劉晉艷，曹毅，常建峰

（1.山西大學(xué)，山西 太原 030013；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京） 力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083）

思維導(dǎo)圖與PBL在混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)中的結(jié)合
——以《單向板勒梁樓蓋》課程設(shè)計(jì)為例

劉晉艷1,2，曹毅1，常建峰1

（1.山西大學(xué)，山西 太原 030013；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京） 力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083）

以《單向板勒梁樓蓋》課程設(shè)計(jì)為例，分析了思維導(dǎo)圖和PBL相結(jié)合的教學(xué)方法。這種教學(xué)方法重視以核心問(wèn)題為目標(biāo)的逐層分析，強(qiáng)調(diào)知識(shí)體系的脈絡(luò)特征，及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系。實(shí)踐表明，該方法有助于教師高效地組織教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，有助于學(xué)生系統(tǒng)地掌握要點(diǎn)并構(gòu)建自己的知識(shí)體系。

思維導(dǎo)圖；PBL；發(fā)散；分支；教學(xué)方法

1 概述

《單向板勒梁樓蓋》課程設(shè)計(jì)是多數(shù)院校土木工程專業(yè)學(xué)生的必修實(shí)踐課程，是前期課程所學(xué)的諸如荷載傳遞、荷載效應(yīng)組合、內(nèi)力計(jì)算以及截面設(shè)計(jì)等知識(shí)點(diǎn)的“大綜合”，同時(shí)又融入許多新的知識(shí)點(diǎn)，如塑性計(jì)算理論、構(gòu)造配筋要求以及施工圖繪圖要求等，因此，如何高效地組織繁多又相互交錯(cuò)的新舊知識(shí)點(diǎn)并傳授給學(xué)生成為高校許多年輕老師必須應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn)。

依據(jù)筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，許多學(xué)生在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中往往過(guò)分依賴教材例題和某些電子模板，“依葫蘆畫瓢”地套用公式，很少去聯(lián)系前期課程的知識(shí)點(diǎn)，不主動(dòng)去掌握整個(gè)知識(shí)體系的脈絡(luò)，這種做法導(dǎo)致最終的學(xué)習(xí)效果就是“只見(jiàn)樹木不見(jiàn)森林”。

思維導(dǎo)圖是一種全方位的視覺(jué)和圖解思考工具[1,2]，目前被廣泛應(yīng)用于談判、演示、營(yíng)銷與管理等領(lǐng)域[2]，單就學(xué)習(xí)層面而言，思維導(dǎo)圖不僅可以組織自己的思想，也可以通過(guò)筆記的形式組織別人的思想[3]。PBL（Problem-Based Learning）是以問(wèn)題解決為中心，鼓勵(lì)和支持學(xué)習(xí)者積極主動(dòng)探究、合作解決的問(wèn)題的學(xué)習(xí)方法[4]。近年來(lái)，思維導(dǎo)圖和PBL廣泛應(yīng)用于英語(yǔ)、醫(yī)學(xué)課程等的教學(xué)中，并取得良好效果[5-7]。本文以《單向板勒梁樓蓋》課程設(shè)計(jì)為例，以梁板施工圖為中心主題，將思維導(dǎo)圖和PBL方法結(jié)合起來(lái)貫穿于課程設(shè)計(jì)的全過(guò)程，使課程設(shè)計(jì)的效果得到顯著改善。

2 課程設(shè)計(jì)全過(guò)程

2.1 任務(wù)書下達(dá)階段

下達(dá)《單向板勒梁樓蓋》的任務(wù)書時(shí)，將思維導(dǎo)圖和PBL方法相結(jié)合，借助Mindmanager繪出思維導(dǎo)圖展示給學(xué)生，并輔以講解。對(duì)于舊的知識(shí)點(diǎn)，只講解其對(duì)于實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)的作用。新的知識(shí)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)著重講解。以板配筋的思維導(dǎo)圖為例，限于頁(yè)面寬度，將Mindmanager軟件中的整體的思維導(dǎo)圖拆解成圖1、2、3三張圖片。圖中直角方框表示的是舊的知識(shí)點(diǎn)，無(wú)框圖形式表示的是新的知識(shí)點(diǎn)，新舊結(jié)合的知識(shí)點(diǎn)則用橢圓框圖表示，這樣便于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有一個(gè)整體的把握，更加有針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

圖1 板配筋思維導(dǎo)圖

圖1以“板配筋圖”為PBL教學(xué)方法中的問(wèn)題中心，或者思維導(dǎo)圖中的中心主題，并由此為出發(fā)點(diǎn)，尋求此問(wèn)題的解決之道。要畫圖首先必須知道圖中要畫什么內(nèi)容，并且以規(guī)范所要求的方式畫出來(lái)，才能被施工人員讀懂，那么思維會(huì)引出分支，即圖中包括的內(nèi)容分類以及制圖的規(guī)范到底是什么。在此期間把學(xué)生易犯錯(cuò)的地方著重顯示，并且把縮小版的板配筋圖以圖片插入，調(diào)動(dòng)全腦思維，使整個(gè)設(shè)計(jì)框架更易被學(xué)生接受。

圖2利用發(fā)散式思維將圖1中關(guān)于受力鋼筋和構(gòu)造鋼筋的思維導(dǎo)圖繼續(xù)細(xì)分。首先，受力鋼筋是計(jì)算得到的，根據(jù)所學(xué)知識(shí)，板是受彎構(gòu)件，其承載力計(jì)算分為正截面和斜截面兩種，那么就會(huì)引申出一個(gè)問(wèn)題——“計(jì)算板鋼筋時(shí)考慮幾種，為什么不考慮斜截面計(jì)算？”，以往的課程設(shè)計(jì)中，學(xué)生都是線性思維，只追求結(jié)果，而忽略本質(zhì) ，此時(shí)就需要老師將這些看似枝節(jié)的小問(wèn)題提出來(lái)，激發(fā)學(xué)生的探究思維；其次，關(guān)于截面設(shè)計(jì)的內(nèi)容是學(xué)生已熟練掌握的部分，用直角方框表示，并提示學(xué)生自己總結(jié)。關(guān)于構(gòu)造鋼筋的知識(shí)簡(jiǎn)單且相對(duì)獨(dú)立，用思維導(dǎo)圖將5種構(gòu)造鋼筋列出，提示學(xué)生掌握?qǐng)D中的各要點(diǎn)，并在繪圖時(shí)注意。

圖2 受力鋼筋和構(gòu)造鋼筋思維導(dǎo)圖

圖2中的內(nèi)力計(jì)算本質(zhì)上是力學(xué)與設(shè)計(jì)真正的結(jié)合，關(guān)于這類跨科目的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題有必要進(jìn)行詳述，見(jiàn)圖3。彎矩是內(nèi)力，實(shí)際上也是一種“作用效應(yīng)”，而在此課程設(shè)計(jì)中的“作用”指的就是荷載，因此，插入板面荷載的分布圖，便于學(xué)生更好地理解荷載的傳遞以及1m板帶寬的意義。在“荷載計(jì)算”中，大部分屬于舊的知識(shí)點(diǎn)，唯有“板厚”選擇屬于新知識(shí)點(diǎn)，而此知識(shí)點(diǎn)又能和圖1中的“是否需要進(jìn)行斜截面計(jì)算”相聯(lián)系，限于頁(yè)面寬度，兩者之間的聯(lián)系無(wú)法表示出來(lái)，但仍需著重提示學(xué)生，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)框架。

圖3 彎矩設(shè)計(jì)值計(jì)算思維導(dǎo)圖

限于篇幅，關(guān)于次梁配筋圖以及主梁配筋圖的思維導(dǎo)圖不再一一列舉，總之，在任務(wù)書下達(dá)階段，思維導(dǎo)圖可以幫助教師將設(shè)計(jì)的整個(gè)脈絡(luò)完整呈現(xiàn)給學(xué)生，本階段思維導(dǎo)圖中只包括中心問(wèn)題以及解決該問(wèn)題的脈絡(luò)，關(guān)于各脈絡(luò)分支上問(wèn)題的解法及分支之間的相互聯(lián)系是需要學(xué)生自己在設(shè)計(jì)階段補(bǔ)充的。

2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)行階段

在設(shè)計(jì)進(jìn)行階段，學(xué)生應(yīng)當(dāng)按照老師所發(fā)思維導(dǎo)圖的指引，根據(jù)中心問(wèn)題，主動(dòng)探究，并對(duì)老師所發(fā)的思維導(dǎo)圖進(jìn)行補(bǔ)充，盡可能多地聯(lián)系自己所學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行發(fā)散。圖4是一個(gè)學(xué)生所做的關(guān)于分布鋼筋的思維導(dǎo)圖。由圖可見(jiàn)，學(xué)生除了個(gè)別位置未能體現(xiàn)思維導(dǎo)圖所要求的“簡(jiǎn)潔的關(guān)鍵詞”[1,2]外，可以靈活應(yīng)用Mingmanager的功能，賦予框圖不同的種類和顏色使思維導(dǎo)圖的層次更為清晰，也基本上理解了思維導(dǎo)圖的發(fā)散的思維方式。更難能可貴的是，他可以時(shí)刻注意將單向板和雙向板進(jìn)行對(duì)比分析，并采用自問(wèn)自答的方式，在豐富思維導(dǎo)圖的同時(shí)，使自己的思維能力得到了提升，可想而知，整個(gè)課程設(shè)計(jì)如果全部能夠按照這樣的思維方式和總結(jié)方式完成的話，他對(duì)混凝土課程以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)一定會(huì)有一個(gè)質(zhì)的飛越。

圖4 分布鋼筋思維導(dǎo)圖

2.3 課程設(shè)計(jì)總結(jié)階段

《單向板肋梁樓蓋》課程設(shè)計(jì)計(jì)劃學(xué)時(shí)一周，學(xué)生上交的成果有板、次梁、主梁配筋圖另附一份計(jì)算書，考慮到學(xué)時(shí)有限，大多數(shù)院校并未要求上交課程設(shè)計(jì)的總結(jié)，然而筆者認(rèn)為學(xué)生對(duì)于課程設(shè)計(jì)的總結(jié)是非常必要的。因?yàn)?，課程設(shè)計(jì)的總結(jié)涉及到所有的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生只有經(jīng)過(guò)親自總結(jié)，才能使各知識(shí)點(diǎn)之間更加融匯貫通，完全形成自己的知識(shí)體系，倘若僅僅拘泥于如何算出某些具體的數(shù)據(jù)，或者如何畫出各種鋼筋細(xì)部尺寸，那么在實(shí)際工作中面對(duì)其他的設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，學(xué)生又會(huì)陷入線性思維而無(wú)所適從。

3 思維導(dǎo)圖與PBL結(jié)合的教學(xué)方法實(shí)現(xiàn)

3.1 教師的應(yīng)用

思維導(dǎo)圖和PBL教學(xué)方法都圍繞著一個(gè)中心問(wèn)題展開，在展開的過(guò)程中，思維導(dǎo)圖注重發(fā)散式思維，而PBL則重視以解決中心問(wèn)題為目標(biāo)的層層分析。教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)將PBL與思維導(dǎo)圖有機(jī)結(jié)合可以在不偏離主題或者中心問(wèn)題的前提下，盡可能多地發(fā)散出解決問(wèn)題的多個(gè)方向。這樣的結(jié)合有利于學(xué)生認(rèn)清問(wèn)題的本質(zhì)，又能指引學(xué)生尋找解決問(wèn)題的可行方法，而這個(gè)過(guò)程本身也鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力。同時(shí)，目前的思維導(dǎo)圖軟件如Mindmanager不僅可以將圖片、符號(hào)、三維動(dòng)畫以及網(wǎng)址鏈接等全部接入各主題中，而且可以將已經(jīng)做好的思維導(dǎo)圖輕松轉(zhuǎn)化為PPT演示文稿、PDF文件，甚至制作網(wǎng)站，這種集色彩、聲音等藝術(shù)元素為一體的思維導(dǎo)圖內(nèi)容更加豐富，層次感更為鮮明，方便學(xué)生記憶的同時(shí)，也提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.2 學(xué)生的應(yīng)用

從聽課過(guò)程來(lái)看，學(xué)生上課不再是單純地記一些線性筆記，而是應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備一張A4紙橫向放置[2]，聽課過(guò)程中將老師的思維導(dǎo)圖用自己的理解畫出來(lái)，盡可能簡(jiǎn)潔地只記錄關(guān)鍵詞，到課后再補(bǔ)充，這個(gè)過(guò)程是知識(shí)體系的細(xì)化過(guò)程。

從課后總結(jié)來(lái)看，將細(xì)化的知識(shí)點(diǎn)全部掌握后，再將整個(gè)思維導(dǎo)圖的脈絡(luò)提取出來(lái)，再加入自己認(rèn)為的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)，重新加工出一張自己的思維導(dǎo)圖，并且同學(xué)之間互相比較。這種經(jīng)過(guò)加工的思維導(dǎo)圖不可能跟老師的思維導(dǎo)圖完全一樣，是原思維導(dǎo)圖基礎(chǔ)上的進(jìn)一步升華，這個(gè)過(guò)程強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)性，鍛煉了學(xué)生的抽象概括能力，使對(duì)整個(gè)知識(shí)脈絡(luò)接受起來(lái)更為容易。

4 結(jié)語(yǔ)

思維導(dǎo)圖和PBL相結(jié)合的教學(xué)方法以一個(gè)中心命題出發(fā)，分支出多個(gè)方向，強(qiáng)調(diào)多方向之間的聯(lián)系和整個(gè)知識(shí)體系的脈絡(luò)，此方法不但可以幫助老師快速明晰講解思路，合理組織教學(xué)活動(dòng)，而且能夠幫助學(xué)生直觀、系統(tǒng)、綜合、高效地找到解決問(wèn)題的方法。兩者的有機(jī)結(jié)合非常適用于混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)等綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐類課程，也可將此方法加以推廣，應(yīng)用于混凝土理論課的和其它專業(yè)課的教學(xué)中。

[1]東尼·博贊，巴利·博贊.思維導(dǎo)圖[M].卜煜婷，譯.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2016.

[2]東尼·博贊，克里斯·格里菲斯.思維導(dǎo)圖實(shí)踐版[M].卜煜婷，譯.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2016.

[3]周國(guó)宏.基于思維導(dǎo)圖的在線備課系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2015.

[4]張銀.淺談對(duì)PBL的研究與思考 [J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2004,14(3)：53-56.

[5]李莉，趙莉.運(yùn)用思維導(dǎo)圖培養(yǎng)本科護(hù)生自主學(xué)習(xí)能力的研究[J].中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2016,26(9)：89-92.

[6]趙佳娜.思維導(dǎo)圖在認(rèn)知結(jié)構(gòu)建構(gòu)中應(yīng)用模式研究——以大學(xué)基礎(chǔ)英語(yǔ)實(shí)踐課為例[J].中國(guó)電化教育，2014,(6)：121-126.

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G424

A

1007-7359（2016）06-0046-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.06.017

山西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)：2016017）。

劉晉艷（1981-），女，博士研究生，講師，主要研究方向：結(jié)構(gòu)工程。