基于思維導(dǎo)圖的計(jì)算機(jī)課程教學(xué)方法研究

姜丹海軍大連艦艇學(xué)院　基礎(chǔ)部

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基于思維導(dǎo)圖的計(jì)算機(jī)課程教學(xué)方法研究

姜丹
海軍大連艦艇學(xué)院基礎(chǔ)部

摘要：深入研究思維導(dǎo)圖的概念、特點(diǎn)以及應(yīng)用方法，針對目前計(jì)算機(jī)課程教學(xué)過程中存在的問題，將思維導(dǎo)圖技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)實(shí)踐，不但能夠幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識系統(tǒng)，更好地理解并綜合運(yùn)用知識，并且能夠提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、思維能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵字：思維導(dǎo)圖 計(jì)算機(jī)課程 教學(xué)方法 教學(xué)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的教學(xué)方法僅僅是將知識點(diǎn)進(jìn)行簡單的羅列，而知識點(diǎn)之間的關(guān)系并不能在教學(xué)體系中清晰地體現(xiàn)出來，學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中只是機(jī)械地學(xué)習(xí)知識點(diǎn)，不會主動思考，不能夠進(jìn)行知識遷移，也不利于培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

思維導(dǎo)圖是一種革命性的思維方式，能夠?qū)⑺兄R點(diǎn)相互結(jié)合、融會貫通，建立起生動的、形象的知識體系，并訓(xùn)練發(fā)散性思維，激發(fā)潛能。因此，如何深入研究思維導(dǎo)圖，并將其運(yùn)用到計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中，深化計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)改革研究，提高學(xué)員的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，是一個(gè)亟待研究的課題。

1　思維導(dǎo)圖概述

思維導(dǎo)圖又叫心智圖，它模擬大腦的記憶結(jié)構(gòu)， 使用線條、圖像、符號、詞匯等元素，按照簡單、自然、易被大腦接受的規(guī)則，形成圖文并茂的、表征信息的圖形。

思維導(dǎo)圖的核心思想是把形象思維與抽象思維很好地結(jié)合起來， 讓左右腦同時(shí)運(yùn)作， 將思維痕跡在紙上用圖像和線條形成發(fā)散性的結(jié)構(gòu)［1］。思維導(dǎo)圖技術(shù)結(jié)合了全腦的概念，包括左腦的邏輯、順序、條理、文字、數(shù)字以及右腦的圖像、想象、顏色、空間等，全面激活大腦，把零散的、雜亂的知識按照一定的邏輯、類別、結(jié)構(gòu)組織成彩色的、層次的、立體的圖式。

思維導(dǎo)圖的創(chuàng)始人是英國心理學(xué)家東尼·博贊，他認(rèn)為思維導(dǎo)圖是對發(fā)散性思維的表達(dá)，也是人類思維的自然功能［2］。思維導(dǎo)圖對應(yīng)的英文包括Mind Mapping和Mind Map，前者表示構(gòu)圖過程，后者表示構(gòu)圖結(jié)果［3］。思維導(dǎo)圖技術(shù)并不單單注重將信息圖示這一結(jié)果，更加注重形成圖示的過程中對知識的梳理，對思維的呈現(xiàn)。

2　計(jì)算機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀

在目前計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)中，主要存在以下幾方面問題。

（1）計(jì)算機(jī)課程內(nèi)容繁多且不成體系。以《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》課程為例，其內(nèi)容涵蓋了計(jì)算機(jī)組成原理、匯編語言、接口技術(shù)等多門課程的內(nèi)容，知識點(diǎn)繁雜，專業(yè)術(shù)語晦澀難懂，前后教學(xué)內(nèi)容交叉糾結(jié)。這些特點(diǎn)導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候難以整體把握計(jì)算機(jī)知識，學(xué)習(xí)效果不好，且非常容易產(chǎn)生畏難情緒，失去學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程的動力。

（2）計(jì)算機(jī)的思維方式標(biāo)新立異，不同于其他學(xué)科的思維模式。2006年，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真教授將計(jì)算機(jī)的思維方式稱之為“計(jì)算思維”，是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)廣度的一系列思維活動［4］。計(jì)算思維與學(xué)生既有的思維模式截然不同，導(dǎo)致學(xué)生無法融入到計(jì)算機(jī)世界，學(xué)習(xí)效果不好，難以提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。

（3）傳統(tǒng)教學(xué)過分強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)的知識、術(shù)語、基本概念及語法規(guī)則，而忽略了將這些內(nèi)容貫穿、運(yùn)用起來的計(jì)算思維的培養(yǎng)及動手能力的提高，教學(xué)方法片面地追求知識點(diǎn)的講解，而忽略了思維的培養(yǎng)和訓(xùn)練。

3　思維導(dǎo)圖技術(shù)在計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中的應(yīng)用方法及效果評價(jià)

將思維導(dǎo)圖技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)課程教學(xué)可以克服上述問題，有效提升實(shí)際教學(xué)效果，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

3.1利用Mind Map構(gòu)造完整的知識體系

在教學(xué)過程中，不對知識點(diǎn)進(jìn)行簡單羅列，有意識的引導(dǎo)學(xué)員利用思維導(dǎo)圖把枯燥晦澀難懂的文字術(shù)語運(yùn)用圖像、色彩、序號等建立連接，并將把各個(gè)知識點(diǎn)之間的關(guān)系運(yùn)用邏輯、順序、空間等概念表達(dá)出來，將原本零散、雜亂的內(nèi)容構(gòu)建成了立體的、彩色的圖式，形成完整的知識體系。

以《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》中微處理器的結(jié)構(gòu)和硬件特性這部分內(nèi)容為例，通過構(gòu)造思維導(dǎo)圖將分散的知識點(diǎn)整合，并將知識點(diǎn)之間的層次、邏輯關(guān)系梳理成關(guān)于CPU的完整的知識體系，如圖1所示（以Intel的8086為例）。

圖1　8086CPU的結(jié)構(gòu)和硬件特性

認(rèn)知心理學(xué)研究表明，大腦對系統(tǒng)的知識的接收和記憶比對零散的知識的接收和記憶要容易得多。學(xué)生通過思維導(dǎo)圖將零散、雜亂的知識點(diǎn)繪制成完整的知識體系后，易于被學(xué)生理解，也更加便于交流和表達(dá)，學(xué)生可以全局地把握知識，實(shí)現(xiàn)對知識的融會貫通。

3.2利用Mind Mapping訓(xùn)練學(xué)生的思維

人的思維方式是一種發(fā)散的、放射性的思維方式，每一種進(jìn)入大腦的信號，無論是感覺、記憶或者想法都可以成為一個(gè)思考的中心主題，并由此中心向外發(fā)散出成千上萬的節(jié)點(diǎn)，呈現(xiàn)出放射性的立體結(jié)構(gòu)。在教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖，從一個(gè)中心主題發(fā)散開來，畫出與其相關(guān)聯(lián)的、相反的、相似的、甚至被忽略的概念，接下來由一點(diǎn)輻射開來，逐漸發(fā)散，最終由點(diǎn)到面，形成思維的網(wǎng)絡(luò)。

圖2　數(shù)組及字符串的網(wǎng)狀思維地圖

以《計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ)——C語言程序設(shè)計(jì)》數(shù)組及字符串這部分內(nèi)容為例，從一維數(shù)組這個(gè)概念出發(fā)，引出相關(guān)聯(lián)的二維數(shù)組的概念和相似的字符型數(shù)組和字符串的概念，并從字符串出發(fā)引出字符串?dāng)?shù)組的概念，字符串?dāng)?shù)組又與二維數(shù)組相關(guān)聯(lián)，最終形成如圖2所示的網(wǎng)狀思維地圖，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步整合梳理便可得到完整的知識體系。

從上述對思維導(dǎo)圖繪制過程的描述中不難發(fā)現(xiàn)，思維導(dǎo)圖作為一種思維工具，不但將學(xué)生的思考過程可視化，使得學(xué)生學(xué)會思考，善于思考。并且更加注重思考過程中的主題之間的邏輯關(guān)系、層次關(guān)系，使得學(xué)生不僅僅關(guān)注知識，更加關(guān)注自己的思考過程，有意識地訓(xùn)練自己的發(fā)散思維能力和邏輯思維能力。所以將思維導(dǎo)圖引入到教學(xué)中，無疑能夠極大地鍛煉并提高學(xué)員的思維能力。

3.3利用思維導(dǎo)圖提升學(xué)生的能力

將思維導(dǎo)圖引入到計(jì)算機(jī)教學(xué)中，不但教會學(xué)生構(gòu)造知識體系和訓(xùn)練思維能力，更重要的是在授課過程中潛移默化地教會學(xué)生使用思維導(dǎo)圖進(jìn)行思考和學(xué)習(xí)，從而掌握一種全新的思考方法和學(xué)習(xí)方法，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

同時(shí)，使用思維導(dǎo)圖的教學(xué)設(shè)計(jì)能夠全面激發(fā)學(xué)員的創(chuàng)造潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。現(xiàn)代大腦研究表明，大腦把自身的活動區(qū)域非常清晰地劃分為左右腦，左腦主要處理文字、數(shù)字、邏輯、順序等，右腦主要負(fù)責(zé)節(jié)奏、空間、色彩、想象等，只有充分利用左右腦才能全面提升學(xué)生的智能和創(chuàng)造力。而思維導(dǎo)圖的思維方式正是同時(shí)調(diào)動左右腦協(xié)同工作，全面激發(fā)全腦思考，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，非常有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4　結(jié)束語

在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)使用思維導(dǎo)圖來學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程，不但能夠使得學(xué)生更加全面地、系統(tǒng)地把握知識，更能夠訓(xùn)練學(xué)員的思維能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，使得學(xué)生終生收益。下一步的研究工作即如何提高學(xué)生的思維導(dǎo)圖技術(shù)應(yīng)用能力，更深層次地應(yīng)用思維導(dǎo)圖技術(shù)，并如何將本論文的研究成果應(yīng)用于其他學(xué)科是教學(xué)實(shí)踐中。

參考文獻(xiàn)

［1］Buzan B， Buzan T. The Mind Map Book： How to Use Radiant Thinking to Maximize Your Brain’s Untapped Potential ［M］.New York： Dutton， 1994.

［2］向冬梅，孫沖武.將思維導(dǎo)圖應(yīng)用于生成學(xué)習(xí)的探討［J］.網(wǎng)絡(luò)科技時(shí)代，2007.8.

［3］趙國慶.概念圖、思維導(dǎo)圖教學(xué)應(yīng)用若干重要問題的探討［J］.電化教育研究2012.5

［4］Wing J M. Computational thinking［J］.Communicatins of the ACM，2006，49（3）：33-35

作者簡介

姜丹，1982，碩士研究生，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)教育

基金項(xiàng)目

海軍大連艦艇學(xué)院2015年度教育科研項(xiàng)目——計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)方法創(chuàng)新的理論與實(shí)踐研究