思維導(dǎo)圖在系統(tǒng)工程課程教學(xué)中的應(yīng)用

王 敏，匡小平，張 兵

（陸軍軍事交通學(xué)院 軍用物資配送系，天津 300161）

1 引言

系統(tǒng)工程是從總體出發(fā)，合理開發(fā)、運行和革新一個大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)所需思想、理論、方法論、方法與技術(shù)的總稱，屬于一門綜合性的工程技術(shù)[1]。它是在運籌學(xué)、系統(tǒng)理論、管理科學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展和成熟起來的一門交叉學(xué)科，其研究對象為一切大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)，如自然系統(tǒng)、社會經(jīng)濟系統(tǒng)、經(jīng)營管理系統(tǒng)、軍事指揮系統(tǒng)等。系統(tǒng)工程課程是我院大學(xué)本科層次軍事物流專業(yè)背景課程。課程主要學(xué)習(xí)系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)理論知識，系統(tǒng)工程方法論，如霍爾方法論、切克蘭德方法論、分析分析方法、物理—事理—人理，以及系統(tǒng)建模與量化、系統(tǒng)仿真與評價和系統(tǒng)決策等系統(tǒng)工程方法，對培養(yǎng)學(xué)員的系統(tǒng)思維能力和專業(yè)應(yīng)用能力具有重要作用。

系統(tǒng)工程課程具有多學(xué)科交叉，理論基礎(chǔ)面廣；多階段流程，系統(tǒng)方法綜合；多領(lǐng)域應(yīng)用，實用性突出等特點，與其他專業(yè)課程相比，其教學(xué)難度系數(shù)更大。如何提高教學(xué)效果是系統(tǒng)工程課程教學(xué)改革關(guān)注的重要問題。本文分析了思維導(dǎo)圖的特點，提出了思維導(dǎo)圖在該課程教學(xué)中的應(yīng)用，目的是為提高系統(tǒng)工程課程教學(xué)效果提供方法和工具。

2 思維導(dǎo)圖概念及其特點

2.1 思維導(dǎo)圖概念

思維導(dǎo)圖（Mind Map）是英國心理學(xué)家東尼·博贊（Tony Buzan）通過研究信息處理的本質(zhì)、腦細胞的結(jié)構(gòu)和功能、大腦皮層，以及天才的記筆記習(xí)慣，發(fā)明的一種創(chuàng)新思維工具。它是一種將放射性思維具體化的方法，運用大腦皮層（左腦和右腦）的所有資料，如語言、數(shù)字、邏輯、色彩和形象等，更清晰地、可視化地進行思維創(chuàng)造。2009年在吉隆坡馬來西亞博特拉大學(xué)舉行的第14 屆國際思維會議上，時任馬來西亞高等教育部長穆罕默德·卡利德·諾丁（Datuk Seri Mohamed Khaled Nordin）正式宣布21 世紀(jì)是大腦的世紀(jì)，新千年是大腦的千年。他同時宣布我們已經(jīng)從農(nóng)業(yè)、商業(yè)、信息和知識的時代走向智力的新時代，而思維導(dǎo)圖正是智力的“終極思維工具”[2]。思維導(dǎo)圖可以用于記憶、用于創(chuàng)造性思維、用于決策和用于組織他人的觀點（記筆記）。除此之外，思維導(dǎo)圖還可以用于自我分析、用于寫日記、用于提高學(xué)習(xí)技巧、用于會議、用于演講和用于經(jīng)營管理等。目前，思維導(dǎo)圖已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

2.2 思維導(dǎo)圖的特點

思維導(dǎo)圖就是抓住事物的關(guān)鍵與事物的聯(lián)系，運用曲線、符號、詞匯、顏色以及圖片把這一過程放射性地畫出來，形成一種可視圖表。其繪制過程如下：

一是將注意的焦點清晰地集中在中心圖像上，中心圖像用來捕捉主要內(nèi)容—比如，如果你使用思維導(dǎo)圖籌劃一本書，那么你可能在中央放上這本書的圖畫。

二是分支從這幅圖畫向四周放射。首先被分成各大主題，附在中央圖畫上；然后次主題也以分支形式表現(xiàn)出來，附在上一層分支上。

三是分支由一個關(guān)鍵圖像或者印在相關(guān)線條上的關(guān)鍵詞構(gòu)成。

思維導(dǎo)圖模仿腦細胞的無數(shù)突觸和連接，是一個天然思維工具，可應(yīng)用到所有認知功能領(lǐng)域，尤其是記憶、創(chuàng)造、學(xué)習(xí)和各種形式的思考。其特點就是把復(fù)雜的、線性的、用文字描述的枯燥信息變成彩色的、容易記憶的、有高度組織性的圖畫，使其看起來邏輯清晰，架構(gòu)立體，使知識的存儲、管理及應(yīng)用更具系統(tǒng)化。思維導(dǎo)圖繪制的越個性，視覺沖擊力越大，整體效果越好。

3 思維導(dǎo)圖在系統(tǒng)工程教學(xué)中的應(yīng)用

思維導(dǎo)圖作為一種有效的思維模式，大量學(xué)者指出了其在教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢。如杜金會分析了思維導(dǎo)圖在課堂教學(xué)中具有如下優(yōu)勢：一是圖文并茂的表現(xiàn)形式能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；二是信馬由韁式的表達方式能夠使教師的教案和課件更有彈性、更易修改；三是主題、次主題依次延伸的發(fā)散結(jié)構(gòu)能夠使課堂的教與學(xué)變成師生的自發(fā)行為，而且更具創(chuàng)造性；四是不僅展示內(nèi)容、而且展示其聯(lián)系的關(guān)聯(lián)圖像，有利于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解和記憶[3]。季新源指出教學(xué)中應(yīng)用思維導(dǎo)圖，可以理清備課授課思路、促進教學(xué)雙方互動交流、便于知識的理解記憶、便于團隊協(xié)作學(xué)習(xí)[4]。張麗萍指出，思維導(dǎo)圖可以把抽象思維形象化，隱形知識顯性化，使得學(xué)生可以按照自身的學(xué)習(xí)需求制作知識結(jié)構(gòu)，促進學(xué)生對學(xué)科的高效學(xué)習(xí)；同時，思維導(dǎo)圖對知識的表達方式具有發(fā)散和收斂特點，既有利于培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)的深刻性，又有利于培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)的廣闊性[5]。思維導(dǎo)圖具有的上述一系列優(yōu)勢，使其在教學(xué)中應(yīng)用非常廣泛。將思維導(dǎo)圖應(yīng)用到系統(tǒng)工程教學(xué)中，除了能夠更好地進行教學(xué)設(shè)計、科學(xué)地組織教學(xué)，便于學(xué)員知識的理解和記憶，還有以下應(yīng)用。

3.1 理清系統(tǒng)工程知識架構(gòu)

系統(tǒng)工程課程在理論方面要講授系統(tǒng)思想的產(chǎn)生、系統(tǒng)理論的形成與發(fā)展、系統(tǒng)工程概念、特點等基礎(chǔ)知識；在方法上要講授解釋結(jié)構(gòu)模式技術(shù)、主成分分析與聚類分析、狀態(tài)空間模型、系統(tǒng)動力學(xué)仿真、關(guān)聯(lián)矩陣評價和模糊綜合評價等。涉及的理論和方法較多，各種方法之間具有何種關(guān)系，按什么順序進行分析和解決實際問題，這些內(nèi)容如果理不清，容易給初學(xué)者造成知識混亂，限制其運用系統(tǒng)工程知識分析和解決實際問題。應(yīng)用思維導(dǎo)圖的方法繪制系統(tǒng)工程知識架構(gòu)圖，就可以很容易搞清楚系統(tǒng)工程解決問題的一般思路，以及各種方法之間的相互關(guān)系，上述問題就可以迎刃而解。圖1建立了系統(tǒng)工程知識架構(gòu)思維導(dǎo)圖，可以一目了然地看出系統(tǒng)工程中理論基礎(chǔ)、系統(tǒng)工程方法論、系統(tǒng)工程方法和系統(tǒng)工程應(yīng)用四大塊知識結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)工程分析問題的工作過程，即初步分析、規(guī)范分析和綜合分析的具體內(nèi)容，以及系統(tǒng)工程分析復(fù)雜問題各階段應(yīng)用的主要方法。

3.2 識別各章節(jié)教學(xué)的重難點

系統(tǒng)工程不僅整門課程知識量大，對于具體的各章節(jié)同樣知識點豐富。如對于汪應(yīng)洛院士主編的系統(tǒng)工程第三章系統(tǒng)模型與模型化這一章，涉及模型化基礎(chǔ)知識、結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)、主成分分析、聚類分析和狀態(tài)空間模型等內(nèi)容。不同的內(nèi)容體系下又可以細分很多知識點，這些知識點中哪些是教學(xué)的重點和難點，學(xué)習(xí)這些知識點需要具備哪些基礎(chǔ)知識，都是教學(xué)實施過程中需要思考的關(guān)鍵問題。如果這些問題理解和把握不準(zhǔn)，在一定程度會影響教學(xué)效果和學(xué)習(xí)質(zhì)量。應(yīng)用思維導(dǎo)圖進行分析，把該章節(jié)的主要內(nèi)容清晰地呈現(xiàn)在圖上，并且將各內(nèi)容需要提前復(fù)習(xí)或者預(yù)習(xí)哪些相關(guān)知識標(biāo)注清楚，這樣可以較好地識別各章教學(xué)的重難點。如圖2建立了系統(tǒng)模型與模型化知識重難點思維導(dǎo)圖。在圖2中帶星型標(biāo)志的內(nèi)容即為該章節(jié)的學(xué)習(xí)重點，由于該章節(jié)涉及可達矩陣、方差和協(xié)方差等前面大學(xué)一二年級的基礎(chǔ)課程知識，這方面的內(nèi)容也成了教學(xué)的難點，要求學(xué)員提前進行相關(guān)知識點的復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)。

圖1 系統(tǒng)工程知識架構(gòu)思維導(dǎo)圖

圖2 系統(tǒng)模型與模型化知識重難點思維導(dǎo)圖

3.3 拓展各種方法在專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

系統(tǒng)工程堅持問題導(dǎo)向和反饋控制的邏輯思想，使其在社會系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等復(fù)雜大系統(tǒng)方面應(yīng)用非常廣泛。同樣，系統(tǒng)工程方法也具有廣泛的應(yīng)用性。深入研究和挖掘系統(tǒng)工程方法在專業(yè)課領(lǐng)域的應(yīng)用，一方面可以解決專業(yè)領(lǐng)域的實際問題，拓展系統(tǒng)方法的應(yīng)用范圍；另一方面可以使系統(tǒng)工程方法與專業(yè)課題有機結(jié)合，以專業(yè)科研課題驅(qū)動系統(tǒng)工程方法講授，實現(xiàn)科研對教學(xué)的反哺作用，豐富教學(xué)內(nèi)容，帶給學(xué)生新的思想與體驗。如何挖掘系統(tǒng)工程方法在專業(yè)課領(lǐng)域的應(yīng)用成了重要問題。應(yīng)用思維導(dǎo)圖可以對系統(tǒng)工程方法的應(yīng)用進行深度聯(lián)想和挖掘，拓展各種方法在專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。如圖3建立了系統(tǒng)動力學(xué)仿真方法在專業(yè)課程應(yīng)用拓展的思維導(dǎo)圖。在圖3中，首先擺清楚系統(tǒng)動力學(xué)的特點及其研究對象，針對研究對象拓展方法在專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。如在軍事物流專業(yè)課程中，物資需求預(yù)測、采購決策、庫存控制、軍事物流保障能力評價等都存在決策環(huán)節(jié)，具有自律性和系統(tǒng)的非線性，都可以應(yīng)用系統(tǒng)動力學(xué)方法進行仿真。在采購決策中又可以深入聯(lián)想均勻需求下采購決策、增長需求下采購決策和突變需求下采購決策。進一步地又可以對平時物資采購決策和應(yīng)急應(yīng)戰(zhàn)時物資采購決策進行系統(tǒng)動力學(xué)仿真，這屬于專業(yè)領(lǐng)域科學(xué)研究的范疇。通過這張思維導(dǎo)圖，不僅可以讓學(xué)員了解系統(tǒng)動力學(xué)仿真方法的應(yīng)用范疇，又可以讓學(xué)員了解專業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)問題，實現(xiàn)從知識構(gòu)建向能力生成的轉(zhuǎn)化。

圖3 系統(tǒng)動力學(xué)仿真在專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用拓展思維導(dǎo)圖

4 思維導(dǎo)圖繪制及功能實現(xiàn)

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)開發(fā)了iM-indMap、MindManager、FreeMind 等思維導(dǎo)圖繪制軟件。這些軟件都是實現(xiàn)思維導(dǎo)圖可視化的工具，具有視覺多樣性、流暢性、便攜性等特點。軟件提供的各種圖例、圖形、顏色、線性，能夠協(xié)助用戶快速建立問題分析的分枝，創(chuàng)造個性化的思維導(dǎo)圖，開啟大腦的無限潛能。

與此同時，部分思維導(dǎo)圖軟件還可以實現(xiàn)與Microsoft軟件進行集成，為我們系統(tǒng)工程的教學(xué)提供便利。如運用博贊iMindMap 軟件，可以將思維導(dǎo)圖轉(zhuǎn)換成文本文檔、電子表格項目計劃等；也可以用PowerPoint 的應(yīng)用程序把思維導(dǎo)圖制作成一個標(biāo)準(zhǔn)的“幻燈片演示”或者一張栩栩如生的思維導(dǎo)圖幻燈片展示。而MindManager 可以實現(xiàn)同Microsoft 軟件無縫集成，快速將數(shù)據(jù)導(dǎo)入或?qū)С龅組icrosoft Word、PowerPoint、Excel、Outlook、Project 和 Visio 中，更加方便教學(xué)過程中的交互使用。

5 結(jié)束語

本文將思維導(dǎo)圖方法引入到系統(tǒng)工程課程教學(xué)中，分析了其在系統(tǒng)工程課程教學(xué)中的幾點應(yīng)用，并介紹了思維導(dǎo)圖繪制工具及相關(guān)功能實現(xiàn)。思維導(dǎo)圖是一種創(chuàng)新思維工具，在系統(tǒng)工程教學(xué)中不僅限于上述應(yīng)用，還可以拓展到更多的方面，如進行課程的總結(jié)與復(fù)習(xí)，思維導(dǎo)圖能夠提綱挈領(lǐng)地勾勒出課程的重點；開展系統(tǒng)工程研討式教學(xué)，思維導(dǎo)圖能夠把握重點和主題，有利于研討的順利開展等。在系統(tǒng)工程課程教學(xué)中，要進一步挖掘思維導(dǎo)圖的應(yīng)用范圍，使其更好地為課程教學(xué)服務(wù)。