基于思維導圖的混凝土結構設計教學研究

王晨飛，陳昉健，曾月 （廈門理工學院 土木工程與建筑學院，福建 廈門 361024）

混凝土結構設計是土木工程專業(yè)建筑工程方向的專業(yè)主干課程之一，它是在學生掌握了混凝土結構設計原理的基礎上，進一步學習混凝土結構的設計原理和方法，使學生具有初步的混凝土結構的設計能力，為畢業(yè)設計和今后的工作打下基礎。該課程主要講授梁板結構、單層廠房結構、多層框架結構等設計方法，培養(yǎng)學生正確掌握混凝土結構樓蓋、框架結構的設計理論和方法；掌握上述結構的組成、布置、受力特征、荷載計算、內力分析、設計要點和構造要求。課程中工程經(jīng)驗內容較多，并與相關國家和行業(yè)規(guī)范聯(lián)系緊密，實踐性較強，而教學學時也不充裕，只有32學時，因此充分調動學生理論聯(lián)系實際、學以致用的能力，提升學生課程理解力尤為重要。

本文充分發(fā)揮思維導圖的特點，推動學生自主學習能力訓練，通過引入思維導圖的方式，優(yōu)化混凝土結構設計課堂教學模式，推動課程的教學改革。

1 思維導圖的教學應用

人類大腦的認知是從圖形到文字的轉化，傳統(tǒng)教學方式多關注文字信息的單向傳輸，隨著信息化技術的蓬勃發(fā)展，可視化思維逐漸受到學者們的關注。東尼·博贊于1974年在探索研究人腦與思維的過程中，創(chuàng)造出思維導圖。從一個中心出發(fā)，使用線條、顏色、詞匯、符號和圖像等，不斷添加分支結構，構建整個思維導圖，其發(fā)散性和非線性結構化的認知功能類似于人類大腦。思維導圖是一種可視化思維工具，其色彩豐富和高度組織化的圖式使思維不再局限于繁冗的文字中，利用邏輯推理的形式，豐富而形象地展示課程知識體系，能夠激發(fā)學生對知識的理解，為優(yōu)化課程教學提供有力的幫助。

2 思維導圖的課堂教學實踐

2.1 教師思維導圖教學導引

教師通過對教學內容的梳理，確定各層次知識點的邏輯關系，使用思維導圖展示教學知識點構成的知識體系框架，給學生介紹課程的知識網(wǎng)絡和主要內容，如圖1所示。在各章節(jié)授課前布置預習題目，通過課堂內容的講授引導與學生交流，促使學生完成課程知識思維導圖的繪制，充分迎合學生的思維模式，調動學生的學習熱情和積極性。

圖1 課程簡介思維導圖

混凝土結構設計的主要內容圍繞混凝土結構的空間設計展開，即平面結構、空間一榀結構、空間多層結構。混凝土結構設計按結構類型分為水平結構體系和豎向結構體系，水平結構體系中的梁板結構分為單向板、雙向板和樓梯，豎向結構體系的單一結構分為排架廠房和框架結構。混凝土結構設計按結構設計分為方案設計、結構分析、構件設計和施工圖，方案設計包括結構布置和尺寸估算，結構分析包括分析模型、分析方法和分析內容，構件設計可以由學生參考《混凝土結構設計原理》，施工圖包括設計說明、結構布置、構件施工和節(jié)點大樣圖。

2.2 學生思維導圖自主分析

學生采用手繪或思維導圖軟件完成課堂內容的自我分析，不斷加深對知識點的理解，構建課程知識體系，如圖2所示。在課程學習開始前，學生通過預習題目繪制思維導圖熟悉將授課程章節(jié)的內容，初步提取章節(jié)的核心詞，建立知識點之間的邏輯關系。在章節(jié)內容授課過程中，學生通過與教師的學習交流，逐步完善該章節(jié)思維導圖。思維導圖的各級分支只體現(xiàn)關鍵詞，需要學生歸納提煉關鍵知識點信息，從單一知識點出發(fā)，層層深入，建立邏輯關系，構建知識網(wǎng)絡。在整理過程中，學生需要聯(lián)系前序知識點，完善前后知識點的相互聯(lián)系。利用思維導圖，促進學生主動探索、發(fā)現(xiàn)、建構和完善課程知識，培養(yǎng)其發(fā)散性思維。

圖2 雙向板設計分析思維導圖

2.3 課后調研數(shù)據(jù)分析

為了評價思維導圖在教學中的效果，采用問卷形式調研方式，運用問題獲取學生日常學習行為、對思維導圖的認識和思維導圖對學習行為的影響的信息，數(shù)據(jù)信息如圖3所示。

圖3 課程數(shù)據(jù)調研

通過與他人協(xié)作意愿、課堂互動、課前預習分析學生們的傳統(tǒng)學習行為，48%的學生愿意與他人協(xié)作，但數(shù)目不過半，大多數(shù)學生并不習慣協(xié)同完成課程學習；只有42%的學生愿意參加課堂互動；22%的學生會課前預習。同學們習慣獨自學習課程內容，學習方式主要為傳統(tǒng)的授受式教學方式，之后再利用課下時間消化和復習當天新的課程知識。通過對學生前期思維導圖認知調研，只有17%的學生對思維導圖熟悉，50%的學生對思維導圖引入教學感興趣，大部分同學對思維導圖是陌生的，但接近半數(shù)的學生愿意體驗新的教學方式來學習新知識。對思維導圖引入課程教學后的數(shù)據(jù)開展分析，78%的學生認為思維導圖對學習有幫助，只有14%的學生會與他人協(xié)作完成思維導圖繪制，72%的學生在后續(xù)課程中會繼續(xù)使用思維導圖。

由調研問卷結果可以看出，大部分學生通過學習可以快速掌握思維導圖的繪制，在課后利用思維導圖梳理課程知識，學生在制作過程獨立深入思考、分析和理解各知識點之間的層級關系和邏輯關系，可有效建立課程的知識體系。

3 結語

本文總結了混凝土結構設計的教學特點，分析了思維導圖的教學應用，最后將思維導圖應用于課堂教學，并調研分析學生的應用情況。結果表明將思維導圖與混凝土結構設計課程的教學相結合，可以幫助學生建構完整的課程知識體系，建立各層級知識點之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學生發(fā)散性思維，實現(xiàn)自主學習。