思维导图结合微课在医用物理学教学中的应用

冼慧敏，陈昭喜

(广州中医药大学医学信息工程学院，广东 广州 510006)

医用物理学是高等中医药院校医学信息工程、临床医学、中医学、眼视光学专业重要的一门核心基础必修课，其理论知识及应用贯穿于专业培养学习的各个阶段，是后续医学专业课程的基础。在实际教学过程中，发现医学类专业学生的理科基础和创新思维能力参差不齐，很多学生表示物理学概念抽象、内容复杂，因思维方式差异化难以掌握其逻辑关系，容易对课程失去学习兴趣，产生畏难情绪[1-2]。根据学生反映，在平时教师课堂讲授时，似乎大部分知识点都能听懂，但是一到课后做题时容易出现公式混乱、理解模糊、无从下手的情况。因此，如何有效帮助学生对杂乱无序的知识点进行整合，构建逻辑分明的物理学知识网络，是教师亟待解决的问题。

近年来，随着信息技术与教育的全面深度融合，“微课”教学逐步进入高校课堂，改革了传统课堂模式，便于学生利用信息化手段主动学习、自主学习、合作学习。但是，微课主要挑选某一细化侧重的知识点进行制作，具有“短、小、精、悍”的特点，这就使得原本逻辑性强的物理学科知识出现碎片化，割裂了各知识点的关联，不利于学生对知识体系的整体掌握，容易导致知识碎片化和理解浅显化等问题[3]。而思维导图能清晰展示总体知识网络及各知识点之间的关联性，不仅可以实现知识点的整合，还可借助图示及网状结构对知识构建具有可视化作用，利于培养学生的逻辑思维能力，恰巧能弥补微课的不足[4-9]。本文以《医用物理学》课程微课建设为例，基于思维导图进行课程微课教学设计，将思维导图融入微课课程教学中，合理优化教学过程，完善教学设计，旨在提高医用物理学的教学效果，锻炼学生的知识创新能力。

1 思维导图结合微课的混合式教学模式

思维导图结合微课是一种新型的混合式教学模式，微课具有将颗粒化的知识点加以重点学习的优点，而思维导图能充分锻炼学生的思维发散能力，并通过图形呈现知识点网络，二者互融互补，是协同提高学生的学习效率和质量的有效手段。本研究采用的思维导图结合微课的混合式教学模式见图1，该模式以“学生”为主体、以“教师”为引导，具体实施基于“课前导学”“课中实施”“课后评价”三个关键教学环节，每个阶段均可以基于思维导图进行展开，思维导图既是“知识树”也是“问题树”。

图1 思维导图结合微课的混合式教学模式

下面以《医用物理学》“流体的运动”教学为例，对思维导图结合微课的混合式教学课前导学、课中实施及课后评价三个教学环节进行详细阐述。

1.1 课前导学

课前导学是学生预习的重要环节，是提高学生自主学习技能的有效途径。在本环节中，教师做好“引导者”，构建导学教学设计及资源，利用导学问题引导学生将新知识的学习进行前移，辅助学生进行前置性学习。

1.1.1 教师录制微课视频

为了提高教学效果，教师课前根据学情分析进行教学设计，根据教学目标设计教学内容，立足知识点提前录制碎片化的微课视频，用于后续提供学生开展自主线上学习。基于物理学的学科特点，教师利用MindMaster思维导图绘制软件，绘制思维导图(见图2)，将本章节的知识点简图嵌入微课导学部分，供学生了解即将学习的知识点，学生在教师的“引导”下自主预习，提前掌握知识脉络。

图2 流体的运动章节导学思维导图

1.1.2 教师发布导学任务

教师通过雨课堂的“群发布”功能向学生推送导学思维导图和自主学习任务单，包含如“什么是流体？”“流体具有什么特性？什么流体可以看成理想流体？”“实际流体的流动有什么特点和规律呢？”等细化的3～4个具体问题、学前困惑指导及预习建议的内容。

1.1.3 学生自主课前学习

从学生角度，在课前导学环节中进行预览知识点，确定不了解的难点疑点，利用导学思维导图及微课资源初步学习，了解知识体系。图2是流体的运动章节的导学思维导图，教师提前对每个二级标题知识点进行核心知识点微课视频录制。微课设计中，导学部分融入章节思维导图，使学生从章节开篇做到心中有“图”可寻，了解每一个章节的学习就是填写一张思维导图的过程。学习过程中利用思维导图将碎片化的微课知识点一环接一环，层层铺开，以点带面，有助于学生构建完整的知识框架。例如：学生在课前导学中，整体掌握从“理想流体”模型到“实际流体”流动规律探究的思路，微课中完成理想流体的定义及流动特点的学习内容，初学理想流体的伯努利方程的推导，初步掌握基础知识点，以便进入下一步的学习。

1.2 课中实施

课中实施是整个课堂教学中的核心环节，构建活跃、有效的教学课堂需要师生双方的高度参与。从教师的“教”来看，教师根据课程教学大纲教学内容进行相应教学设计。以《医用物理学》“流体的运动”一节40 min课堂为例，设计主要包含四部分：①课堂导入(5～10 min)：教师明确具体教学要求、重点与难点内容。②学生进行微课学习(5～10 min)：根据“雨课堂”发布的微课资源完成线上学习。③教学重难点讲解(15 min):教师根据重点难点内容进行深度讲解，通过思维导图简单扼要地展示核心内容，有侧重地挖掘知识点之间的内在关联(见图3)，助力知识体系的重塑构建，引导学生注重关键知识点之间的内在逻辑关系，避免学生学习出现碎片化和理解浅显化。④学习小组讨论及提问(5～10 min)：教师根据医学案例提问，如“颈动脉狭窄患者临床上采集最有效简单的治疗方案有哪些？理论依据是什么？”的讨论主题，以任务为驱动，激发小组学生之间讨论，互相提问交流。教师课堂中关注小组之间的讨论进展及讨论结果，进行点评并结合思维导图小结，布置课后细化思维导图的任务，驱动学习小组自主开展课堂小结。

图3 流体的运动章节知识点关联思维导图

从学生的“学”来看，学生在教师精心设计的课堂中完成“微课浅学”“讲解再学”“讨论释疑”“绘图巩固”等分层次、多维度学习环节，逐渐从低阶学习活动过渡到高阶学习活动中，突破重点、难点内容，针对性解决知识疑点，使学生进一步熟悉及掌握知识体系。学生在教师的引导调整帮助下，联结新旧知识，绘制详细的基于个人理解的思维导图，促进主动完成知识建构的学习过程。

1.3 课后评价

课后评价反馈环节中，教师通过雨课堂、慕课堂等在线教学工具发布课后测验与课程评价任务，学生在限定时间完成在线测试并提交。教师及时查看学生完成课后练习测评情况，将是否认真完成测评、参与课后讨论题等纳入形成性评价，并及时通过学生提交的课程评价结果获得教学反馈。课程内容总结复习阶段，教师通过引导学生绘制详细的思维导图，通过绘图任务使学生明确知识点之间的联系，达到加深强化关联的作用。绘制形式多样化的思维导图时，学生需要左脑对所学内容进行理解加工，另一方面需要右脑的形象思维、图形处理功能，左右脑相互协同，更利于知识点的深刻理解，增强知识点的长期记忆。部分学生在绘制思维导图时，插入关键图片，不仅可以让思维导图更美观、多样，也便于理解抽象的物理过程。经过一两年的教学实践，从课后评价结果反馈教学中应该注意以下几个问题:①课前导学思维导图应给学生留有一定的发挥空间，这样才能实现提高学生课堂参与度的初衷，避免“填鸭式”“满堂灌”;②学生自身学习习惯和学习信念在一定程度上影响思维导图的教学效果，教学中应注意在潜移默化中培养学生的自主探索的欲望，逐步培养医学院校学生的理想信念，为长远的职业生涯道路建立信心；③部分学生制作的思维导图直接照搬书上文字表述，缺乏图式关联，难以达到理清思路的目的。教学中应引导学生意识到思维导图是经过自己理解消化后的“加工艺术品”，是在提炼关键信息、融合图文的基础进行加工的，兼顾专业性和艺术性；④课程期末复习期间学生不能过分依赖思维导图，容易忽略细节及概念。复习过程中，教师应引导学生利用思维导图掌握主干，重点结合微课及书本进行完善细节知识点的复习。

2 思维导图融合微课在医用物理学教学中的应用优势

2.1 应用思维导图，科学规划课堂教学内容

通过录制碎片化微课与绘制系统化思维导图相结合，有效促进教师科学系统化规划教学内容，有效持续提升课程教学质量。课程规范的“解构-建构说”本质强调的是教师自身变革的挑战，意味着对我们的教师提出更高的要求[10]。医用物理学的内容包括流体动力学、分子物理学、静电场、电磁现象、波动光学和X射线及其医学应用等部分。每个章节知识点之间并非简单的并列、渐进的关系，它们是相互独立又相互有联系[11]。因此，借鉴“解构-建构说”，教师备课过程中，需要先“吃透”教材、“解构”教材——即把握教材知识点整体结构，才能通过微课录制和导学思维导图的设计完成重新“建构”过程，促使教师对课堂教学内容进行有效规划与合理设计，兼顾各个章节之间的关联度，从而突出教学重点难点内容。每一次的教学活动都是一次思维碰撞交流。教师在系统化教学设计思维视觉下科学规划课堂教学内容，帮助学生建立从零到整的思维方式，从而使学生具备从整体上去把握利用物理学思维解决实际问题的能力，获得知识信息素养和信息能力的提升。

2.2 应用思维导图，有效创新自我学习方法

思维导图的应用可以促进知识可视化和知识建构过程，促进学生高阶思维活动的培养，有效创新自我学习方法。美国著名教育心理学家本杰明·布鲁姆提出认知过程可分为从低到高的六个维度：记忆、理解、应用、分析、评价和创造[12]。传统物理学基础课堂教学主要停留在帮助学生理解和记忆等低维度学习目标，常规的大班授教师课中难以兼顾学生个性化和差异化进行辅导。本研究采用的思维导图引导式教学，课前导学阶段让学生根据个性化节奏完成自主学习，完成了“记忆、理解”的低维度学习活动；课中实施阶段通过“微课浅学”“讲解再学”“讨论释疑”“绘图巩固”四个环节，重点实现对知识的内化拓展，体现了向“应用、分析”和“评价、创造”的高阶维度学习活动的转变，有效融入了“深度学习”教育理念。直观、形象的思维导图可以帮助学生理解抽象的物理公式，建立起物理学思维，激发学生的主动学习意识[13-14]。学生课堂及课后只需要记录一些关键词汇提炼自己的思考过程，借助MindMaster、XMind、幕布等思维导图绘制软件完成思维导图，也可以通过手绘完成思维导图，梳理一份逻辑清晰的学习笔记。这一过程有利于培养学生的自主学习能力、应用能力、迁移能力和创新能力，为后面其余专业课程的学习奠定坚实的基础。

2.3 应用思维导图，任务驱动促进深度学习

现有的微课程设计中，教师往往考虑的是将制作好的微课视频资源推送给学习者作为辅助学习资源，却很少跟踪和重点关注学习者的真实需求以及课前、课后学生的自学情况[3-15]。本研究在微课教学及课堂实施中，立足环环相扣的碎片化知识点，融合新颖的思维导图教学工具，以任务驱动的手段，进一步提高学生的学习兴趣和课堂参与度。学生在“完成思维导图任务”的基础上进一步促进学习者进入深度学习，让学生在“微课浅显化学习”模式下进行“思维导图深度学习”。在应用实践初期，部分学生反馈自主学习后个人理解较为片面，与同伴学习交流少容易出现理解脱节，对知识点的逻辑关系模糊等问题。基于此反馈，教师不断反思，结合循序渐进的思维导图任务进行了教学方案的修正，鼓励并引导学生分解学习任务，并通过在线教学平台、微信答疑群等讨论区，营造学生提问、交流的互助学习氛围。学生在零散知识点的微课视频学习之后，通过图文并茂的思维导图方式进行复习总结，具有一定的灵活性。基于任务驱动合适布置学生完成章节思维导图，这一深度学习的过程有助于加深理解和记忆，达到很好的复习效果。同时，学生也可以利用思维导图，自主迁移至其他单元的总结，甚至迁移学习至其他专业课程中。思维导图的图文趣味性、灵活多变性使得学生的逻辑思维和创新思维能力无形中得到有效的锻炼。

3 结语

在中医药院校物理学微课教学中运用思维导图辅助教学，有助于帮助学生有效构建物理知识网络，让学生在“微课浅显化学习”模式下进行“思维导图深度学习”。通过整合思维导图和微课的优势优化课堂教学过程，分析思维导图结合微课在医用物理学教学中的应用优势，逐步完善教学模式及教学设计，有效地促进了学生对知识点进行系统化比较和纵横联系，有利于学生物理学逻辑思维和自主学习能力的培养，提高了中医药院校医用物理学的教学质量。在此后的教学实践中，授课教师将会收集学生绘制的优秀思维导图，进一步构建在线思维导图资源库，为学生提供一个集上传、完善、借鉴、开放功能于一体的深度学习平台。