重要的专业原理。在课堂总结或者课后复习环节利用思维导图，教师以节点为关键词进行全局概括，而同学们则可以“按图索骥”，寻找重点、难点以及自己未能充分掌握的知识点进行针对性复习。总体而言，在教与学的不同阶段，充分采用思维引导技术，有利于提高教师以整体教学目标为导向，进行具体知识点讲授设计和实施的能力，更有利于培养学生自主发现、认识和分析问题的能力，从而提升学生主动学习的兴趣和积极性。

思维导图的具体设计可以借助以下商业软件：MindMaster、Mindmanager、Xmind、iMindMap、FreeMind、MindMapper、NovaMind、亿图图示、百度脑图等。工科教学思维导图可以简洁、也可丰富，主要以展示知识构架为目的。以笔者为矿物加工工程专业本科生所讲授的《选矿流体机械》《计算机在矿物加工工程中的应用》——CAD设计部分为例，引入的思维导图示例见图1、图2。

如图1所示，为笔者讲授《选矿流体机械》中离心压缩机5大基本方程中连续方程时采用的风格简约的思维导图。从图中可以清晰地辨析出离心压缩机整个章节知识的层次结构，以及连续方程处于知识构架的位置，既可以帮助学生建立与其他知识点逻辑关系，又可以深入到具体知识点，进行深度学习。如图2所示，为笔者讲授《计算机在矿物加工工程中的应用》——CAD设计部分时采用的思维导图。其中心主题即为所要设计的图形，按照逆时针方向所辐射的第一级分支，即为设计目标图形的主要步骤及顺序，也就是主要框架，二级分支对每个步骤进行了分解，而三级以下分支则对每个步骤进行了详细指导说明。沿此思维导图，学生既能宏观掌握图形设计的总体思维逻辑，也可以获得绘图的具体方法。

四、结语

在当前高校纷纷增加通识教育课程，缩减专业课课程学时的背景下，充分利用思维引导工具，引导学生掌握知识点所在整个知识框架中的位置，明晰与其他知识点之间的逻辑关系显得尤为重要。思维引导技术就像给学生了一张知识地图，可以让学生既能深入思考具体学科知识点，又能随时把控知识结构，从全局了解知识点之间的逻辑关系，是很好的教学工具。

依据课程内容构建思维导图，将各个章节前后相关的内容串联起来，加强学生对知识的整体把握，由点到面全面理解。教师运用思维导图，可以通过图形将知识之间的复杂关系呈现出来，有助于教师理清教学思路，加强对教学内容的整体把握。并且，思维引导教学充分尊重学生的主体地位，教师在课堂起辅助引导作用，學生在教师的指导下进行主动思考、学习。所以，在教学中运用思维导图有助于提高课堂教学效率，提高教学质量。

本文仅以思维引导技术为例，力图倡导在教学中不断改进不断思考，为工程类高校少学时专业课教学探索更加合理有效的方法，建立更加完善并且具有新时代特色的教学技术体系。

参考文献

[1]黄波，徐宏祥，封萍，等.基于云桌面的矿物加工工程专业设计图库与设计规范的整合与应用[J].教育现代化，2018（44）：199-202.

[2]彭勇，徐瑞兰，江桂仙，等.应用型高校普通化学课程应对少学时问题的策略[J].西部素质教育，2019（19）：192-193.

[3]徐维祯，王燕，庄敏，等.思维导图引入医学微生物学教学的设计和思考[J].卫生职业教育，2020，38（2）：69-70.

[4]林文东，宋芹芹.我国思维导图十年研究概述[J].中国教育技术装备，2015（6）：109-110.

[5]东尼·博赞.思维导图：大脑使用说明书[M].北京：外语教学与研究出版社，2005.

[6]赵翠莲，王洪林，裴祥喜，等.少学时条件下提高大学物理课程教学质量的研究[J].内江科技，2018（9）：97-98.

[7]于淼，狄舒男，周妍妍，等.思维导图在中医基础理论教学中的应用[J].卫生职业教育，2019，37（22）：71-72.

The Application of Thought Guidance Technology in Engineering Teaching in Less School Hours

LI Ji-hui， TU Ya-nan， WANG Wei-dong， HUANG Bo， MA Li-qiang， SUN Mei-jie

[School of Chemistry and Environmental Engineering， China University of Mining and Technology（Beijing）， Beijing 100083， China]

Abstract：Based on the current situation of reducing the teaching time of undergraduate courses in colleges and universities in China， the paper discusses the practical significance， implementation methods， and effects of thought guidance technology in two aspects， namely， teacher's lecturing and students' learning against the background of shorter teaching hours. The aim of this study is to explore a thought guidance teaching system which accords with the requirements of engineering professional teaching represented by mineral processing engineering specialty， in order to assist teachers in optimizing teaching design， in classroom teaching， and in summarizing the process after class， to enhance students' ability of analyzing， combing and self-learning new knowledge， and to improve the comprehensive effect of teaching and learning.

Key words：thought guidance; less school hours; engineering teaching; professional courses