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浅谈在材料力学“金课”建设中思维导图法的应用

2020-04-03 1051 上传者：管理员

摘要：为了提高机械类专业学生对材料力学课程内容的理解及掌握程度，强化处理复杂工程问题的能力。本文将科思维导图法引入材料力学“金课”建设中，经过不断的摸索与实践应用，达到了预期效果，对于材料力学教学改革起到了促进作用。

关键词：
“金课”建设
学科思维导图
教学研究
材料力学
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2018年10月17日，教育部发布的《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》，已经成为高校教学改革的风向标。一年以来，全国高校针对培养什么人、怎样培养人和为谁培养人这一问题，不断探索，提出了一些新方法、新举措、新思路。在课堂建设方面，教育部也特别提出在围绕激发学生学习兴趣和潜能方面要深化教学改革，加强课堂教学管理，加强学习过程管理，淘汰“水课”，打造有深度、有难度、有挑战度的“金课”。

基础力学课程作为理工科专业学生的专业基础类课程，尤其对于机类专业学生而言，扎实掌握其基础知识、建立力学课程知识体系，对学生后续的学习工作至关重要。我国非力学专业的基础力学课程通常以理论力学、材料力学为主，因课程内容和授课对象不同，又组合形成了不同内容、不同学时的工程力学课程。材料力学课程是源于工程实际问题，经过发展和不断完善，又可以直接应用到工程问题中的一门课程，是集理论学习、实验分析、数学物理建模和工程问题的解决方案为一体，能够让学生在综合素质上得到全面发展的教学平台，既有经典理论，又可以与时俱进，能够培养学生解决复杂工程实际问题的能力。如何有效开展教学活动，满足“金课”建设的基本要求，是教师亟须思考的问题。

一、学情分析

课程是人才培养的核心要素，课堂是教师的主阵地。笔者所在的院校，生源情况相对复杂，有刚过一本线的高本学生，有技校毕业通过高校单独招生考试进入本科的技本学生，虽然绝大多数学生都能够充分意识到基础力学课程的重要性，学生在基础力学课程上付出的时间也较多，但是由于本身基础较弱，主动性、自控力较差，课前的预习和课后的总结基本做不到，时间大部分都用到了做作业上。而从作业的情况来看，仍存在一定程度的抄袭现象。

另外，学生应试的思想非常严重，对于课程的认识，仅限于期末考试的分数，但如果把分数与培养方案和教学大纲中的掌握什么样的知识、具备什么样的能力完全割裂，这就与课程设置的初衷相违背了。学完、考完就忘光了，这是普遍存在的现象。学生缺少对职业的规划，缺少对培养方案所要求的本专业人才应具有的知识体系的理解，这在很大程度上造成了学习的盲目性，也是一些学生在大一大二就迷失了自己的方向，没有继续学习下去的信心和动力的原因。

二、学科思维导图方法

华东师范大学刘濯源提出的学科思维导图法虽然在形式上与思维导图相似，但更要求内容的内在结构性，要融入逻辑思维的内涵，结合学科特点、教学规律、思维规律等，从而实现知识教学的目的。笔者将其引入材料力学教学中，一是想解决前文所说的学生在课前预习和课后的总结上做得不好的问题，通过绘制一章、一部分和整个课程的思维导图，既能全面掌握整个材料力学的知识框架，也能够细致地理解每一章的知识结构和知识点，便于学生理清知识网络，将离散的知识点进行系统的组织、归纳和总体把握。二是能够解决作业抄袭的问题。每个人的思维方式不可能是完全一样的，尽管主线一致，也会在细微上有所差别。老师也能够通过思维导图的不同，来查找学生在哪部分理解出现了问题，这是非常直观的。三是思维导图是一款非常容易上手的软件，教师只要稍加引导，学生经过一天的摸索，就能够掌握基本的操作方法。目前，常用的软件如MindMaster、Mindmanager、Xmind、FreeMind、MindMapper，甚至是Visio、MSProject等，友好的界面，简洁的操作，输出方式的多样性，不仅能够使学生掌握知识，也是学生今后项目管理、汇报的有效途径之一。

三、教学实践过程

1. 课前导学。在每次新开课的绪论中，教师应该建立本课程整体的学科思维导图，使学生宏观地把握整个课程的脉络，掌握学习本课程的基本方法，学时安排，哪些是重点内容，哪些是选修内容、自修内容，了解教材各章节的组建方式和知识结构的层次。

2. 课堂教学。每一章开始，教师应给出本章的学科思维导图，这类导图不宜过细，仅对本章内容有概括性的描述即可，使学生能够对本章的结构有所了解。在每一章课堂内容教学完成之后，学生需绘制每一章的学科思维导图；在一部分（几个章节）具有联系的内容教学完成之后，可让学生绘制这一部分的学科思维导图，促进学生发现各章节、各部分之间的本质联系，逐步建立整个课程的知识体系，如下图。

弯曲变形作业（Visio）

3. 课后总结复习。课程教学结束后可绘制整门课程的学科思维导图，不仅能够起到复习的作用，同时可以查漏补缺，查找自己学习中的问题。教师通过学科思维导图作业，掌握学生理解的程度，也可以在此基础上进行拓展，比如刘鸿文版的教材和范钦珊版的教材的学科思维导图是完全不一样的，增强学生的学习兴趣和动力，为学生今后的发展打开一扇窗。

4. 课程考核。要使学科思维导图能够达到预期的效果，必须使其在最后的成绩考核中得到体现。因此，学科思维导图的总成绩应在本门课程总成绩中占有一定的比例。

四、教学实践反思

笔者在2019年上半年材料力学的教学中对学科思维导图方法进行了实践，取得了较好的教学效果：一是激发了学生的学习兴趣。学生不仅完成了课程学习，还通过自己的摸索，学会使用一类软件，培养了学生解决复杂工程问题的能力。二是通过每一章课后的锻炼，学生的归纳总结能力得到显著提高，学生提问的数量和质量也能够体现出对知识点的理解和对课程知识体系的把握程度。三是实践过程中，学生给出了形式各异的学科思维导图，也丰富了笔者对课程的认识。

从学科思维导图的应用是否有益于提高课程的理解能力、增强解决工程实际问题的能力的反馈效果来看：第一个样本数62人中，36人认为非常有益，25人认为有益，1人认为没有作用；第二个样本数为63，非常有益26人，有益35人，认为没有作用2人。整体满意度占比97.6%，但非常满意仅占49.7%，说明此方法得到了认可，但还需要持续改进。

五、结束语

学科思维导图不仅具备思维导图活泼、友好的表现形式，同时还能够兼顾学科特点，培养学生的逻辑思维能力，发掘课程内容之间的本质内涵，对于学生理解和掌握课程的知识体系结构有非常大的帮助，不仅提高了学习兴趣，同时，作为一种工具，也能够为培养学生解决复杂问题的能力提供助力，在材料力学“金课”建设中迈出了具有实际意义的一步。

参考文献：

[1]叶红玲,杨庆生.新工科背景下基础力学融合创新研究型教学体系建设思考[C].北京力学会第二十五届学术年会会议论文集,2019.

[2]周海龙,安珍,李平,等.基于学科思维导图的结构力学教学研究[J].高教学刊,2019,(8):94-96.

李佰洲,蔡兰蓉,李秋.学科思维导图法在材料力学“金课”建设中的教学实践[J].教育教学论坛,2020,(08):258-259.