思维导图培养工科学生创新思维的方法

王淑芳　刘伟　谭苗苗

摘 要：随着创新性社会对当代大学生要求的改变，高等教育势必在教学目标改变的前提下对教学方法进行更深层次的探索。思维导图作为创新活动的工具之一，在帮助人们将创新意识实践化的过程中起着重要作用。本文从思维导图在工科教学中的应用探索入手，研究创新思维的培养方法，并通过教学时间验证方法的有效性。

关键词：工程教学；思维导图；创新思维

一、引言

创新是现代社会发展的需求，作为创新载体的科技人才的培养是实现社会创新的根本途径。早在20世纪80年代，《北京科技报》《科学画报》等陆续刊登了大量介绍国外有关创新思维的文章；中国创造学会筹委会、中国发明协会、中国现代设计法研究会等创新思维研究组织相继成立。与此同时，创新思维培养方法持续跟进，并逐渐步入新的层次。

据脑科学研究，创新来源于对左脑右脑的协调应用。左脑擅长逻辑思维和推理，它依据现有知识并在现有理论的框架内得出结论，不产生新的知识；右脑的非逻辑思维则创造新的理论和观念，孕育新的思想。20世纪70年代英国教育家托尼·巴赞提出思维导图概念以激活大脑的创新能力。思维导图通过激活右脑的活动将左脑内的相关基础知识读取出来，就产生了创造力。既然思维导图可用于中小学基础创新能力的提升，那么应用于高等教育也有相应的效果。

在高等教育的工科教学过程中，我们经历了传统的工科教学方法和项目驱动教学方法过程，教学理念和方法在不断地与时俱进。在未来，将思维导图与项目驱动教学方法相结合不仅可以将工科学生培养为合格工程师，更能培养有创新能力的工程师。

二、传统工程教学方法和项目驱动教学方法比较

传统的工科教学方法以学会事实性的知识、术语、内容为目标，在教学过程中采取单一的教师讲授和学生学习方式，最终培养掌握某工程领域相关知识的工程师。这样的工程师在毕业后需要继续在单位资深工程师引领下完成实践学习。项目驱动教学方法以培养设计、实践能力为目标，在教学过程中采取教师为主导、学生为主体的教学方式，发挥学生学习的主观能动性，最终培养有设计、实践、跟踪服务能力的工程师。这样的工程师具备快速适应新项目的能力。

在现代社会，工程师需要能迅速把握时代的脉搏，不断创新以引领科技潮流。如何培养具备创新能力的工程师是现代高等教育面临的难题。

三、项目驱动教学过程中采用思维导图

项目驱动教学方法以项目为主线，调动学生学习动机与兴趣。教师设计的项目是开放式的，允许学生自由发挥。在教育活动中，学生要实现创新就要激发出自己最可贵的想象力，对事物的好奇心及获取新知识的欲望。教师应通过各种途径和方法促进学生这种能力的发展。学生需要为一个有待研究的开放式项目提出尽可能多的解决方案，这时思维导图就凸显魅力了。

教学过程中采用思维导图要求教师要先对学生进行有关思维导图绘制方法的训练。目前，常见的思维导图工具有16款，如XMIND、Mindmaps、FreeMind等。教师可要求学生：借助思维导图对项目进行预习，预习时要用思维导图把自己的方案设计画出来，明确这些方案需要哪些措施去实现，哪些措施是可以实现的，哪些需要学习。学生带着学习目标进行学习时才能最大限度地优化学习效果。

思维导图的主要特点是能发挥学生的逻辑思维、发散思维、自主探究能力、合作学习能力。这些能力都是培养创新思维必不可少的。思维导图的绘制要包含如下四个方面：首先，中央图形是其重中之重，是核心。要求学生充分利用逻辑思维能力迅速锁定主题及关键词，以问题为中心；其次，中央图形的分支以树枝的形式从中央向四周发散，要求学生发挥发散思维，充分联想，提供尽可能多的设计方案；再次，在分支上，学生应运用自主探究能力判断分支的重要性，越远的分支越不重要；最后，通过组间同学的合作学习确定节点来联络各分支。

教学实施中需要执行如下步骤：①教学情境导入；②学生绘制思维导图及师生探讨交流；③组间合作学习；④成果展示；⑤教学反思。

（1）教学情境导入。教师以项目为主线，引导学生从已掌握的知识出发，用思维导图建立项目与实施方案之间的联系，利用已知知识之间的联系导入新知识的学习。帮助学生迅速实现知识之间的迁移。教师在项目教学中应由易到难循序渐进引入新知识，培养学生学习的好奇心及学习兴趣。

（2）学生绘制思维导图及师生探索交流。学生采用发散思维对给定的工程项目进行文献检索或实地调研，了解项目的工程背景和应用场所。甚至可以和当前最新科技技术相结合进行联想，提出新的解决方案。学生还可以思考项目中的不确定因素并将其细节化，明确项目的主题和关键词，从而开展思维导图的绘制。在绘制思维导图过程中可能会发现新的思路和想法，反过来引起更深层次的思考。这让学生的自主探索成为有反馈的良性循环过程。在此过程中教师的作用只是主导，营造积极、奋发的教学环境，在学生需要帮助时给予指导。

（3）组间合作学习。每个项目小组自发分工，每人都有不同的任务。组员之间彼此需要合作交流，利用集体智慧共同完成思维导图的绘制。每个成员要明确自己的关键词，保证既分工又合作。最后合并成小组的工程项目思维导图。在此过程中教师只需要在教室走动，倾听个小组的讨论和观察每个组员表现，便于组间考核。

（4）成果展示。各工程项目小组集体到讲台上展示小组的项目设计思维导图，可以有一个同学介绍整体思路，其余同学介绍自己的分支以及组间合作交流关系。其他项目小组成员有责任提出不同观点，对组员的设计思路进行提问，这样保证该小组思维清晰，思辨力强，并且可以对别人的提问进行批判性吸收，以更好地改进自己的项目思维导图。这样学生真正回归到学习的主体地位。教师要对每个小组的表现进行记录、考核，重点观察学生的思辨能力和批判性思维，这是创新的源泉。

（5）教学反思。教师和学生在进行完项目方案设计后，分别进行教学反思。教师可回顾课堂的教学过程，对自己的教学活动进行梳理，根据学生对每个教学环节的反应及任务完成情况，总结教学中的问题并及时改进。学生应通过教学反思，对自己的项目有更深次的理解，重新改进自己的思维导图，扩展思维，让学习成为有反馈的闭环，从而激发创新思维。

为适应现代社会的需求，工程教学方法注定要能培养学生的创新思维。本文将思维导图引入工科项目驱动教学方法，提出该方法的教学实践过程以及在工程教学中师生的相互关系，为工程教学提供一种可借鉴的方法。

参考文献：

[1]钱学森.关于形象思维问题的一封信[J]. 中国社会科学，1980（6）.

[2]杨正民.基于“行动导向”教学的课程改革[J].科技资讯，2009（15）：210-211.