基于思维导图的混凝土结构设计教学研究

2021-09-01王晨飞陈昉健曾月厦门理工学院土木工程与建筑学院福建厦门361024

安徽建筑 2021年8期

王晨飞，陈昉健，曾月（厦门理工学院土木工程与建筑学院，福建厦门 361024）

混凝土结构设计是土木工程专业建筑工程方向的专业主干课程之一，它是在学生掌握了混凝土结构设计原理的基础上，进一步学习混凝土结构的设计原理和方法，使学生具有初步的混凝土结构的设计能力，为毕业设计和今后的工作打下基础。该课程主要讲授梁板结构、单层厂房结构、多层框架结构等设计方法，培养学生正确掌握混凝土结构楼盖、框架结构的设计理论和方法；掌握上述结构的组成、布置、受力特征、荷载计算、内力分析、设计要点和构造要求。课程中工程经验内容较多，并与相关国家和行业规范联系紧密，实践性较强，而教学学时也不充裕，只有32学时，因此充分调动学生理论联系实际、学以致用的能力，提升学生课程理解力尤为重要。

本文充分发挥思维导图的特点，推动学生自主学习能力训练，通过引入思维导图的方式，优化混凝土结构设计课堂教学模式，推动课程的教学改革。

1 思维导图的教学应用

人类大脑的认知是从图形到文字的转化，传统教学方式多关注文字信息的单向传输，随着信息化技术的蓬勃发展，可视化思维逐渐受到学者们的关注。东尼·博赞于1974年在探索研究人脑与思维的过程中，创造出思维导图。从一个中心出发，使用线条、颜色、词汇、符号和图像等，不断添加分支结构，构建整个思维导图，其发散性和非线性结构化的认知功能类似于人类大脑。思维导图是一种可视化思维工具，其色彩丰富和高度组织化的图式使思维不再局限于繁冗的文字中，利用逻辑推理的形式，丰富而形象地展示课程知识体系，能够激发学生对知识的理解，为优化课程教学提供有力的帮助。

2 思维导图的课堂教学实践

2.1 教师思维导图教学导引

教师通过对教学内容的梳理，确定各层次知识点的逻辑关系，使用思维导图展示教学知识点构成的知识体系框架，给学生介绍课程的知识网络和主要内容，如图1所示。在各章节授课前布置预习题目，通过课堂内容的讲授引导与学生交流，促使学生完成课程知识思维导图的绘制，充分迎合学生的思维模式，调动学生的学习热情和积极性。

图1 课程简介思维导图

混凝土结构设计的主要内容围绕混凝土结构的空间设计展开，即平面结构、空间一榀结构、空间多层结构。混凝土结构设计按结构类型分为水平结构体系和竖向结构体系，水平结构体系中的梁板结构分为单向板、双向板和楼梯，竖向结构体系的单一结构分为排架厂房和框架结构。混凝土结构设计按结构设计分为方案设计、结构分析、构件设计和施工图，方案设计包括结构布置和尺寸估算，结构分析包括分析模型、分析方法和分析内容，构件设计可以由学生参考《混凝土结构设计原理》，施工图包括设计说明、结构布置、构件施工和节点大样图。

2.2 学生思维导图自主分析

学生采用手绘或思维导图软件完成课堂内容的自我分析，不断加深对知识点的理解，构建课程知识体系，如图2所示。在课程学习开始前，学生通过预习题目绘制思维导图熟悉将授课程章节的内容，初步提取章节的核心词，建立知识点之间的逻辑关系。在章节内容授课过程中，学生通过与教师的学习交流，逐步完善该章节思维导图。思维导图的各级分支只体现关键词，需要学生归纳提炼关键知识点信息，从单一知识点出发，层层深入，建立逻辑关系，构建知识网络。在整理过程中，学生需要联系前序知识点，完善前后知识点的相互联系。利用思维导图，促进学生主动探索、发现、建构和完善课程知识，培养其发散性思维。

图2 双向板设计分析思维导图

2.3 课后调研数据分析

为了评价思维导图在教学中的效果，采用问卷形式调研方式，运用问题获取学生日常学习行为、对思维导图的认识和思维导图对学习行为的影响的信息，数据信息如图3所示。

图3 课程数据调研

通过与他人协作意愿、课堂互动、课前预习分析学生们的传统学习行为，48%的学生愿意与他人协作，但数目不过半，大多数学生并不习惯协同完成课程学习；只有42%的学生愿意参加课堂互动；22%的学生会课前预习。同学们习惯独自学习课程内容，学习方式主要为传统的授受式教学方式，之后再利用课下时间消化和复习当天新的课程知识。通过对学生前期思维导图认知调研，只有17%的学生对思维导图熟悉，50%的学生对思维导图引入教学感兴趣，大部分同学对思维导图是陌生的，但接近半数的学生愿意体验新的教学方式来学习新知识。对思维导图引入课程教学后的数据开展分析，78%的学生认为思维导图对学习有帮助，只有14%的学生会与他人协作完成思维导图绘制，72%的学生在后续课程中会继续使用思维导图。

由调研问卷结果可以看出，大部分学生通过学习可以快速掌握思维导图的绘制，在课后利用思维导图梳理课程知识，学生在制作过程独立深入思考、分析和理解各知识点之间的层级关系和逻辑关系，可有效建立课程的知识体系。