耿 蓉，葉 寧，劉 軍

（東北大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110819）

0 引言

“雙一流”建設(shè)是黨中央、國(guó)務(wù)院的重大戰(zhàn)略決策，旨在全面培養(yǎng)一批到2050 年底進(jìn)入世界一流的大學(xué)和學(xué)科，其有利于提升中國(guó)高等教育綜合實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，為實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)一百年”奮斗目標(biāo)和中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)提供有力支撐。教育部《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)》提出：課程是人才培養(yǎng)的核心要素，課程質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)質(zhì)量。夯實(shí)基層教學(xué)組織，提高教師教學(xué)能力，堅(jiān)持知識(shí)、能力、素質(zhì)有機(jī)融合的課程目標(biāo)，培養(yǎng)大學(xué)生自主解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力和高級(jí)思維。在課程內(nèi)容上要強(qiáng)調(diào)廣度和深度，突破習(xí)慣性認(rèn)知模式，培養(yǎng)學(xué)生深度分析、大膽質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神和能力。

對(duì)于信息與通信工程學(xué)科，通信原理是通信工程專業(yè)和電子工程專業(yè)的一門必修課程，是后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)。目前，各院校的通信類專業(yè)都將“通信原理”作為碩士研究生入學(xué)考試、復(fù)試考試科目，其重要性可見(jiàn)一斑。本課程既有很強(qiáng)的理論性和系統(tǒng)性，又有很強(qiáng)的工程性和實(shí)踐性［1］。通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握各種信息在通信系統(tǒng)傳輸?shù)幕驹怼㈦S機(jī)過(guò)程特點(diǎn)以及通信系統(tǒng)的性能分析方法，具備一定通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中工程實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐問(wèn)題分析與解決能力，具有綜合運(yùn)用理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)的能力，為后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)［2-4］。提高通信原理課程教學(xué)有助于通信與電子專業(yè)本科教學(xué)質(zhì)量提升。

通信原理課程系統(tǒng)性較強(qiáng)，理論知識(shí)涉及面較廣，內(nèi)容概念抽象枯燥，加之大多數(shù)學(xué)校主要采用傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，教學(xué)手段單一，學(xué)生學(xué)習(xí)效果并不理想。雖然近年來(lái)各大院校已實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)，但其課堂講授信息量大且?guī)熒?dòng)較少，不利于學(xué)生思維能力培養(yǎng)［5］。

如何改進(jìn)通信原理課程教學(xué)，使學(xué)生在個(gè)人興趣與自我期望的激勵(lì)下開(kāi)展學(xué)習(xí)，提高教學(xué)效率，并培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，必須改革教學(xué)方法，以提升教學(xué)效果為目的進(jìn)行教學(xué)模式創(chuàng)新，真正讓課堂活起來(lái)。

1 思維導(dǎo)圖及其教學(xué)應(yīng)用研究現(xiàn)狀

思維導(dǎo)圖是一種視覺(jué)思維工具，用圖形化的方式展現(xiàn)想法和概念［6-7］，也是一種將隱性知識(shí)轉(zhuǎn)換為顯性知識(shí)的工具，以鼓勵(lì)學(xué)生探索信息之間的關(guān)系并激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維［8］。思維導(dǎo)圖在教學(xué)中的有效應(yīng)用，對(duì)于更新教學(xué)理念、提高教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)教學(xué)改革、提升教研績(jī)效、開(kāi)展學(xué)習(xí)創(chuàng)新發(fā)揮著日益重要的作用，它是互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代教師優(yōu)化教學(xué)的新利器［9-10］。

思維導(dǎo)圖作為一種有效的可視化表達(dá)方法和工具，在為學(xué)生個(gè)體自我知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建提供支架的同時(shí)，也有利于知識(shí)和信息在個(gè)體間的傳播與交流［11］。將通信原理和思維導(dǎo)圖相結(jié)合，極大地提升了創(chuàng)造性思維能力。這是因?yàn)樵诿總€(gè)探究階段整合思維導(dǎo)圖將有助于學(xué)生有效而系統(tǒng)地管理和理解信息。管理和理解信息的能力是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性思維的關(guān)鍵［12-13］，思維導(dǎo)圖也是訓(xùn)練創(chuàng)造性思維能力的理想技術(shù)。思維導(dǎo)圖利用了思維相關(guān)的所有技能，尤其是想象力、鏈接思想并極具靈活性?；谶@些假設(shè)，使用思維導(dǎo)圖進(jìn)行通信原理學(xué)習(xí)有望映射學(xué)生思維，并全方位激發(fā)他們的思維，并帶來(lái)出色的創(chuàng)意，使用思維導(dǎo)圖可以幫助學(xué)生在先前的材料信息和材料之間建立聯(lián)系。

目前，有很多教育工作者將思維導(dǎo)圖應(yīng)用于教育教學(xué)過(guò)程中。燕麗紅等［14］提出將思維導(dǎo)圖應(yīng)用于高校學(xué)生學(xué)業(yè)規(guī)劃中；李傳秀等［15］提出將思維導(dǎo)圖應(yīng)用于程序設(shè)計(jì)教學(xué)中；汪升華［16］提出基于三維思維導(dǎo)圖構(gòu)建交互式網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)；李雪等［17］則在專業(yè)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用思維導(dǎo)圖進(jìn)行引導(dǎo)；趙艷輝等［18］將思維導(dǎo)圖應(yīng)用于翻轉(zhuǎn)課堂中；劉偉［19］提出核心素養(yǎng)下在初中英語(yǔ)教學(xué)中運(yùn)用思維導(dǎo)圖開(kāi)展閱讀教學(xué)。但這些研究沒(méi)有針對(duì)通信原理這類專業(yè)課進(jìn)行思維導(dǎo)圖構(gòu)建，本文采用基于思維導(dǎo)圖的教學(xué)模式，將思維導(dǎo)圖的聯(lián)想、繪制、分析滲透到通信原理教學(xué)各環(huán)節(jié)中，充分發(fā)揮學(xué)生主導(dǎo)作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)習(xí)效率。

2 思維導(dǎo)圖在教學(xué)中的應(yīng)用舉例

本文將思維導(dǎo)圖作為教學(xué)輔助工具和認(rèn)知理解工具，將樊昌信等［20］編制、國(guó)防教育出版社出版的《通信原理》第7 版作為教例，力圖提高學(xué)生理解能力，提高其學(xué)習(xí)效率。課堂思維導(dǎo)圖輔助教學(xué)分4 個(gè)階段進(jìn)行：規(guī)劃、行動(dòng)、觀察/評(píng)價(jià)和反思。主要內(nèi)容如下：①規(guī)劃：與教授通信原理課程教師合作，觀察2016 級(jí)通信和電子專業(yè)學(xué)生；②行動(dòng)：通過(guò)思維導(dǎo)圖輔助，觀察和評(píng)估教學(xué)過(guò)程；③觀察/評(píng)價(jià)：通過(guò)學(xué)習(xí)成績(jī)測(cè)試評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查和訪談評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)教學(xué)計(jì)劃實(shí)施情況的反饋；④反思：通過(guò)考察考試成績(jī)，以及與學(xué)生訪談時(shí)他們提到所面臨的困難，總結(jié)和評(píng)價(jià)實(shí)施過(guò)程中遇到的制約因素，以便不斷改進(jìn)教學(xué)過(guò)程。

2.1 優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，提高教學(xué)質(zhì)量

在第一堂課，將圖1 所示的通信原理總綱思維導(dǎo)圖呈現(xiàn)給學(xué)生，并作簡(jiǎn)單說(shuō)明，讓學(xué)生把握總體概況且有個(gè)心理預(yù)期，將學(xué)生的思維帶入教學(xué)軌道，以便師生共同思考和解讀課堂教學(xué)內(nèi)容。在講授各章節(jié)時(shí)，講課前向?qū)W生呈現(xiàn)該章節(jié)的思維導(dǎo)圖，使其在學(xué)習(xí)過(guò)程中調(diào)用這些導(dǎo)圖，與知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合，印象更加深刻，理解更加透徹。在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，通信系統(tǒng)中很多信號(hào)和噪聲都具有隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特性，需通過(guò)研究信號(hào)的這些統(tǒng)計(jì)規(guī)律以把握通信規(guī)律的本質(zhì)。因此，在課程講授中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)通信過(guò)程中隨機(jī)性的描述，以及統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)工具和信號(hào)分析方法在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。在講授第三章“隨機(jī)過(guò)程分析”時(shí)，講課前先向?qū)W生呈現(xiàn)一幅隨機(jī)過(guò)程思維導(dǎo)圖如圖2 所示，然后順著思維導(dǎo)圖中的路徑介紹隨機(jī)過(guò)程的引進(jìn)原因、隱含規(guī)律、主要內(nèi)容等。其它章節(jié)的思維導(dǎo)圖在此不再贅述。

成形的思維導(dǎo)圖既有教師個(gè)人特色，又能展現(xiàn)通信原理及其不同章節(jié)的特點(diǎn)，對(duì)于教師梳理教學(xué)思路、優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)、把握教學(xué)內(nèi)容都有很大幫助。

2.2 改革教學(xué)方式，避免填鴨式教學(xué)

思維導(dǎo)圖作為一種全新的教學(xué)方法引入課堂，一方面能將學(xué)生的主要精力集中在關(guān)鍵的主題知識(shí)點(diǎn)上，并使其思維清晰化，另一方面教學(xué)方式也有所改進(jìn)。教師不需再照本宣科，而是通過(guò)思維導(dǎo)圖引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。教師可采用PPT 動(dòng)畫形式放映思維導(dǎo)圖，將課堂上的核心思想提供給全班學(xué)生，由他們完成導(dǎo)圖繪制，逐步顯示章節(jié)的主題、次主題和細(xì)節(jié)要點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生思考，發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，加深學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和記憶，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖的能力。在隨后的通信原理教學(xué)過(guò)程中，教師可根據(jù)學(xué)習(xí)需要，要求學(xué)生根據(jù)自己對(duì)某一章節(jié)的理解繪制具有學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的思維導(dǎo)圖，讓學(xué)生真正成為課堂上的主體，教師則從旁做正面指導(dǎo)，讓學(xué)生從中了解知識(shí)發(fā)展脈絡(luò)，制作完成后師生間、學(xué)生間還可進(jìn)一步溝通交流，學(xué)習(xí)他人思考問(wèn)題的方式，訓(xùn)練自己的思維，形成良好的思維模式，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力以及頁(yè)面布局和審美等能力。

圖1 通信原理總綱

圖2 隨機(jī)過(guò)程思維導(dǎo)圖

2.3 創(chuàng)新課程預(yù)習(xí)，改善課后復(fù)習(xí)

思維導(dǎo)圖可以設(shè)置為與PPT 匹配，由于可以清楚地識(shí)別出關(guān)鍵字和關(guān)鍵主題，這將有助于確保教授所有需要教授的內(nèi)容。完整的思維導(dǎo)圖可以作為下一堂課的摘要提供給學(xué)生。這樣，學(xué)生可以只專注于關(guān)鍵主題，而不會(huì)在切線上產(chǎn)生分歧，從而做好準(zhǔn)備，看到一個(gè)主題并知道該主題內(nèi)的所有內(nèi)容如何鏈接在一起。在課后復(fù)習(xí)中，利用思維導(dǎo)圖也能很快地將遺忘的知識(shí)點(diǎn)重現(xiàn)，提高復(fù)習(xí)效率。

在學(xué)生學(xué)習(xí)各章課程后，指導(dǎo)他們進(jìn)一步完善自己的思維導(dǎo)圖，并探索其主題。修訂后的思維導(dǎo)圖草案由教師評(píng)論，鼓勵(lì)學(xué)生向同學(xué)征求反饋意見(jiàn)。

3 數(shù)據(jù)與分析

在教學(xué)中后期進(jìn)行訪談和問(wèn)卷調(diào)查，圍繞學(xué)生對(duì)利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行通信原理輔助教學(xué)的利弊和教學(xué)效果等問(wèn)題展開(kāi)，主要目的是了解學(xué)生對(duì)這種教學(xué)方式的認(rèn)可程度和使用情況，訪談提綱如下：

你認(rèn)為利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行通信原理輔助教學(xué)有什么優(yōu)勢(shì)與不足之處？

你認(rèn)為利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行通信原理輔助教學(xué)有什么需要改進(jìn)的問(wèn)題？

你對(duì)利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行通信原理輔助教學(xué)持什么態(tài)度？在以后的學(xué)習(xí)中，你愿意繼續(xù)使用思維導(dǎo)圖嗎？

問(wèn)卷調(diào)查如下：

你認(rèn)可思維導(dǎo)圖用在通信原理教學(xué)嗎？（是，否，無(wú)所謂）

本學(xué)期思維導(dǎo)圖的輔助教學(xué)對(duì)課程學(xué)習(xí)是否有幫助？（是，否，說(shuō)不好）

自己會(huì)動(dòng)手畫思維導(dǎo)圖嗎？（是，否，說(shuō)不好）

以后學(xué)習(xí)中會(huì)繼續(xù)使用思維導(dǎo)圖嗎？（是，否，說(shuō)不好）

你認(rèn)為思維導(dǎo)圖輔助教學(xué)會(huì)浪費(fèi)時(shí)間嗎？（是，否，說(shuō)不好）

對(duì)思維導(dǎo)圖輔助教學(xué)有什么建議？

通過(guò)對(duì)通信專業(yè)98 名學(xué)生和電子專業(yè)64 名學(xué)生進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行通信原理輔助教學(xué)優(yōu)勢(shì)問(wèn)題上，90% 的受訪學(xué)生認(rèn)為這種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)首先體現(xiàn)在思維導(dǎo)圖圖形化表達(dá)方式使得課程教學(xué)更為生動(dòng)和形象，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)參與態(tài)度更加積極，也培養(yǎng)了學(xué)生良好的邏輯思維能力，充分發(fā)揮了其主觀能動(dòng)性。在用思維導(dǎo)圖進(jìn)行通信原理輔助教學(xué)需要改進(jìn)的問(wèn)題上，70% 受訪學(xué)生普遍認(rèn)為自己繪制思維導(dǎo)圖比較浪費(fèi)時(shí)間，有時(shí)不能有效地組織和表達(dá)相關(guān)內(nèi)容。

在對(duì)利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行通信原理輔助教學(xué)的態(tài)度上，91% 的受訪學(xué)生認(rèn)為這種方式在對(duì)學(xué)生思維能力培養(yǎng)和對(duì)該課程整體結(jié)構(gòu)及內(nèi)容理解上具有明顯優(yōu)勢(shì)，因而他們對(duì)此方式持肯定態(tài)度，并且表示在后續(xù)學(xué)習(xí)中，在時(shí)間充裕和應(yīng)試壓力減小的情況下，自己也會(huì)主動(dòng)使用思維導(dǎo)圖進(jìn)行學(xué)習(xí)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，教育部對(duì)于教育教學(xué)創(chuàng)新大力扶持，希望以此提高教師教學(xué)能力，提升人才質(zhì)量。本文利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行通信原理輔助教學(xué)，以更加清晰的圖形化方式開(kāi)展學(xué)習(xí)，讓學(xué)生更積極地參與學(xué)習(xí)過(guò)程。從實(shí)踐結(jié)果可以看出，通過(guò)有效梳理學(xué)生通信原理知識(shí)，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。