概念图与思维导图在工程测量教学中的应用

杨佳洁 周海龙

[摘 要]概念图和思维导图在表征知识与整理思考方面受到各国学者的重视。教师在工程测量课程教学中引入概念图与思维导图工具，配合多媒体教学，不仅能调动课堂气氛、改进教学效果，学生的记忆力和创造力也得到了培养，而且教师自身的教学能力也能有所提高。

[关键词]概念图；思维导图；创新思维；工程测量；教学

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）05-0105-03

一、概念圖和思维导图概述

（一）概念图和思维导图定义

概念图英文为“Concept Map”或“Concept Mapping”，前者被译为概念图，强调构图的结果；后者被译为概念构图，强调构图的过程。概念图由美国康奈尔大学诺瓦克（J.D.Novak）教授于20世纪60年代初期提出，但系统地介绍概念图是在其1984年的《学习如何学习》著作中[1]。诺瓦克给出概念图的定义为：将某一主题的有关概念置于圆圈或方框之中，然后用连线将相关的概念和命题连接，连线上标明两个概念之间的意义关系[2]。按照此定义的概念图为狭义概念图，它是用来组织和表征知识的工具。根据诺瓦克对概念图的描述，概念图的组成要素是概念、连接词、命题、层次、连接和交叉连接。按照篇、章、节中概念数量划分，概念图分为宏观概念图、中观概念图和微观概念图；按照概念间相互关系分为包容概念图和交叉概念图；另外还有将左坐标轴作为理论轴，右坐标轴作为方法轴构成的V型知识地图。

思维导图英文为“Mind Map”或“Mind Mapping”，前者强调构图结果，后者强调构图过程。思维导图由英国学者东尼·博赞（Tony Buzan）于20世纪70年代初期所创。国内有时译为心智图、心智绘图或思维脑图等。博赞先生没有给出明确的思维导图定义，他只是给出这样的表述：思维导图是放射性思维的一种具象，它借助颜色、图像和符号来帮助人们记忆和增强创造力，也让思维导图本身更加轻松有趣、更具个性、更加多样化。根据东尼·博赞对思维导图的描述，其组成要素是颜色、线条、图形、联想和想象。我国学者赵国庆给出思维导图的定义为[3]：思维导图是为促进思维激发和思维整理的可视化、非线性思维工具。根据思维导图是否在节点上提供顺序编号，可以将其分为狭义思维导图（没有顺序编号）和广义思维导图（有顺序编号）。

（二）概念图和思维导图的绘制

概念图与思维导图的绘制，可以采用手绘的方法，也可以采用计算机软件进行绘制。概念图绘制常用的计算机软件有Inspiration、Cmaptools等，思维导图绘制常用的计算机软件有MindMapper、MindManager、XMind、Freemind、EasyThinking等。无论是用上述哪款软件进行绘制，概念图和思维导图在图表特征上有以下不同：（1）概念图的节点代表的是概念，而思维导图中的节点代表的是关键词。（2）概念图的中心主题置于顶部，且可能存在多个；而思维导图的中心主题置于中央，且只有一个。（3）概念图中各个概念的重要性通过上下的层级关系去体现，按照从上到下的顺序，层级关系逐渐降低，概括性的概念置于上层，从属性的概念置于下层，呈现网状形式分布；思维导图中关键词的重要性通过由内向外的星级关系去体现，按照由内向外的顺序，分支的等级逐渐降低，重要的关键词置于最内层，不重要的关键词置于最外层，呈现树状结构或者放射状结构分布。（4）概念图的节点连线粗细一致，连线上的连接词必须加上，而且连接性很强；思维导图的节点连线粗细不均匀，离中心主题近的较粗，离中心主题远的逐渐变细，连线上的连接词一般不加，而且连接性较弱。（5）概念图中的节点形状为圆形或者方形，颜色不限定，但整幅图要保证整齐划一，图形及颜色要统一；思维导图中的节点形状及各分支的颜色不限定，但同一分支要保证颜色一致。（6）从思考方式的角度，概念图体现的是一种多线性的线性逻辑思维模式，思维导图体现的是一种非线性的发散形象思维模式。

（三）概念图和思维导图的应用

无论是概念图还是思维导图，都主要用于教育领域，思维导图还涉及一些企业的培训与管理方面的应用。笔者从中国知网CNKI以关键词“概念图”进行检索，共检索出文献2321篇，分布在1982年-2017年，从2000年之后快速增长，其中初等教育62篇，中等教育847篇，职业教育44篇，高等教育134篇。从文章总量来看，其在高等教育方面的应用率偏低，不及初等与中等教育的1/6。同样以关键词“思维导图”进行检索，共检索出文献2019篇，分布在2004年-2017年，从2004年之后快速增长，其中初等教育122篇，中等教育692篇，职业教育137篇，高等教育347篇。从文章总量来看，其在高等教育方面的应用率偏低，不及初等与中等教育的1/2。通过上面的分析，可以发现以下共同点：（1）概念图与思维导图在基础教育阶段应用较多，而在高等教育与职业教育阶段应用较少，需要进一步推广；（2）概念图与思维导图从20世纪90年代传入我国，引起了我国研究者的重视，成为近年来的一个研究热点。通过以上分析，我们可以预言概念图与思维导图在职业教育与高等教育相关学科中的应用研究，有着广阔的研究前景。据笔者检索，概念图与思维导图在工程测量课程方面的教学应用报道非常少，刘智敏等[4]研究表明，思维导图用于测绘类高校教学中，有利于提高学生创新思辨和自主学习能力，有助于达到以“能力”为核心的测绘专业人才培养目标。马晶[5]通过将思维导图引入工程测量学教学中，实践后指出思维导图可以帮助学生掌握正确有效的学习方法， 提高学习能力与思维能力；同时也方便教师与学生建立系统完整的知识框架体系。徐健[6]与张海昂[7]都将思维导图应用到工程测量课程的实践教学中，结果表明，思维导图增强了学生的自主学习能力，促使学生在学习中有更加清晰的思维方式，改善了学生在测量实习中的表现。

二、概念图与思维导图在工程测量中的应用

（一）在绪论课中的应用

在工程测量的绪论课中，必然要讲到两个知识点，一个是工程测量这门课与其他课程之间的关系，另一个是工程测量的工作任务。对于第一个知识点，可以考虑利用Inspiration软件绘制的概念图进行讲解（见图1），使学生了解未来作为工程测量工作者，自己不仅需要学习掌握相邻学科和交叉学科的知识，还要善于与相邻学科和交叉学科的专业人员一起工作。对于第二个知识點，可以考虑用XMind软件绘制的“思维导图”进行讲解（见图2）。从授课内容上可以建立两个分支，一个是从工程建设的工作阶段上阐述每一个阶段对应的主要测量工作，工程建设一般可以分为三个阶段——规划设计、施工建设和运营管理[8]，因此，每一个阶段又可以作为一个二级分支；另一个是从服务对象上划分，各个服务对象的测量工作各有特点与要求（个性），但从其测量的基本理论技术与方法来看，又有很多共同之处（共性），学习时要注意特殊和一般、个性与共性的关系。

（二）在桥梁工程测量中的应用

由图2可以看出，工程测量工作从服务对象进行分类，其包含的相关专业工程的测量很多，本文就从中选取一种专业工程——桥梁工程测量为例进行说明，其他的类似。对于该部分，教师在讲解时，由于学生很多对桥梁工程的具体组成不是很清楚，因此，要通过绘制图3所示的桥梁基本组成的概念图，来加深学生对桥梁基本概念的认识，然后再进入桥梁工程测量的具体讲解中。这样的过渡很自然，学生听起来也感觉很流畅。对桥梁工程基本组成知识的讲解对于讲好桥梁工程测量具有重要的意义。由于授课学时的限制和讲解的深度限定，在桥梁工程测量中要重点介绍桥梁施工测量的内容，当然也包括桥梁施工控制网的建立，对于桥梁选线测量、桥梁墩台中心测设、桥梁施工放样检测和竣工测量只做简单了解，但其应包含在桥梁工程测量的内容中，见图4所示。

通过绘制上述概念图及思维导图，学生对该部分内容所涉及的知识要点就有了一个整体把握。从课堂学习效果来看，学生注意力的集中度较传统的教学有所提高。每章内容结束，笔者都会布置一个思维导图的作业，让学生总结本章知识要点的内容，并且建立与前后知识的关系。从交上来的作业的情况看，大部分学生基本掌握了本章的知识要点，而且有些学生能把前面所学过的知识联系起来，甚至把另外一门课程的知识也联系起来，学生的想象力与发散思维能力也得到了培养。

三、概念图与思维导图的应用促进教学相长

（一）对教师而言

恰当地使用教学工具是教学效果提高的关键。概念图和思维导图可以帮助教师很好地进行教学设计，在教学大纲的制定、教学进度的安排、教案的编制和教学方法的设计方面，都起到了积极的作用，可以提高教师工作效率，增强工作的乐趣；配合思维导图设计的幻灯片，更能够调动学生的学习主观能动性，使学生更直观地了解学习的内容，了解教师整体的思维过程。教师在教学活动的不同阶段，可设计不同的主题，让学生自行完成思维导图的绘制。教师可以分析学生所绘制的思维导图，从而了解学生对相关知识点的掌握情况，更好地改进自己的教学，有针对性地提高教学效果。思维导图也可以帮助教师开展科学研究，从发现问题、分析问题到解决问题，启迪教师进行发散性思考，使教师的科学研究变得更加严谨，技术路线变得更加清晰。

（二）对学生而言

学会学习、学会思考是学生学习成功的关键。概念图和思维导图可以帮助学生提高学习的有效性，改进学习效率，提高其学习能力与思维能力。学生在回顾课堂内容，总结知识要点方面，可以绘制概念图，将前后知识点进行联系，增进对知识的理解，加深记忆。学生也可以在知识要点之间绘制思维导图，帮助激发和整理思维，培养发散思维能力。

四、结论

概念图和思维导图是实现可视化学习的方法，有利于学生掌握学习方法，学会思考问题；有利于学生形成放射性思维，培养创造力。概念图和思维导图作为一种教学策略与工具，有利于教师改进教学方法，评价学生学习效果，反思自己的教学内容，提高教师的教学能力。笔者将概念图和思维导图在工程测量课程中进行了多次应用，不仅调动了课堂气氛，改进了教学效果，使学生的记忆力和创造力也得到了培养，而且自身的教学能力也有所提高。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 张丽萍，刘建军，何琪，等.概念图及其功能研究[J].高等理科教育，2007（4）：26-29.

[2] 赵国庆，陆志坚.“概念图”与“思维导图”辨析[J].中国电化教育，2004（8）：42-45.

[3] 赵国庆.概念图、思维导图教学应用若干重要问题的探讨[J].电化教育研究，2012（5）：78-84.

[4] 刘智敏，独知行，于胜文，等.思维导图方法的教学实践[J].测绘科学，2016（9）：186-190.

[5] 马晶.思维导图在教学中的应用探讨[J].长春工程学院学报（社会科学版），2009（4）：95-98.

[6] 徐健，常允艳.思维导图在工程测量课程教学中的改革与应用[J].山东工业技术，2015（6）：226-227.

[7] 张海昂.思维导图应用于《建筑工程测量技术》实训的研究[J].中国科技纵横，2014（7）：286.

[8] 赵国忱 主编.工程测量[M].北京：测绘出版社，2011.

[责任编辑：刘凤华]