思維導圖培養工科學生創新思維的方法

摘 要：隨著創新性社會對當代大學生要求的改變，高等教育勢必在教學目標改變的前提下對教學方法進行更深層次的探索。思維導圖作為創新活動的工具之一，在幫助人們將創新意識實踐化的過程中起著重要作用。本文從思維導圖在工科教學中的應用探索入手，研究創新思維的培養方法，并通過教學時間驗證方法的有效性。

關鍵詞：工程教學；思維導圖；創新思維

一、引言

創新是現代社會發展的需求，作為創新載體的科技人才的培養是實現社會創新的根本途徑。早在20世紀80年代，《北京科技報》《科學畫報》等陸續刊登了大量介紹國外有關創新思維的文章；中國創造學會籌委會、中國發明協會、中國現代設計法研究會等創新思維研究組織相繼成立。與此同時，創新思維培養方法持續跟進，并逐漸步入新的層次。

據腦科學研究，創新來源于對左腦右腦的協調應用。左腦擅長邏輯思維和推理，它依據現有知識并在現有理論的框架內得出結論，不產生新的知識；右腦的非邏輯思維則創造新的理論和觀念，孕育新的思想。20世紀70年代英國教育家托尼·巴贊提出思維導圖概念以激活大腦的創新能力。思維導圖通過激活右腦的活動將左腦內的相關基礎知識讀取出來，就產生了創造力。既然思維導圖可用于中小學基礎創新能力的提升，那么應用于高等教育也有相應的效果。

在高等教育的工科教學過程中，我們經歷了傳統的工科教學方法和項目驅動教學方法過程，教學理念和方法在不斷地與時俱進。在未來，將思維導圖與項目驅動教學方法相結合不僅可以將工科學生培養為合格工程師，更能培養有創新能力的工程師。

二、傳統工程教學方法和項目驅動教學方法比較

傳統的工科教學方法以學會事實性的知識、術語、內容為目標，在教學過程中采取單一的教師講授和學生學習方式，最終培養掌握某工程領域相關知識的工程師。這樣的工程師在畢業后需要繼續在單位資深工程師引領下完成實踐學習。項目驅動教學方法以培養設計、實踐能力為目標，在教學過程中采取教師為主導、學生為主體的教學方式，發揮學生學習的主觀能動性，最終培養有設計、實踐、跟蹤服務能力的工程師。這樣的工程師具備快速適應新項目的能力。

在現代社會，工程師需要能迅速把握時代的脈搏，不斷創新以引領科技潮流。如何培養具備創新能力的工程師是現代高等教育面臨的難題。

三、項目驅動教學過程中采用思維導圖

項目驅動教學方法以項目為主線，調動學生學習動機與興趣。教師設計的項目是開放式的，允許學生自由發揮。在教育活動中，學生要實現創新就要激發出自己最可貴的想象力，對事物的好奇心及獲取新知識的欲望。教師應通過各種途徑和方法促進學生這種能力的發展。學生需要為一個有待研究的開放式項目提出盡可能多的解決方案，這時思維導圖就凸顯魅力了。

教學過程中采用思維導圖要求教師要先對學生進行有關思維導圖繪制方法的訓練。目前，常見的思維導圖工具有16款，如XMIND、Mindmaps、FreeMind等。教師可要求學生：借助思維導圖對項目進行預習，預習時要用思維導圖把自己的方案設計畫出來，明確這些方案需要哪些措施去實現，哪些措施是可以實現的，哪些需要學習。學生帶著學習目標進行學習時才能最大限度地優化學習效果。

思維導圖的主要特點是能發揮學生的邏輯思維、發散思維、自主探究能力、合作學習能力。這些能力都是培養創新思維必不可少的。思維導圖的繪制要包含如下四個方面：首先，中央圖形是其重中之重，是核心。要求學生充分利用邏輯思維能力迅速鎖定主題及關鍵詞，以問題為中心；其次，中央圖形的分支以樹枝的形式從中央向四周發散，要求學生發揮發散思維，充分聯想，提供盡可能多的設計方案；再次，在分支上，學生應運用自主探究能力判斷分支的重要性，越遠的分支越不重要；最后，通過組間同學的合作學習確定節點來聯絡各分支。

教學實施中需要執行如下步驟：①教學情境導入；②學生繪制思維導圖及師生探討交流；③組間合作學習；④成果展示；⑤教學反思。

（1）教學情境導入。教師以項目為主線，引導學生從已掌握的知識出發，用思維導圖建立項目與實施方案之間的聯系，利用已知知識之間的聯系導入新知識的學習。幫助學生迅速實現知識之間的遷移。教師在項目教學中應由易到難循序漸進引入新知識，培養學生學習的好奇心及學習興趣。

（2）學生繪制思維導圖及師生探索交流。學生采用發散思維對給定的工程項目進行文獻檢索或實地調研，了解項目的工程背景和應用場所。甚至可以和當前最新科技技術相結合進行聯想，提出新的解決方案。學生還可以思考項目中的不確定因素并將其細節化，明確項目的主題和關鍵詞，從而開展思維導圖的繪制。在繪制思維導圖過程中可能會發現新的思路和想法，反過來引起更深層次的思考。這讓學生的自主探索成為有反饋的良性循環過程。在此過程中教師的作用只是主導，營造積極、奮發的教學環境，在學生需要幫助時給予指導。

（3）組間合作學習。每個項目小組自發分工，每人都有不同的任務。組員之間彼此需要合作交流，利用集體智慧共同完成思維導圖的繪制。每個成員要明確自己的關鍵詞，保證既分工又合作。最后合并成小組的工程項目思維導圖。在此過程中教師只需要在教室走動，傾聽個小組的討論和觀察每個組員表現，便于組間考核。

（4）成果展示。各工程項目小組集體到講臺上展示小組的項目設計思維導圖，可以有一個同學介紹整體思路，其余同學介紹自己的分支以及組間合作交流關系。其他項目小組成員有責任提出不同觀點，對組員的設計思路進行提問，這樣保證該小組思維清晰，思辨力強，并且可以對別人的提問進行批判性吸收，以更好地改進自己的項目思維導圖。這樣學生真正回歸到學習的主體地位。教師要對每個小組的表現進行記錄、考核，重點觀察學生的思辨能力和批判性思維，這是創新的源泉。

（5）教學反思。教師和學生在進行完項目方案設計后，分別進行教學反思。教師可回顧課堂的教學過程，對自己的教學活動進行梳理，根據學生對每個教學環節的反應及任務完成情況，總結教學中的問題并及時改進。學生應通過教學反思，對自己的項目有更深次的理解，重新改進自己的思維導圖，擴展思維，讓學習成為有反饋的閉環，從而激發創新思維。

為適應現代社會的需求，工程教學方法注定要能培養學生的創新思維。本文將思維導圖引入工科項目驅動教學方法，提出該方法的教學實踐過程以及在工程教學中師生的相互關系，為工程教學提供一種可借鑒的方法。

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