思維導(dǎo)圖在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中的實證研究

竇燕+李季輝+李可

[摘 要] 本研究在筆者所開設(shè)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中進(jìn)行。應(yīng)用思維導(dǎo)圖設(shè)計了相應(yīng)的教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)活動，對課程學(xué)習(xí)過程中特定事件進(jìn)行了全面的跟蹤和記錄。研究采用了問卷調(diào)查法和個案研究法，采取定性和定量相結(jié)合的方式，收集的數(shù)據(jù)來自于燕山大學(xué)12級軟件工程專業(yè)2個班和信息安全專業(yè)1個班共94名學(xué)生。本研究認(rèn)為：老師在課堂中的部分教學(xué)內(nèi)容采用思維導(dǎo)圖的授課方式能有效提高課堂教學(xué)的質(zhì)量，學(xué)生在課后使用思維導(dǎo)圖能大大提升對知識的掌握，兩種結(jié)合的教學(xué)模式能夠有效提高教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞] 思維導(dǎo)圖;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);教學(xué)方法;教學(xué)質(zhì)量

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 1005-4634（2014）05-0040-04

0 引言

思維導(dǎo)圖是以圖解的形式和網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，用于儲存、組織、優(yōu)化和輸出信息的思維工具。思維導(dǎo)圖特別適合于高效的閱讀、復(fù)習(xí)、筆記和計劃，它對收集和整理信息特別有用，同時還可以高效地管理信息[1]。張海森[2]對2001～2010年中外思維導(dǎo)圖的教育應(yīng)用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)中外思維導(dǎo)圖的教育應(yīng)用研究總量呈逐年上升的趨勢，但學(xué)科應(yīng)用分布差異較大，主要集中在教育技術(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)和化學(xué)等方面，其它學(xué)科的應(yīng)用分布很散。

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”作為計算機(jī)專業(yè)、軟件工程專業(yè)以及相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，是設(shè)計和實現(xiàn)各種應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)，這門課程的學(xué)習(xí)效果對學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的形成具有重要的影響[3]。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論性強(qiáng)，概念多，知識點也很多，內(nèi)容抽象，學(xué)生花了大量時間研究每個知識點，但學(xué)習(xí)效果仍不理想。

本文在分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程特點的基礎(chǔ)上，引入思維導(dǎo)圖進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)。本研究重點解決以下問題：（1）了解學(xué)生對思維導(dǎo)圖的認(rèn)知程度;（2）了解學(xué)生使用思維導(dǎo)圖的情況;（3）了解學(xué)生使用思維導(dǎo)圖對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)的效果。

1 本研究的設(shè)計與實施

1.1 研究目標(biāo)

通過課程的教學(xué)實踐檢驗思維導(dǎo)圖在教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)中應(yīng)用效果，并提出相應(yīng)教學(xué)方法。

1.2 研究方法

本研究采用了問卷調(diào)查法和個案研究法。其中個案研究法是指對一個團(tuán)體、一個組織或一個人以及一個人一個事件進(jìn)行詳盡的調(diào)查研究方法。個案研究的目的有兩個：一是對個案作一個廣泛深入的考察;二是發(fā)展一般性理論以概括說明社會結(jié)構(gòu)或過程[3]。本研究在筆者所開設(shè)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中進(jìn)行，利用思維導(dǎo)圖涉及相應(yīng)的教學(xué)活動，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行全面跟蹤，記錄實驗過程及整個教學(xué)活動中所出現(xiàn)的教學(xué)問題及相應(yīng)的解決方案。

1.3 研究對象

本研究以燕山大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院軟件工程專業(yè)12-1，12-2班和2012級信息安全專業(yè)12-1班本科生為研究對象。為了比較用不用思維導(dǎo)圖的學(xué)習(xí)效果，筆者先是采取自愿的原則，在介紹了思維導(dǎo)圖之后讓學(xué)生自愿選擇是否使用思維導(dǎo)圖進(jìn)行學(xué)習(xí)，一共有10位同學(xué)選擇用思維導(dǎo)圖。筆者認(rèn)為這個數(shù)量過少，于是又挑選了與本門課程聯(lián)系較為密切的前期課程C語言成績較低的20位同學(xué)使用思維導(dǎo)圖，這樣一共有30位同學(xué)組成一個實驗組，其余64位同學(xué)作為對照組。為了鼓勵實驗組同學(xué)多用思維導(dǎo)圖，筆者還特意為這些同學(xué)每人贈送一套12色彩筆。

1.4 基于思維導(dǎo)圖的教學(xué)和學(xué)習(xí)活動方案及實施

實施過程由三個部分組成：第一部分為“講”，即教師在課堂對于理論性較強(qiáng)、概念較多的教學(xué)內(nèi)容采用思維導(dǎo)圖進(jìn)行教學(xué);第二部分為“練”，即學(xué)生使用思維導(dǎo)圖對每章內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí);第三部分為“評”，既教師對每一名學(xué)生所做的每張思維導(dǎo)圖進(jìn)行面對面點評。

1）教師課堂使用思維導(dǎo)圖進(jìn)行教學(xué)：教師根據(jù)教學(xué)的具體問題，設(shè)計相應(yīng)的思維導(dǎo)圖情境，適時引入思維導(dǎo)圖。例如在第一堂課介紹課程的基本情況時，就用到了思維導(dǎo)圖，如圖1所示。

這樣做的目的有兩個：一是向?qū)W生介紹一下什么是思維導(dǎo)圖，另一個是給學(xué)生示范如何做一張思維導(dǎo)圖。

思維導(dǎo)圖可以手繪，也可以用電腦繪制。這兩種方式各有優(yōu)缺點。前者方便、快捷，不受設(shè)備限制，只需要一盒彩筆和一張無底紋的白紙就可完成，但是和繪制者個體有關(guān)，不方便修改;后者需要電腦，繪制出的思維導(dǎo)圖美觀、便于修改。在這個課堂上，筆者還是要求學(xué)生手繪，筆者也用手繪的方式進(jìn)行部分內(nèi)容的教學(xué)。

2）學(xué)生練習(xí)做思維導(dǎo)圖。對于做思維導(dǎo)圖的學(xué)生來說，剛開始很不熟悉，需要相當(dāng)多的練習(xí)。

3）第三部分：教師對每一名學(xué)生所做的思維導(dǎo)圖進(jìn)行面對面點評。教師要求每名學(xué)生學(xué)完一章教學(xué)內(nèi)容后做一張思維導(dǎo)圖。由于一些學(xué)生不是自愿選擇做導(dǎo)圖，所以不夠用心，有的是自愿但做的不好，作為教師，及時的指導(dǎo)和反饋就顯得尤其重要。筆者制做了一張表格，對每一位要求做導(dǎo)圖的學(xué)生都做了記錄，出現(xiàn)的問題也都做了記錄，對他們進(jìn)行當(dāng)面的點評，這樣做的目的是督促和指導(dǎo)。

經(jīng)過一個學(xué)期的努力，筆者在課堂上做了10副思維導(dǎo)圖進(jìn)行教學(xué)，實驗組的每名學(xué)生做了至少7張思維導(dǎo)圖。

2 思維導(dǎo)圖在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中應(yīng)用效 果分析

為了全面了解思維導(dǎo)圖在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的應(yīng)用效果，筆者通過問卷調(diào)查的定性分析方法，分析考察了學(xué)生對思維導(dǎo)圖在課堂教學(xué)和課后學(xué)習(xí)中的感受和建議;又通過成績對比定量分析了應(yīng)用思維導(dǎo)圖后實驗組合對照組的成績變化。

2.1 思維導(dǎo)圖在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的應(yīng)用調(diào)查問卷 分析

本研究主要從學(xué)生對思維導(dǎo)圖這一思維工具的認(rèn)知、態(tài)度、應(yīng)用、效果等幾個方面進(jìn)行考察。本問卷采用電子形式給出，學(xué)生在網(wǎng)上進(jìn)行回答，因為實驗班有30人做，因此沒有強(qiáng)制要求每位同學(xué)來回答這份問卷。一共94人，有76位同學(xué)回答，有效問卷72份，有效率為94.74%。因為沒有要求所有同學(xué)畫思維導(dǎo)圖，因此也就不能要求所有同學(xué)做問卷，故而不計算回收率，只計算有效率。

從表1可以看出，只有5%的同學(xué)很熟悉思維導(dǎo)圖，13%的同學(xué)使用過，大部分同學(xué)沒有用過思維導(dǎo)圖;有61%的同學(xué)對思維導(dǎo)圖的了解還是通過老師介紹知道的。由此可得出：學(xué)生從老師這里得到的信息是最多的，因此作為一名教師，有責(zé)任、有義務(wù)將一些好的學(xué)習(xí)方法引入課堂。

從表2中可以看出，大部分同學(xué)對思維導(dǎo)圖工具持肯定態(tài)度，36.62%的同學(xué)經(jīng)常使用，53.52%的同學(xué)希望嘗試;33.8%認(rèn)為對學(xué)習(xí)很有幫助，66.2%認(rèn)為對學(xué)習(xí)有一定的幫助，相當(dāng)于100%的同學(xué)認(rèn)為對學(xué)習(xí)有幫助;15.49%的同學(xué)對思維導(dǎo)圖非常感興趣，57.75%的同學(xué)對思維導(dǎo)圖感興趣，現(xiàn)大部分同學(xué)對思維導(dǎo)圖感興趣。

表1 學(xué)生對思維導(dǎo)圖的態(tài)度

問題1 在做此問卷之前，您接觸過思維導(dǎo)圖嗎？

選項 很熟悉 使用過 聽說過 沒接觸過

人數(shù) 5 13 30 23

比例 7.04% 18.31% 42.25% 32.39%

問題2 您是怎么知道思維導(dǎo)圖的？

選項 通過這份問卷 老師介紹 通過書本 通過網(wǎng)絡(luò) 其他

人數(shù) 0 61 6 2 2

比例 0% 85.92% 8.45% 2.82% 2.82%

表2 學(xué)生對思維導(dǎo)圖的態(tài)度

問題3 您覺得思維導(dǎo)圖怎樣？

選項 效果不錯， 聽說很好用， 效果 沒什么

經(jīng)常使用 我想要要試一試 一般 效果

人數(shù) 26 38 7 0

比例 36.62% 53.52% 9.86% 0%

問題4 您認(rèn)為思維導(dǎo)圖是否有助于學(xué)習(xí)？

選項 很有幫助 有一定幫助 一般 沒多大幫助 毫無幫助

人數(shù) 24 47 0 0 0

比例 33.8% 66.2% 0% 0% 0%

問題5 您對思維導(dǎo)圖這一學(xué)習(xí)工具是否感興趣？

選項 非常感興趣 感興趣 一般 不感興趣 非常不感興趣

人數(shù) 11 41 18 1 0

比例 15.49% 57.75% 25.35% 1.41% 0%

從表3可以看出，大家還是自己畫思維導(dǎo)圖，大部分同學(xué)做的不夠多，多用于做作業(yè)、做筆記、復(fù)習(xí)等與學(xué)習(xí)活動有關(guān)的事情上。

從表4可以看出，大部分同學(xué)對思維導(dǎo)圖的效果是比較肯定的。

此外，筆者還設(shè)計了一個主觀題，“關(guān)于思維導(dǎo)圖，你想對老師說點兒什么”，在此僅摘錄期中比較典型的回答。正面的回答如下。

1）“思維導(dǎo)圖的學(xué)習(xí)方法很適合對知識點的掌握和理解，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)習(xí)有很大的促進(jìn)作用。尤其是在考前復(fù)習(xí)的時候，對知識點的復(fù)習(xí)會很全面，很遺憾的是，本學(xué)期的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)我沒有參加，是我非常后悔的，不過我會把思維導(dǎo)圖這個學(xué)習(xí)方法帶入到別的學(xué)習(xí)科目中。也希望老師能夠繼續(xù)用這個學(xué)習(xí)方法教給學(xué)生，真的非常有幫助。”

2）“我以前用這種方式來總結(jié)學(xué)習(xí)過的內(nèi)容覺得效果很好最主要的是幫助我理解與記憶學(xué)過的知識點，把一個章節(jié)的內(nèi)容總結(jié)成幾個知識點進(jìn)而用這種方式總結(jié)一本書，而且在總結(jié)的過程中肯定是要看書的，這樣就用看了一遍書。我覺得這是一種很好的方法，謝謝老師能夠推薦給我們，我也支持老師給以后的同學(xué)使用?！?/p>

表3 學(xué)生應(yīng)用思維導(dǎo)圖的情況

問題6 什么時候您會用到思維導(dǎo)圖？（此問題多選）

選項 做作業(yè)、筆記、 做個人 創(chuàng)作 很少 其

復(fù)習(xí)時 計劃時 時 用到 他

人數(shù) 48 20 4 12 2

比例 67.41% 28.17% 5.63% 16.9% 2.82%

問題7 您喜歡自己畫思維導(dǎo)圖

還是喜歡跟別人一起合作畫思維導(dǎo)圖？

選項 自己 大家一起寫作 無所謂

人數(shù) 52 16 7

比例 73.24% 22.54% 4.23%

問題8 你用思維導(dǎo)圖復(fù)習(xí)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程了嗎？

選項 全部內(nèi)容 大部分內(nèi)容 少部分內(nèi)容 沒有用

人數(shù) 3 32 25 11

比例 4.23% 45.07% 35.21% 15.49%

問題9 目前為止，你做了幾張與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有關(guān)的思維導(dǎo)圖？

選項 0張 1～3張 4～6張 7～10張 11張以上

人數(shù) 13 28 15 11 4

比例 18.31% 39.44% 21.13% 15.49% 5.63%

表4 思維導(dǎo)圖應(yīng)用效果

問題10 您覺得思維導(dǎo)圖對您的學(xué)習(xí)在哪些方面有幫助？

選項 促進(jìn)知識整理 提高預(yù)習(xí)效果 提高復(fù)習(xí)效率 幫助記憶

人數(shù) 33 6 22 10

比例 46.48% 8.45% 30.99% 14.08%

問題11 您認(rèn)為運(yùn)用思維導(dǎo)圖有助于在學(xué)習(xí)中哪些能力的提高？

選項 記憶能力 理解能力 表達(dá)能力 創(chuàng)新能力 其他

人數(shù) 36 30 4 1 0

比例 50.7% 42.25% 5.63% 1.41% 0%

問題 老師在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中的某些章節(jié)

12 用思維導(dǎo)圖上課，您認(rèn)為？

選 很好，促進(jìn) 可以 無 不好， 其

項 我們理解 接受 所謂 沒興趣看 他

人數(shù) 54 16 1 0 0

比例 76.06% 22.54% 1.41% 0% 0%

問題 教師將思維導(dǎo)圖引入?yún)f(xié)作學(xué)習(xí)的課堂