高職數(shù)控專業(yè)思維可視化教學模式創(chuàng)新應用研究優(yōu)秀獲獎科研論文

高職數(shù)控專業(yè)思維可視化教學模式創(chuàng)新應用研究優(yōu)秀獲獎科研論文

摘要：思維可視化是一種有效的創(chuàng)新思維訓練方法，強調(diào)思考方法和路徑的顯性表達。為進一步促進現(xiàn)代教育技術在高職教學中推廣、應用，本文探討了將思維可視化技術運用于高職數(shù)控專業(yè)學生入學教育、課程教學、教學設計等環(huán)節(jié)的有效途徑。采用課程地圖規(guī)劃課程體系，幫助學生明確專業(yè)學習目標;通過知識結構圖串接課程知識點，點線貫穿理清課程邏輯;利用因果圖追根溯源，訓練學生活用知識解決問題的能力;貫穿思維活動，使用MG動畫技術進行教學內(nèi)容設計。結果表明，思維可視化技術的運用有效提高了學生對專業(yè)課程體系及課程內(nèi)容的理解、掌握程度。

關鍵詞：思維可視化;教學模式;創(chuàng)新應用

思維可視化（ThinkingVisualization）是采用圖示技術將思維結構、思考路徑及方法進行顯性表達的過程。思維可視化強調(diào)直觀進行思維信息傳遞及加工，堅持“思維發(fā)展重于知識獲取”和“策略生成重于問題解決”的基本原則，將思維可視化運用到學科教學中，可以實現(xiàn)零散知識系統(tǒng)化、隱性思維顯性化、解題規(guī)律模型化。思維可視化在實際教學中的運用是靈活、開放的，思維可視化工具的運用能有效對思維進行訓練，利于實現(xiàn)思維突破。思維可視化在未來課堂教學中具有獨特、顯著地位，是未來課堂教學資源所具有的一種重要功能特征，基于思維可視化教與學策略設計是發(fā)揮未來課堂功能優(yōu)勢的有效途徑。依據(jù)思維可視化的原則和方法，本文采用思維可視化技術在高職數(shù)控專業(yè)入學專業(yè)教育、課程知識講授、課程的教學設計等環(huán)節(jié)中對專業(yè)教學模式進行創(chuàng)新應用，取得良好的教學效果。

一、采用課程地圖規(guī)劃課程體系，幫助學生明確學習目標

課程知識地圖能很好地呈現(xiàn)知識點之間的結構和關聯(lián)，彌補當今高職教學中存在的有效知識片面割裂的不足。為幫助新生盡早融入大學生活、及早進入專業(yè)學習狀態(tài)，本校對新入學新生安排了專業(yè)教育，主要介紹專業(yè)就業(yè)方向、前景，及師資、課程及其學習方法等。其中，對專業(yè)課程體系介紹采用課程地圖，使學生能對三年大學所學課程性質(zhì)、教學安排、相互關聯(lián)性有全面的了解。

進行專業(yè)教育時，將課程地圖按教學周期層層展開。高職數(shù)控專業(yè)主要培養(yǎng)從事數(shù)控加工工藝編制、產(chǎn)品CAD/CAM設計、數(shù)控設備的操作、維護，以及機械零件的生產(chǎn)、檢測、質(zhì)保、銷售等產(chǎn)品鏈上各環(huán)節(jié)所需高層次技能型人才。本校根據(jù)高職工科類學生未來崗位能力及職業(yè)遷徙的需求，提出“新四類”課程體系，即職業(yè)素質(zhì)課程、專業(yè)知識課程、崗位能力課程和個性拓展課程。課程地圖通過不同圖標標示了該四類課程?！靶滤念悺闭n程中的實踐課程，主要訓練學生實踐技能，培養(yǎng)其未來崗位能力，一般以集中課程體現(xiàn)。另外，將培養(yǎng)學生專業(yè)能力的關鍵課程歸為核心課程，它是專業(yè)課程建設的首選目標。集中課程和核心課程分別用圖例、圖標進行標示。對跨學期持續(xù)進行的《大學英語》《高等數(shù)學》《體育》等職業(yè)素質(zhì)課程用關系線進行連接，使學生知曉該類課程持續(xù)性特點，以及對自己的素質(zhì)能力培養(yǎng)的重要性。

課程地圖以系統(tǒng)、直觀的圖示方法展示課程教學順序及相互間的邏輯關系，步步為營、環(huán)環(huán)緊扣、層層推進，以便于學生對大學階段所學課程及能力培養(yǎng)要求有系統(tǒng)的認識，幫助學生明確學習目標、及早規(guī)劃未來職業(yè)路徑。課程師資團隊采用課程地圖則能在整體上對課程教學內(nèi)容安排、教學進度銜接方面進行思考和優(yōu)化。

二、通過知識結構圖串接課程知識點，理清課程邏輯

學習者構造一個清晰的知識網(wǎng)絡，有利于直覺思維的形成，促進知識的遷移。在專業(yè)課程信息化資源建設過程中，采用知識結構圖架構課程知識點，在課程講授時則對知識點進一步展開，通過思維發(fā)散，幫助學生對知識及技能理解和掌握。通過知識結構圖串接課程知識點，開宗明義地對本門課程的主要內(nèi)容、知識點進行介紹，使學生首先對課程有整體認識、把握，啟迪其進行自主知識探究。

單元授課時將知識結構圖的知識點進一步擴展為單元知識結構圖（圖1）。在專業(yè)課《數(shù)控機床結構》教學中，在講授數(shù)控機床知識要點時，以數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控特種加工機床四種典型數(shù)控機床為點，按照機床傳動系統(tǒng)、組成結構、工作原理三條主線進行思維發(fā)散、對知識深度探究。為強化效果，結合學校實訓中心、實驗室現(xiàn)有數(shù)控機床，通過講授、動畫演示、現(xiàn)場教學、實驗等教學手段，理實結合，深入講解、分析機床結構、功能原理及特點。

三、利用因果圖訓練學

生活用知識解決實際問題的能力實踐證明，頭腦風暴是一種群策群力，發(fā)揮集體智慧來解決綜合性技術難題的有效途徑。頭腦風暴有利于課題小組成員之間暢所欲言、廣開思路，實現(xiàn)靈感的激發(fā)，針對問題原因發(fā)表獨立見解，其分析結果可采用因果圖這種思維可視化工具顯性表達。在專業(yè)課程教學中，將因果圖運用于機加零件質(zhì)量、機床故障等問題的分析、處理，有效訓練了學生活用知識，解決問題的能力。在草繪因果圖時通常采用方框、直線、曲線來表達因果關系及相互關聯(lián)性，取其質(zhì)而忽其形;成果發(fā)布時則用MindMaster等軟件繪制，并通過整理、完善，使其更加美觀、規(guī)范，易于交流。教學中進行這種貼近企業(yè)實際操作的思維可視化訓練，能使學生較早介入、掌握有效處理實際工程問題的分析技巧、解決方法，培養(yǎng)與企業(yè)崗位無縫對接的技能型人才。

在教學實施中，先通過案例介紹、學生自學的方式使學生掌握因果圖的功能和畫法，再提出問題要求學生用因果圖來分析原因，手繪并整理成圖。由于學生掌握知識點的深度、廣度有限，且缺乏實際經(jīng)驗，實踐中學生常出現(xiàn)的主要問題有：因果圖中主分支少，細分支的數(shù)量也不夠多;各要因之間邏輯不強，歸類不合理;各要素之間相關性不清，沒有在圖中有效關聯(lián)。針對學生所繪因果圖中存在問題，先通過學生間互評，教師再點評、答疑，使學生對因果圖在實踐中處理問題的全套流程、方法及最終效果等有深入的理解和掌握。同時，學生通過“獨立思考”“思維共振”，有效的進行知識歸類、整理，形成系統(tǒng)的學科知識網(wǎng)絡。該類訓練還能提升學生嚴謹?shù)倪壿嬎季S及綜合運用知識的能力，促成“列要素——理關系——建結構——通實踐”這一重要學習策略。

四、利用動畫技術設計教學內(nèi)容，訓練學生工程創(chuàng)新設計能力

動漫畫課件以及傳統(tǒng)教學視頻嚴格上講不屬于思維可視化教學模式，因為它們都沒有呈現(xiàn)思考過程。在實踐中，MG（MotionGraphic，圖形動畫）技術具有生動、形象的特點，能很好吸引學生的注意力，將思維活動貫穿其中也能促進思考，起到較好的學習效果。因此，在一些“枯燥、乏味”的基礎原理教學中，嘗試采用MG動畫形式制作微課，通過設問引思、追問啟思，實現(xiàn)思維共振，使學生對所授內(nèi)容正確理解和掌握。鑒于背景、卡通形象會分散學生的注意力，在微課中弱化背景和人物圖像的設計，采用簡單的素白背景，以啟發(fā)性的問答式對話展開情節(jié)。另外，在實踐中還充分利用三維動畫的可視化特征，訓練學生工程創(chuàng)新設計能力。

在講授數(shù)控機床機械手驅動機構工作原理時，將教材中原有的二維結構原理圖進行三維轉化（圖2），強化其可視化效果，并節(jié)取其中一個關鍵部件-傳動盤的功能介紹制作成MG動畫微課。在微課中通過進行一系列的思維活動，引導學生從部件空間位置、功能關系層面進行聯(lián)想，推敲、分析實現(xiàn)不同的驅動動作。在組織學生進行“等雙軸拉伸試驗臺優(yōu)化設計”研究性學習小組活動中，小組成員通過頭腦風暴，在頭腦中先構建出優(yōu)化的實驗臺結構藍圖，再利用專業(yè)知識分工制作三維仿真動畫，經(jīng)過形象思維和仿真動畫發(fā)生碰撞、交融，快速發(fā)現(xiàn)不足、彌補缺陷，最終達到較滿意的設計效果（圖3）。

結語

采用思維可視化技術進行專業(yè)教學形象、生動，有趣味、有內(nèi)涵，受教學生由開始的生疏、別扭、不適應到新奇，并逐漸接受、喜歡?；谒季S可視化教學模式需結合學情、課程特點，將思維可視化方法與具體教學內(nèi)容結合起來進行有效設計。只有熟悉專業(yè)人才培養(yǎng)目標及課程體系才能制定合適的教學計劃、繪制合理的課程地圖;深知專業(yè)課程的知識內(nèi)涵、能力培養(yǎng)要求，才能編制循序漸進、層次清晰的知識結構圖，適度把握收放節(jié)點，幫助學生理清關系;扎實的理論知識，加之豐富的實踐經(jīng)驗才能引導學生繪出有效的因果圖，列出針對性的影響因素，從而采取切實有效措施;制作MG動畫要求對相關工作原理有通透的理解，并具有一定的想象力。另外，高職學生經(jīng)