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化工技术经济教学思维导图应用研究

2019/12/17 阅读:

摘要:作为一种发散性思维的可视化图形表达工具,思维导图所具有的直观性、逻辑性、多层次性和可拓展性有助于学生知识结构体系的建构和创新思维能力的培养。该文基于认知心理学和有意义学习理论,从构建知识结构体系的角度对化工技术经济课程教学中采用思维导图的教学设计方法进行了探讨,以促进思维导图在该课程教学中的推广应用。

关键词:思维导图;教学方法;化工技术经济;发散思维

1化工技术经济课程教学现状

化工技术经济是一门应用性极强的交叉学科,是技术经济学的一个重要分支。它结合化学工业的特点,应用技术经济学的基本原理和方法,研究化工工业领域发展中的设计规划、建设生产、科学研究等各阶段和各方面的经济效益问题,目的是得到技术上先进、生产上适用、经济上合理的最优方案,并为科学决策提供依据。为了满足新时代新工科背景下培养新型复合型工程技术人才的要求,化工技术经济课程被越来越多的国内外高校纳入到化工类专业本科教学和研究生教学课程中,这也是教育部工程教育认证标准对化工专业的要求。目前,该课程已是我校化工类专业的主干必修课程,同时也是全校其它专业的选修课。目前,化工技术经济课程授课效果已经满足了工程教育认证中“理解并掌握工程管理原理和经济决策方法,并能在多学科环境中应用”的基本要求。但笔者在教学实践中发现,学生的学习兴趣不高,缺乏学习的热情和主动性、缺乏知识整合能力和深度思考能力,主要原因分析如下:

1.1传统的课堂教学方式导致学生缺乏求知欲和学习主动性

传统的教学理念是“以教师为中心、以课堂为中心、以知识为中心”,以教师的课堂讲授为基本教学形式,以让学生理解和记住知识为最终目的。课堂上知识的单向输出导致学生处于被动接受知识的状态,没有问题意识。

1.2理论知识教学与具体实践结合不够紧密

因课程学时有限,教学任务重,该课程教学以教材内容为主,主要讲述经济学的基本理论和方法,涉及的基本概念和计算公式较多,知识点多,理论性较强,且教材中的例题与实际化工项目的相关度较低。学生接受孤立、割裂的课程知识,难以做到理论联系实际,更谈不上举一反三。

1.3学生未能充分掌握课程知识内容,独立思考缺位,不能将所学运用于实践

通过近几年指导的大学生本科毕业设计的情况可知,多数学生在化工项目设计中未能很好地运用该课程学习的知识来综合考虑化工项目各阶段和各方面的经济效益问题,缺乏深度思考和创新思维能力。追根溯源,还是学生在学习该课程时只是单纯的听讲、记忆,缺乏深入思考,缺少对获取文献资料和逻辑推理等科学方法的训练,未能有效理清知识脉络和构建完整的知识体系框架。因此,更新传统教学理念、革新教学模式,让化工技术经济课程的教学活动更富吸引力,使学生更加积极主动地融入到教学过程中,有意识地去培养学生逻辑思维能力,使其能够运用科学的思维方式去分析问题和解决问题,成为当前该课程教学活动中必须要解决的问题。

2思维导图的概念与优点

1971年,英国心理学家TonyBuzan首先提出了一种图像式思维工具———思维导图(MindMap)。与传统的直线记录方式不同,思维导图是一种强大的图形技术,它以多层次的图形结构动态地记录信息和思维脉络,可以更加直观形象地将各种概念有机地联系在一起。思维导图为开发大脑潜能提供了一种新的通用型工具,可以全方位地激活大脑皮层,将文字、数字、图像、颜色、节奏、逻辑和空间意识等有机组合起来[1]。根据奥苏伯尔(DavidP.Ausubel)提出的有意义学习论点,学生已有的知识内容是学习新知识最重要的基础,只有当学生能够具有可以将新学知识内容与其已有的知识内容建立其联系时,学习才是有意义的;影响学生课堂学习中是否为有意义学习的最重要因素是学生已有的认知结构,即学习是基于已有知识体系渐进性拓展的过程,学生已有的知识储备和思维方式,表现为学生当前能够回想起的概念、事实、命题、理论等。因此,要促进学生掌握新知识,就要增强学生认知结构中旧知识与新学知识之间的互动关联[2]。在教学内容的安排上要尽可能地先讲授学科中包容性最大、概括性最强和最具有说服力的概念和原理,以渐进加深的方式组织、加工、深化学习内容。按照认知心理学的观点,人的短时记忆容量是比较有限的,仅为7±2个组块,这极大地限制了人的信息加工能力,而思维导图可以将概念分层处理,在容量有限的情况下,增加知识的组块和丰富度,增加可供加工的信息。思维导图的实质是按照发散性思维的方式将客体信息与主题经验进行联结,形成一个符合主体记忆模式的图形网络体系。首先,思维导图是一种图形化的表达工具。作为“图”,它可以形象地表达人的认知和思维过程,将线型的语言、逻辑思维方式、方法和概念转化为以强调一个核心概念的空间图形,弥补了语言文字在思考表达上单一性和线性的不足;作为“工具”,思维导图则具有很高的实用价值,可以广泛应用于人们需要思考决策的领域。从思维导图产生至今,它已不仅限于是一种学习方法,更成为了交流写作、头脑风暴、教学设计与评价、课堂教学、知识组织与管理、远程学习等多个领域的重要工具。其次,思维导图的核心理念是发散性的思维表达方式,思维导图强大的图形技术清晰地表达大脑的思维方式。利用思维导图的直观性、形象性、关系型、层次性和可拓展性等特点,能够构建一个清晰地知识网络,有利于学生掌握整个知识结构体系,形成直觉思维,促进知识迁移,从而直观快速地掌握新知识内容,有助于提高学生的记忆力和发散思维能力[3]。

3思维导图教学方法设计

目前,计算机绘制和手动绘制思维导图的方法都已经比较成熟,常用的商业化软件有MindMaster、MindManager、Xmind、iMindMap、MindMapper、Nova-Mind等。思维导图教学的基本流程是介绍导图概念、导图制作、导图课程设计、应用效果评价。但是不同领域的知识和方法往往具有不同的属性,所以要有针对性地构建思维导图。思维导图建构的基本步骤包括确定中心概念、概念拓展、确定概念性质、添加资源实体、设置关系和可视化6个步骤。图1是将化工技术经济课程内容绘制的思维导图,该图清晰地说明了思维导图的几个典型特征:①突出重点。强调重点,是强化记忆和提升创造力的重要影响因素,采用以关键词“化工技术经济”为核心的中央图,将注意力的焦点集中在中央图形上;②层次性和可拓展性。使用层次和分类来组织思维,可以提高大脑的发散思维能力,由中央关键词向四周放射形成分支,分支是发散性思维延伸出的新的关键词或者关键内容,然后依次拓展到三级分支,四级分支……各分支形成一个连接的节点结构;③关系型。在分支模式的内外要进行连接时,可使用箭头的链接、一致的色彩,或有序的数字代码,加上层次和间隔,配合图像,有助于提高大脑的联想能力。基于有意义学习理论,在思维导图教学设计时应体现学生在已有知识结构的思维发散过程。因此,在引入思维导图前,教师首先要摸清授课对象的基本学情,掌握学生已有的知识背景情况。目前,问卷调查法和个案研究法是最常用的研究方法,但这两种方法多适用于开课之前,此时学生仍处在对课程教材内容的模糊理解阶段,调查结果的指导意义不大。教学活动中采用思维导图方法主要涉及三个阶段:学习准备阶段、学习阶段、协作绘制思维导图阶段。在学习准备阶段,教师根据具体的教学问题,设计相应的情境,引导学生发散思考,适时引入思维导图。创制思维导图的过程体现了人脑进行发散性思维的过程,手绘制图更能体现其价值意义。在学习阶段,教师围绕中心关键词,鼓励和引导学生进行导图的绘制,使其发散思维从中心关键词出发逐步拓展到所学的分支节点,然后对分支知识点进行教授,然后继续思维发散。通过绘制思维导图,实现由关键词的概念向其本质的深入,由旧知识向新知识的迁移,由理论知识向具体实践的延伸。以化工技术经济学中资金的时间价值为例介绍思维导图的建构方法。在讲解资金的时间价值之前,以“曼哈顿岛的三百年来的价值增值”和“浙江灵溪是全国最大的参茸市场”为情景案例,引导学生思考两个事件背后的原因是什么?然后让学生思考日常生活中人们向银行存钱的原因是什么?如何实现货币的保值和增值?货币的增值和哪些因素有关?通过一系列的启发式提问,让学生深刻理解资金时间价值的概念和意义。在此基础上,介绍如何更加直观地表示不同时间节点现金的流入和流出情况,即现金流量图的概念、构成要素和绘制方法。在掌握现金流量图这个工具的基础上,介绍六种不同的资金等效值计算方法,并让学生举例说明这些计算类型的可能应用场合,做到书本理论知识与具体实践的紧密关联。在思维导图的使用时尽可能地多引入与使用有利于解决具体问题的情景,可以引发学生更多的联想、思考、沟通、表达,促进学生学习能力、表达能力、思维能力的训练与提高。从建构知识和创造集体智慧的角度,鼓励学生分小组协作学习共同构建思维导图,促进合作学习,不断拓宽思维导图在化工技术经济课堂教学的应用范围。思维导图的建立并不是一次就能完成的,通常需要经过几次反复修改,因此强调学生能够借助计算机软件来构建思维导图。以资金的时间价值为中心绘制的思维导图如图2所示。

4思维导图教学的注意事项

当前,思维导图也存在一定的局限性,现有的思维导图多以概念图为核心,在此基础上进行启发式教学理论、知识体系构建以及教学评价,不利于拓宽思维导图的应用领域。此外,思维导图多是作为现有教学框架中的一个重要补充工具或替代形式存在,其表达力有限。思维导图作为一个帮助学生理清思路、强化理解和记忆的有效工具,能够描述体现的东西是有限的,不能认为可以画完一张思维导图就认为已经掌握了所学内容。实际上,思维导图忽视了实际化工项目的复杂性,低估了系统工程的艰巨程度,现实中的化工技术经济问题是高度复杂和集成化的,是多种因素叠加和相互影响的。如果凡事都用思维导图,反而是曲解和简化了原本的系统。思维导图通常只有一个以主要概念为中心的节点,然后随着思维发散和深入形成一个有序的图。但实际教学中,知识体系是由多个概念节点构成的,在表现形式上是网状结构的。因此,在教学中应注重建立不同概念之间的关系,而避免简单地罗列概念。创建思维导图应该秉承的原则是:通过将知识点建构成知识块,再把知识块联结成直观的、立体化、可视化的知识网络,帮助学生“把厚书读薄”。只有符合人的知识心理特征将新旧知识联系起来的思维导图,才能有利于学生将繁杂的知识信息简化为大脑易于接受和记忆的、紧凑有序的知识结构。在绘制思维导图时,应注意引导学生正确建构由关键词发散的主干信息。注重思考知识内容的内在联系,找出知识点之间的并列关系或延伸关系,避免只是将信息的排列序列由线性或列单式变成环绕型的“伪放射”;注重研究对象的分类、层次和情境范围,避免缺乏无意识和无序混乱的“乱放射”[3]。

5结论与探讨

本文从认知心理学和有意义学习理论的角度出发,探讨了思维导图在化工技术经济课程教学中的应用可行性,并在教学实践中检验了思维导图的教学效果。研究表明,化工技术经济课程教学活动中融入思维导图提高了学生的学习积极性和课堂参与度,有助于增强学生的理解记忆能力、培养其创新思维能力。但思维导图教学也有一定的局限性,如在使用思维导图时,学生容易过度思维发散而忽略了学习的重点和深度,学生在提取关键信息方面表现出一定的困难,如此就失去了使用思维导图的真正意义。另外,本课程化工技术经济课程具有特定的情境特征和一定的局限性,该方法的可迁移性和可推广性仍有待探究。

参考文献:

[1]李艳霞,陈毅挺,黄露.元认知教学法在《化工技术经济》课程中的实践运用[J].教育教学论坛,2016(19):149-150.

[2]赵佳娜.思维导图在认知结构建构中应用模式研究-以大学基础英语实践课为例[J].中国电化教育,2014(6):121-126.

[3]杨昌周,范蔚.试析思维导图的“伪放射”和“乱放射”[J].中国电化教育,2011(9):110-112,116.

作者:冯锐 王宏 秦志宏 孟献梁 单位:中国矿业大学

化工技术经济教学思维导图应用研究

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