章盼梅

（華南理工大學廣州學院機械工程學院，廣東 廣州510800）

0 引言

實訓教學的教學過程一般是理論與實踐相結合，以實踐為主，通過集中教學提高學生的技能，實踐經(jīng)驗，團隊合作能力等。機械制造基礎工程訓練課程在各高校多采用多媒體與現(xiàn)場實踐操作相結合，以任務驅(qū)動[1]的模式進行教學。但大部分學生并沒有預習課程內(nèi)容，卻普遍希望延長實踐操作時間。而實踐之后的認知水平僅停留在表面，甚至混淆了知識點，無法理清不同技術之間的優(yōu)缺點及聯(lián)系，遇到新問題不知如何解決。因此采用合適的教學模式，注重培養(yǎng)學生自主預習的習慣，避免課堂上只是記憶老師的操作步驟卻沒有理解教學內(nèi)容的現(xiàn)象，形成實訓后能將實踐內(nèi)容及所學知識再思考、加工成自身的知識網(wǎng)絡的一個不斷提升的知識迭代模式，對提高課程的實訓質(zhì)量是非常重要的。

思維導圖能有效促進思維的整理及發(fā)散，是一種靈活的筆記方法，已廣泛應用于教育行業(yè)[2]。本文結合機械制造基礎工程訓練教學的特點，吸取“以學為主”的教學模式優(yōu)點，引入思維導圖進行教學，研究如何發(fā)揮思維導圖的優(yōu)勢，增強預習效果，將教學內(nèi)容制作得更易理解，在各個教學階段采用不同的方式引導學生進行思維訓練，從而形成個人中心化、體系化的知識網(wǎng)絡，為提高教與學的質(zhì)量，推進實訓教學改革起到了積極的作用。

1 機械制造基礎工程訓練課程的特點及問題

機械制造基礎工程訓練課程是一門綜合性實踐課程，具有以下4個特點及問題：

（1）知識點多

教學主線是十幾種成型工藝技術，對于初學者而言知識點非常多。學生上實訓課程時，課前往往不預習，不重視課堂上的理論教學，而對實踐操作非常感興趣，實訓結束后卻把部分工藝方法都混淆在一起了。

（2）跨學科

此課程的教學內(nèi)容及教學對象都具有開展跨學科[3]教育的優(yōu)勢。但是，由于教學設備及教學時間有限，且教師隊伍一般是專業(yè)技術人員，因此開展跨學科教育具有一定的困難。

（3）操作步驟繁雜

學生要在課堂現(xiàn)場制作出合格的作品，就要使用軟件、設備或工具，涉及到大量步驟繁雜的實踐操作，稍有不注意，往往會產(chǎn)生安全隱患或必須重頭開始。

（4）各種工藝方法之間的教學內(nèi)容聯(lián)系松散

教學時一般采用將學生分成小組的形式在各工種車間內(nèi)輪流實訓。由于理論教學時間有限，而實踐操作需要較長的時間，所以教師很難根據(jù)每組學生的不同，將已有知識聯(lián)系起來，引導其發(fā)現(xiàn)其關聯(lián)及不同點。

各高校針對這門課程進行了相應的教學改革，取得了一定的效果。有將產(chǎn)品制作作為項目進行教學的研究實踐[4]，但是學生容易因追求制作結果，而忽略了訓練過程中各方面能力的達成[2]。而且由于產(chǎn)品制作工藝無法覆蓋課程全部內(nèi)容，存在制作流程順序及教學時間的制約因素，難以在所有學生中全面開展。有些選擇參加科技競賽[5]，建立創(chuàng)新項目，開設創(chuàng)新課程，融合學生創(chuàng)新實踐組織等方式，但這門課程具有通識教育屬性，受益面是各專業(yè)的所有學生，而不是個別學生。從整體上看，這些教學改革設定的產(chǎn)品、項目、參賽的載體比較單一，學生幾乎都是按教師設定好的框架去實踐與創(chuàng)新，學生的潛能有待更好地發(fā)揮。

以學為主的現(xiàn)代教學模式中，提倡教師利用信息技術，拓展學習時間及空間，并改變學生圍著老師的思維團團轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。不僅要引導學生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，還要實現(xiàn)更好地將碎片知識相關聯(lián)并系統(tǒng)化，注重學生思維能力的培養(yǎng)，啟發(fā)學生發(fā)散，聯(lián)想，甚至超越。

2 思維導圖的特點

思維導圖是知識的可視化工具，在于促進思維的激發(fā)和整理。它的焦點居于圖形中央，非常清晰，相關信息通過關鍵詞發(fā)散到各分支。還可通過視頻、圖畫、色彩等多維度刺激大腦，增強效果。人們在學習，交流時通常采用線性筆記的方式整理別人或自己的思想，但這并不易于記憶與理解。而思維導圖則主題清晰，關鍵詞明確，通過發(fā)散的、非線性的方式整理知識，容易引起興趣，激發(fā)大腦的思考。

目前，這種工具在教育行業(yè)多用于中小學教育，在高校課程的教學中并不多見，目前有相關研究的學科主要是英語、化學、數(shù)學等[2]。本文探索將思維導圖這種有用的教學工具應用于機械制造基礎工程訓練教學中，鍛煉學生在學習中培養(yǎng)發(fā)散思維，形成具有一定的自主學習及思考的能力。

3 思維導圖在實訓教學中的應用

在教學過程中，根據(jù)呈現(xiàn)時間的不同將思維導圖應用于以下3個階段：

3.1 在線自主學習階段

課前，學生并不了解課程內(nèi)容。而思維導圖的繪制需要在對知識有一定的了解的基礎上才能進行。它強調(diào)的是思維的發(fā)散，可以揭示順序、層次、關聯(lián)關系。但是按什么方式去發(fā)散思維并沒有要求，完全靠繪制者的知識基礎。教師可以先繪制出思維導圖供學生學習，并通過微課視頻彌補思維導圖的不足之處。此課程教學內(nèi)容實踐性非常強，個別內(nèi)在結構難以觀察、加工示范時間長，部分操作危險性大等，尤其需要通過大量的微課視頻輔助擴充思維導圖的末端功能。如將3D模型，動畫或現(xiàn)場操作拍攝錄制到微課視頻中，才能讓學生更形象，直觀地理解知識點。因此，教師應讓學生預習階段先接觸思維導圖，將微課視頻鏈接到思維導圖中的關鍵詞，幫助學生快速認識新知識，并在此基礎上理解并記憶。

以電火花技術部分的教學為例，教師給出圖1的思維導圖供學生在線預習。根據(jù)學生學習基礎的不同，知識點的難易程度制作了基礎微課及拓展微課。兩個微課視頻分別鏈接到思維導圖的中心及關鍵詞處，使得學生快速獲得新知識。其中基礎微課為必修課程，主要講解電火花技術特點及應用。拓展微課由學生自主選擇是否觀看，主要介紹了電火花技術的發(fā)明背景，不斷完善的過程及發(fā)展趨勢。這種拓展微課可邀請跨學科團隊或?qū)＜覅⑴c錄制，從而實現(xiàn)跨學科教育。

圖1 電火花課前思考圖

學生觀看視頻后，在上課之前要根據(jù)自己的理解去完善或更正兩張思維導圖分支中的具體內(nèi)容。這時，學生就會進一步思考，借助搜索引擎、課本及參考資料將思維導圖補充完整。圖1偏重于學科知識，括號中需填寫的都是需要特別關注的重點內(nèi)容，未填寫的分支都是學生上課時接觸的材料。這張圖需填寫的內(nèi)容都是非常關鍵的字與詞，能有效引起學生的注意力。教師給出了多個第一分支的關鍵詞，由學生按關鍵詞去分析是否能用該工藝解決問題，無法解決的原因是什么，可以實現(xiàn)的原因又是什么。這種通過思維導圖提出多種假設方案，然后對各種方案的可行性判斷給出分析依據(jù)的方式即能了解學生的學情，又能使學生總結、分析各種工藝優(yōu)缺點，共同點及其應用領域。

采用這種將思維導圖與在線微課程相結合的方式，不僅擴大了受益面，縮短了課堂理論教學時間，延長了實踐時間，還提高了學生的學習效率，培養(yǎng)了預習與思考的習慣及自主學習的能力，而且也有利于教師把握學生的學情，在課堂教學中因材施教。

3.2 課堂教學階段

在課堂教學中，各工種的實訓內(nèi)容往往以制作一個簡單產(chǎn)品為教學向?qū)В鴮W生在實際操作中經(jīng)常為了得到產(chǎn)品，而忽略了所采取操作的原因。為了按時交出作品，按著老師的步驟一步一步去做，沒有一個清晰的思路，忽略了在操作過程中對理論知識的鞏固，遇到問題不知如何去分析解決問題。究其原因，在課堂教學中，教師多采用PPT、PDF或WORD文檔供學生查看，這些內(nèi)容少則幾頁多則十幾頁甚至幾十頁，這樣的內(nèi)容埋沒了關鍵詞，不容易記憶，耗費的時間長，并不利于學習者對知識的總體把握及鞏固。

實訓課堂涉及較多的操作。教師在課堂上用思維導圖展示設備、軟件或?qū)嵺`操作的步驟，在每個步驟分支中指出該注意的細節(jié)等，有利于使學生把握全局，快速找到關注目標。當學生在實際中遇到某個問題時，可以通過一張圖，即刻找到解決的辦法，在這個過程中也培養(yǎng)了學生分析與解決問題的能力。如在數(shù)控銑削實訓教學中，POWERMILL編程教學占據(jù)了較長的時間，采用圖2代替長達十八頁的WORD說明文檔后，學生可通過圖2快速把握軟件編程步驟，遇到有疑惑的細節(jié)部分點擊圖2的對應節(jié)點逐級展開。學生借助思維導圖進行學習、總結或設計作品加工步驟時，出錯率降低、學習效率有所提升，學生的潛能也得到了更好地發(fā)揮。學習能力較強的學生能在課堂時間內(nèi)高效設計并制作出自己的作品。

圖2 小白兔編程思維導圖

3.3 學習評價階段

通過前面兩個階段的學習，學生對思維導圖及課程所學知識都有了一定的認識，并參與實踐制作出了簡單的產(chǎn)品。也在腦中形成了自己的知識，但是大部分學生此時的學科認識還是零散的，需要進一步加工，深化成自身的知識體系及框架。

若按傳統(tǒng)的選擇、填空、問答等考核學生的學習。由于難以監(jiān)督，很有可能出現(xiàn)抄襲的現(xiàn)象。若設置開放性的問題，學生一般通過文字敘述，質(zhì)量參差不齊，有些學生僅僅為了說明一個小問題卻用了大量的文字敘述，影響教師的工作效率。因此，在學習評價階段可以通過多種方式要求學生繪制思維導圖，以便其理清思路，學會學習與思考，培養(yǎng)思維能力。

（1）他人繪制，學生補充

這里的他人，可以是教師，也可以是以前實訓過的學生。教師可以根據(jù)需要自己繪制或選擇優(yōu)秀的思維導圖供學生參考，補充完整。這時教師可根據(jù)學生學習的背景將各工種孤立的知識點通過思維導圖的各節(jié)點聯(lián)系起來，或進行對比。由于每個人的思維角度不同，學生在補充思維導圖的過程中就會去思考，總結自己在學習、實踐中遇到的問題，學到的知識。而每個人繪制的思維導圖肯定是不相同的，這也就非常好地解決了目前部分大學生做作業(yè)不思考、抄襲的問題。補充思維導圖不僅培養(yǎng)了學生的自主分析、解決問題能力，還引導其關注知識的完整、系統(tǒng)性。

（2）學生個人繪制

由學生自己繪制思維導圖，實現(xiàn)了學生對實訓內(nèi)容的總結，并在此基礎上進行更加深入的思考，將知識加工轉(zhuǎn)化成自己的內(nèi)在認識。這不僅有利于幫助學生總結自身所學新知識，也有利于其理清思路，增強其思維的邏輯性及發(fā)散性。

（3）學生集體繪制

由于此課程是小組上課，一般每組學生是10至15人左右。要求再細分成每組約3~5人，同組協(xié)作交流，共同繪制思維導圖的方式可行性大。不同組之間相互學習，進行辯論式、講座式等方式闡述本組的思維導圖。教師也能關注到每個同學的參與度、積極性及其合作成果。學生在集體繪制思維導圖的過程中，必然要進行交流、協(xié)作、討論，從而學會思考，溝通與合作。

在這個階段，以往學生學習效果的評價往往是從作業(yè)、考試及實操作品等方面進行考核。這里重點考慮如何通過思維導圖去評價學生的學習效果。

思維導圖是知識的可視化工具，思維導圖繪制得好與壞，跟繪制者本身的知識結構、思維能力有關。因此，評價學生的思維導圖其實就是相當于評價學生自身所收獲的知識的情況。有部分專家、學者也提出了思維導圖如何去評價的問題，但是主要針對的是中小學教育中的應用，不太適合應用于此課程。這里主要從以下三個要點進行評價。

1）形式

一幅圖是否具有可看性，首先要從形式上評價。優(yōu)秀的思維導圖應畫面整潔美觀，中心突出，關鍵詞能抓住重點、提煉恰當，分支的拓展較均勻。

2）內(nèi)容

分支拓展的方式是否符合上級關鍵詞，節(jié)點的逐級展開是否符合邏輯，同層級的分支之間是否屬于同一層次等。子層級能體現(xiàn)出對上一層級的更深入的思考。

3）亮點

大學生學的不僅僅是知識本身，還包括對知識的運用能力、判斷能力及創(chuàng)新能力等等。因此思維導圖不是對知識的簡單整理，而是應該有獨特的見解與看法，具有自己的特色。這就是一張思維導圖最為突出的亮點之處。根據(jù)此課程的特點可以更多的將思維導圖的亮點關注到設計個案，實踐運用，不同學科比較，跨學科研究等方面的創(chuàng)新。

4 結語

本文探討了基于思維導圖的實訓教學模式：將思維導圖運用到線上學習、課堂教學、學習評價的各個教學環(huán)節(jié)，采用不同的方式繪制思維導圖。這種教學模式有利于學生建立清晰的知識網(wǎng)絡，把握學科體系，實現(xiàn)理論-實踐-認知的提高，啟發(fā)學生將知識進行梳理，將思維進一步發(fā)散、聯(lián)想、超越，形成自己的獨特見解和看法。將思維導圖結合微課引入試驗班級進行線上及線下教學發(fā)現(xiàn)，學生課前自主預習情況好轉(zhuǎn)，學生得到了更多的實操時間。部分同學甚至能在課堂上完成作品的設計及加工，實習報告中也出現(xiàn)了更多個人的獨特見解。思維導圖在高校實訓教學中的應用研究，為實訓課程加入了新的元素，且結合了信息化教育技術，適應時代的發(fā)展，提高了實訓教學質(zhì)量。