| 标题 | 基于思维导图的路基路面课程设计指导教学改革 |
| 范文 | 李岳 蔡靖 郜佳琳 许峥 摘 要 以“路基路面工程”课程设计为案例，将思维导图应用于工程实践教学模式信息化改革。引导学生建立基于发散性思维的多维度知识体系，对课设知识脉络接受程度更高，对工程概念的理解也更加深刻。在学习和完善思维导图过程中，学生独立思考和解决问题能力得到锻炼，师生之间教学互动应用场景增加，学生教学活动参与水平有明显提高。在课程设计全过程树立学生的主体地位，克服了以往单向知识灌输和简单设计模仿等弊端，实现了对传统教学模式的深刻变革，符合应用型工程技术人才培养目标。 关键词 思维导图 路基路面 课程设计 教学改革 中图分类号：G424 文献标识码：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 现代信息技术快速发展为高等教育改革提供了新机遇，教师教学和学生学习方式正发生深刻变革。[1]当前，学生面临突出矛盾已经由过去信息闭塞时代下的学习内容不足转变成为信息爆炸时代下的学习意愿不足。学生面对海量信息更多表现出来的是茫然无措，并不能自主地形成学习路径。因此，确立学生的学习主体地位，尊重认知需要和规律，合理发挥教师引导作用，构建“以学生为中心”的互动式教学模式是目前教育信息化发展的主导方向。[2]对于应用型工程技术人才培养，提高学生的专业认识深度和实践应用能力具有深远意义。 《路基路面工程》课程设计是土木专业道路与桥梁方向的必修课程，是学生开展道路工程设计能力训练的重要实践教学环节。[3]在传统指导模式下主要存在三个方面的问题：（1）学生知识分布零散不成体系，按照课程章节条块分割；（2）学生对公式原理和参数取值不求甚解，满足于机械式的照搬套用；（3）将课设视作是教师推导过程的简单模仿，高度依赖教材例题和网上电子模板，[4]错失工程思维和实践能力培养的根本目标。 以此为案例，本文将思维导图应用于实践教学模式信息化改革，为学生理顺课程知识体系和知识衔接，明确设计逻辑和计算流程，树立科学有效的学习路径和思考习惯，改善工程设计和实践能力培养效果。 1 基于思维导图的教学设计 1.1 关于思维导图 思维导图工具（Mind Map）于上世纪70年代由英国著名心理学家托尼·巴赞提出，是一种全方位的可视化思维学习工具。思维导图以图形化方式分层级展现知识图谱体系及其内在逻辑，为学生提供明确直观的知识学习路径。利用人们读取图形图像能力远高于文字的特点，帮助学生加深知识理解和长期记忆。[5]相关研究表明，思维导图对于一般理论教学中的“理解性记忆”帮助有限，但对于知识实践应用环节改善效果明显，[6]因而适用于本课程教学改革。 本文选取百度脑图软件作为教学改革平台，其优势在于：（1）軟件操作简单培训成本低；（2）导图云端存储便于师生协同工作；（3）导图输出形式多样节约编辑格式时间。 1.2 导图设计思想 任务书下达是所有工程实践类课程的第一阶段。就本课程而言，任务书中包含了公路所在地区的自然环境、水文地质和交通量增长率等众多参数，学生难以快速消化吸收，对此教师首先给出思维导图的整体框架（图1）。 如图1，围绕课设任务中心主题将其分解成为六个独立模块；通过模块编号指引基本设计流程，通过任务图例标记设计完成度；使学生在任务开始时对设计难度和工作量分布有充分了解，避免后期赶工和烂尾等情况的发生。在各个模块内部，根据设计特点和任务需要展开思维导图子图，以某个核心概念、公式或计算流程为“中心主题”组织知识图谱。各个模块与总体框架通过超链接方式形成整体，避免单一导图过大不便查看和无法打印输出等弊端。 在课程设计第二阶段（即实施阶段），教师无需给出各个模块思维导图全貌，而应为学生留出必要的思考空间，通过教师设计的多个研究问题，指导学生主动参与完善思维导图。从以往学生对教师教学思想的简单模仿过程，逐渐过渡到以学生为主体的知识体系梳理过程。由指导教师编制的较完备的思维导图可用于课程设计最终阶段，作为学生设计成果检查和学习效果考核的依据。 2 课程设计指导实例 以陡坡路堤稳定性问题为例，说明应用思维导图指导课程设计流程（图2）。该问题属于支挡结构物设计模块，其前序知识为一般边坡的稳定性分析，学生已经在“土力学”课程中掌握了相关基本理论，其后续知识为重力式挡土墙设计方法，后续知识为重力式挡土墙设计方法，基本概念和验算要求已在“基础工程”课程中有充分讲解，旧知识点在本设计模块中占据主要地位，思维导图在本模块中主要发挥“知识衔接”作用。 对于旧知识点，要求学生根据给定的二级目录复习回顾，将原有知识分类并填充至思维导图中。对于新知识点按照预设研究问题展开，通过问题1明确陡坡路堤定义，查阅任务书中地质资料判别滑动面可能发生位置；通过问题2理解直线滑动面验算公式，认清其属于经典边坡稳定分析的一类特殊情况，建立新旧知识联系；在问题3中要求逐条列出折线型边坡滑动面验算流程，并将计算公式附录在后面。通过问题4引导学生思考剩余下滑力的计算用途和工程意义，并给出设计简图。思维导图帮助学生将已知的基础理论与路基设计应用场景联系起来，对本设计模块形成完整的知识框架和设计思路。 3 指导效果分析 3.1 知识体系与能力培养 从实施效果来看，思维导图帮助学生改变以往“照猫画虎”的线性思维模式，建立起基于发散性思维的多维度知识体系，形成符合自己认知规律的知识图谱，教学互动和参与水平明显提高。与教师直接给出标准答案（包括思维导图本身）的方式相比，学生对整个知识脉络的接受程度更高，理解也更加深刻。学生在参与完善思维导图的过程中充分锻炼了他们从抽象概念到工程意义的理解能力，从计算公式到设计理念的应用能力，从发现问题到寻找答案的求知能力。学生始终处于课程设计活动的主体地位，实现了对传统教学模式的深刻變革。 3.2 基于问题的教学法结合 教师给出的预设问题对思维导图的实施过程紧密结合，从多个角度对课程设计教学产生了深刻影响。在设计开始阶段研究问题是学生梳理旧知识体系并层层展开的依据，也是学生理解新知识探寻问题本质的线索。在设计实施阶段研究问题是教师检查学生设计进度的参照，教师指导工作更加有针对性，以讨论为主的互动教学得以展开。在设计总结阶段，研究问题又是教师考核学生设计成果的依据，作为计算书和图纸资料的补充，学生提交的思维导图可帮助指导教师对学生的认识深度和重视程度进行评估，不断改进教学方案和研究问题设计。 4 总结 运用思维导图信息化手段开展“路基路面工程”课程设计教学模式改革，引导学生主动参与完善知识体系，锻炼学生独立思考和解决问题能力。着力解决传统教学模式下的单向灌输和机械模仿等问题，确立学生在教学活动中的主体地位，增加师生间教学互动应用场景，学生对课程设计的认识深度和参与水平显著提高，符合应用型工程技术人才培养目标。通过思维导图与基于问题的教学法的充分结合，对工程实践类课程适用性较好，值得进一步推广。 参考文献 [1] 何克抗.我国教育信息化理论研究新进展[J].中国电化教育，2011（01）：1-19. [2] 梅芸，杨华山.以学生为中心的互动实验教学模式探索[J]. 实验科学与技术，2014.12（02）：111-113. [3] 刘春城，张树军，张国斌，刘悦，徐增梅. 采用PBL教学模式进行工程训练时“问题”的设置[J].实验技术与管理，2012.29（06）：143-145，154. [4] 汤邦彦.微课结合思维导图在《公路设计技术》课程教学中的应用[J].教育教学论坛，2015（36）：186-187. [5] 王雪莲.基于“工作过程”《路基路面工程》课程设计教学方法改革与实践[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2012.13（04）：130-132. [6] 刘晓宁.我国思维导图研究综述[J].四川教育学院学报，2009.25（05）：109-111，116. |
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