新工科背景下思维导图在“混凝土结构基本原理”课程中的应用

摘要：“混凝土结构基本原理”是高等院校工科土木工程专业开设的一门核心专业必修课。基于“混凝土结构基本原理”课程中存在的符号、公式、假定多、记不住、理解难等特点，并结合学院学生基础薄弱差、自主学习能力较差等实际情况，在新工科背景下开展“混凝土结构基本原理”教学改革。以钢筋混凝土受弯构件正截面承载力章节为例，在其课程教学的三个不同阶段融入思维导图中，探索了思维导图在锻炼和提升学生的逻辑思维、构建知识脉络体系和培养学生自主学习能力中的应用，充分调动学生学习的积极性，并在实践中取得良好的教学成效。

关键词：新工科；混凝土结构基本原理；思维导图

历经三场重大战略性会议，教育部在2017年正式启动了“新工科”项目，其核心思想以思维创新、机制创新、学科交叉与融合为手段，推进新工科专业结构的调整。提升人才培养的质量，支撑新时期产业革命与经济发展需要的高质量人才［13］。因此，在新工科大环境下，培养和造就出一批卓越工程科学技术人才具备创新精神、创新能力的复合型能力，是每一个工科专业建设的重要目的［4］。同时，对各个专业的课程建设也提出了新的要求与措施。高校教师在教学过程中，如何融入新的教学方法，探索适合不同专业特点的培养模式、培养具有多学科融合的复合型人才的改革已经迫在眉睫。

思维导图是近几年在高等教育教学中逐渐被采用的一种辅助教学方法。尤其是在典型的工程类高校中，专业课程的理论性和逻辑性较强，知识覆盖面广、内容难以理解，各专业课程之间存在着很明显的相辅相成的关系［5］。因此，在工程类院校UeWI/nqpbW2XfCThwPyp3XxQdXXx8vSY86S+cBQXVL4=中，思维导图教学方法具有广阔的应用前景。

1思维导图的优势

1.1思维导图有助于增强记忆是一种创新性思维的关键工具

思维导图是由TonyBuzan于20世纪60年代末创建的一种类似于人类大脑的放射性思维模式，可将不同形式内容与结构图像联系起来，形成结构图形式的思维可视化、结构化、模式化的思维工具［6］。思维导图始于一个思维点，如同树干，各个分支是向外生长出的多根树枝，每根树枝向外发散，以放射性的方式建立链接。简而言之，思维导图可将各类信息建立链接，从而可提高学生的对知识的综合性分析，思考规划以及总结等高阶性思维技能。因此，思维导图是一种既有助于增强记忆又具有创造性思维的关键工具。

1.2思维导图是一种新颖创新性的辅助教学工具

思维导图已被广泛应用在文化、商业、行政、教育等各个领域，具有集点集Dls1FtCVjDZHEyEw6W+tOSExGYFPUE8YWdLkA/FlExE=中、主干发散、内容明了、层次分明、边学边做和不断完善等特点。因此，自其被创建以来被。通过各类培训查询，发现越来越多的教育者在教学过程中开始使用思维导图作为辅助的教学工具［7，8］。利用思维导图作为教学工具，学生对已学知识点内容明了，层次清晰，将学习重点放在关键知识点上，提高学生的学习效率。与此同时，关键知识点之间的链接会启发学生进行独立主动思考，培养学生创新意识，激发学生发散性思维的能力。在教学过程中运用思维导图，可以很好地总结归纳所学知识，帮助学生建立整体的知识体系从而加深记忆和理解，同时通过增强发散性思维来提高使用者的创新能力。

2混凝土结构基本原理课程存在问题

“混凝土结构基本原理”对于土木工程专业的学生来说，它既是一门专业基础课程，也是一门核心课程。该课程的总目标旨在培养从事建筑工程设计、施工、监理等一线工作的高技术应用型人才［9］。其中，该课程的知识目标是使学生了解和掌握基本的概念和原则、掌握常用钢筋混凝土构件的承载力与变形的计算与分析方法、熟悉各个构件相关的构造措施；能力目标：使学生能够运用本课程所学到的有关混凝土结构的理论知识解决实际工程中的复杂问题的能力；其价值目标是培养出一批在工程领域内，理解并遵守职业伦理，承担社会责任，且具备终身学习能力，能够适应行业未来发展的工程应用型人才。这门课程的前续课程包括高等数学、理论力学、材料力学、结构力学、土木工程材料等课程。同时，它也是混凝土结构设计、建筑工程结构抗震、毕业设计和注册结构工程师考核相关专业课程的前续课程。这门学科集理论性、综合性、实验性和实践性于一体，所涵盖的知识点范围覆盖广泛、理解难度高，以定义多、符号多、系数多、理论基本假定多、计算公式多、构造要求多和语言内容叙述多为主要特征［10］。然而，在实际教学中，由于学生缺乏实践经验、力学知识生疏，课程学时有限，使得该门课程教学质量尚需提高。为此，为了解决此困境，课题组教师试图将思维导图融入“混凝土结构基本原理”的课堂教学之中，利用思维导图法对所要讲授的章节的知识点进行归纳，列出框架简图，让同学们能够对所讲章节的知识链有一个比较清楚的理解，并且能够在脑海中构建一个概念地图，并且利用图表中的层次关系来构建知识与知识的内部关联，从而达到既增强学习效果，又锻炼学生的逻辑思维能力的目的。

3学科思维导图在混凝土结构基本原理课程教学中的应用分析

3.1课前导学中的应用

在每学期的第一堂课，教师通过图1所示的“混凝土结构基本原理”课程学科思维导图，使同学们从宏观上了解到“混凝土结构基本原理”课程的全部内容，并且明确哪些章节是重点内容，哪些章节是难点内容，各个章节的知识之间的层次关系如何，使学生构建本门课程知识框架，在今后的学习中把握核心脉络。

3.2课堂教学中的应用

在新工科背景下，学生不仅需要具备扎实的专业知识，也要具备利用掌握的专业知识解决工程中的复杂问题的能力，还要具备创新创业精神，跨学科交叉融合的意识、自主终身学习的意识以及家国情怀。因此，课堂教学是培养新工科人才的最关键的一个环节，课堂的教学质量直接影响到学生的学习效果。在每章内容导入之前或每节课导入之前，教师都应向学生们先展示思维导图。教师使用思维导图，构建整个章节的知识框架，利用简洁的线条，串联各个散乱的知识点便于学生掌握本章的重难点，厘清学习思路，教学内容清晰明了，激发学生的学习激情。以混凝土结构基本原理中第3章的钢筋混凝土受弯构件正截面承载力为例进行说明。本章分7节内容阐述了单筋矩形截面、双筋矩形截面以及T形截面的承载力计算。每类截面类型的承载力计算思路通过思维导图层层展开、依次递进地一一罗列出来，使知识更加有条理性和层次性，便于学生构建本章知识框架把握核心脉络，厘清知识逻辑，提高学生的整体思维。“钢筋混凝土受弯构件正截面承载力”思维导图如图2所示。

3.3课后复习中的应用

在每节课或每章节结束后，为了了解学生对本节知识的掌握情况以及帮助学生加深、加快对知识的理解和消化，教师要求学生绘制本章节的学科思维导图；同时，学生通过自己绘制学科思维导图，利用简洁的线条，有条理地对相关联的知识进行整合分析，让看似散乱的知识点形成有机的统一，构建知识网络，层层递进，厘清思路，及时查缺补漏，对难以记忆和理解的公式、原理等知识点进行目标导向性的复习。教师在备课的过程中应着眼整个教学大纲、归纳总结前后知识之间的联系，理论与实践、思政融合绘制学科思维导图，在课堂上讲授过程中呈现给学生，使学生的理论知识系统化以及学习思路清晰化；学生在课后复习中，根据自己所掌握和理解的情况绘制思维导图，并与教师绘制的学科思维导图做对比，查找知识点的疏漏，从而提高自己的学习能力。针对T形截面受弯构件正截面承载力计算基本公式的应用这一小的知识点绘制思维导图，如图3所示。

结语

新工科时代背景下要求大学生扎实地掌握专业基础知识，活学活用，并且要具备跨专业思考、多学科融合、综合运用各专业知识解决问题的能力。为了改善教学效果，增强学生知识体系构建、知识综合应用、问题现象分析的能力，本文提出了思维导图在混凝土结构基本原理课程中的教学方法。本文以“钢筋混凝土受弯构件正截面承载力”为例，将思维导图融入课前导学，帮助学生构建课程知识框架，把握核心脉络；以“钢筋混凝土受弯构件正截面承载力”为例，将思维导图融入课堂教学中，帮助学生重构教学内容，厘清学习思路，容易记忆理解；以“T形截面基本公式应用”为例，将思维导图融入课后复习中，帮助学生查缺补漏，培养自主学习的能力。在整个教学过程中，充分发挥思维导图的优势进行针对性地、以目标导向性为原则地教学，使知识以思维导图框架的形式贯穿学生的学习全过程，激发了学生的学习热情，提升了学生的逻辑性和思维能力，培养了学生的自主学习、善于思考的能力，为学生后续专业课程学习以及培养符合时代发展要求的新工科人才奠定基础。

参考文献：

［1］王淑坤，王金龙，李学光.新工科背景下地方高校应用型人才培养模式初探［J］.大学教育，2019（10）：2022.

［2］朱丹实，吕艳芳，白凤翎，等.基于新工科食品人才培养的“微生物学”课程群建设探索与实践［J］.农产品加工，2019（8）：106109.

［3］赵莉.新工科背景下PR软件的非线性教学［J］.辽宁工业大学学报（社会科学版），2019，21（4）：131133.

［4］周昊，周明熙，许佳诺，等.基于虚实结合的新能源专业实践教学体系构建与应用［J］.中国电力教育，2020（04）：5154.

［5］辛丙靖，李鹏，罗力莎，等.融合思维导图的新型高效教学方法研究［J］.吉林化工学院学报，2021，38（08）：1517+53.

［6］何倩，赵艳芳，吴骋，等.思维导图在医学统计学教学中的应用［J］.大学教育，2013（7）：2627.

［7］吕会茹，李姣锋，何静辉.思维导图在生物化学教学中的应用［J］.卫生职业教育，2020，38（5）：5457.

［8］彭用华，张平，俞小敏，等.思维导图结合PBL在肾内科临床见习带教中的应用［J］.继续医学教育，2018，32（6）：3436.

［9］李泽深，王伟，梁超锋.基于超星学习通的混合式教学模式在混凝土结构基本原理课程中的应用研究［J］.西部素质教育，2022，8（13）：124126.

［10］汤永净，管林波，吴竞，等.新工科背景下应用型高校课程改革探讨——以混凝土结构基本原理课程为例［J］.高等建筑教育，2022，31（04）：2430.

作者简介：李红佳（1995—），女，汉族，河北唐山人，硕士，助教，研究方向：土木工程课程教学研究。