思維導(dǎo)圖在“機(jī)械工程材料”教學(xué)中的應(yīng)用

王肖英

(山東華宇工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，山東 德州 253034)

0 引言

“機(jī)械工程材料”課程是機(jī)械專業(yè)中一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，專業(yè)術(shù)語多、內(nèi)容抽象、邏輯性不強(qiáng)、綜合性實驗較少[1]，學(xué)生所學(xué)知識呈明顯碎片化狀態(tài)，經(jīng)常出現(xiàn)知識點混淆的現(xiàn)象，而且利用所學(xué)知識解決問題不夠全面和深入[2-3]。應(yīng)用型本科院校不同于研究型院校，在培養(yǎng)目標(biāo)方面更注重學(xué)生將理論聯(lián)系實際的能力以及創(chuàng)新能力。我校學(xué)生理論基礎(chǔ)相對較弱，但思維較為活躍，動手能力較強(qiáng)，可以借助思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生更直觀、更系統(tǒng)、更全面的學(xué)習(xí)“機(jī)械工程材料”課程，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維及實踐應(yīng)用能力。

1 “機(jī)械工程材料”課程思維導(dǎo)圖的構(gòu)建思路

傳統(tǒng)教學(xué)方式對知識的記憶具有較高的效率，但很難對知識進(jìn)行應(yīng)用、分析、評價、情感認(rèn)知和操作。因此，教師要從學(xué)生的認(rèn)知出發(fā)，找到教學(xué)的關(guān)鍵特征[4]，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，這樣才能取得較好的效果。

1.1 教學(xué)知識點思維導(dǎo)圖構(gòu)建

“機(jī)械工程材料”課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生能夠根據(jù)實際生產(chǎn)需要正確選擇合適的材料及熱處理方式。各部分知識都存在著必然的聯(lián)系，必須圍繞教學(xué)目標(biāo)對知識點進(jìn)行梳理。要想正確選材就要知道常用的材料有哪些，每種材料具有什么樣的性能。材料性能的不同與很多因素有關(guān)，如金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)、金屬結(jié)晶過程、金屬的塑性變形以及金屬的熱處理方式，等等，可以將該課程的整體知識結(jié)構(gòu)用思維導(dǎo)圖進(jìn)行梳理。

1.2 生產(chǎn)問題思維導(dǎo)圖構(gòu)建

學(xué)習(xí)的目的是應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題，學(xué)生可以以問題為中心發(fā)散思維對知識點進(jìn)行歸納總結(jié)，可以從橫向和縱向的角度將問題涉及的知識點連接起來，形成知識脈絡(luò)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題、總結(jié)問題的能力。

2 思維導(dǎo)圖在“機(jī)械工程材料”課程中的應(yīng)用

2.1 以知識為結(jié)構(gòu)的思維導(dǎo)圖

在教學(xué)過程中，師生可以對每部分的知識點都構(gòu)建思維導(dǎo)圖，還可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和自身情況自行設(shè)計思維導(dǎo)圖的深度、廣度，比如“鋼的熱處理”這部分內(nèi)容，可以從熱處理過程的三個階段作為出發(fā)點進(jìn)行思維發(fā)散。加熱階段涉及的知識點有加熱溫度的確定、組織的轉(zhuǎn)變以及影響因素。保溫階段涉及的知識點主要是保溫時間及影響。冷卻階段涉及內(nèi)容較多，其核心內(nèi)容是冷卻時的組織轉(zhuǎn)變，冷卻方式不同，獲得的組織就不同，材料的性能也就會存在差別，所以分為四種普通熱處理和表面熱處理，并應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。在理解組織轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)上，要掌握四種熱處理方式的操作過程及應(yīng)用，熱處理部分的思維導(dǎo)圖如圖1所示。

圖1 熱處理知識思維導(dǎo)圖Fig.1 Mind map of heat treatment knowledge

2.2 以問題為導(dǎo)向的思維導(dǎo)圖

產(chǎn)品出現(xiàn)的許多問題都與材料和熱處理密切相關(guān)，因此，可將實際生產(chǎn)問題與課程知識點相連，圍繞問題發(fā)散思維，聯(lián)想產(chǎn)生該問題的原因(知識點)，進(jìn)而構(gòu)成以問題為中心的思維導(dǎo)圖。例如，以“著名的龍泉寶劍削鐵如泥、剛?cè)岵?jì)”為問題中心發(fā)散思維，涉及的知識點主要包括金屬的結(jié)晶、金屬的塑性變形以及熱處理三部分，結(jié)合寶劍的制作過程可將該問題劃分為九部分，更加體現(xiàn)出“九九歸真，百般磨礪”的特點[5-7]，其知識結(jié)構(gòu)思維導(dǎo)圖如圖2所示。

圖2 以問題為中心的思維導(dǎo)圖Fig.2 Problem-centric mind map

運用知識解決問題的案例還有很多，比如“緊固螺栓緊固力不足的原因及如何改進(jìn)”、“為什么Cu比Mg的塑性好”、“為什么花1元錢配的鑰匙開鎖時易折斷”等問題都可以很好的使學(xué)生以問題為中心發(fā)散思維，能夠有效檢驗學(xué)生對知識的理解和運用能力。

3 結(jié)語

實踐表明，將思維導(dǎo)圖應(yīng)用于理論性較強(qiáng)、知識點繁雜的“機(jī)械工程材料”課程中能夠有效提高教學(xué)質(zhì)量，起到了事半功倍的作用，它改變了傳播知識和學(xué)習(xí)知識的方式。以知識點為中心和以實際問題為中心建立思維導(dǎo)圖，為“機(jī)械工程材料”課程每部分的學(xué)習(xí)都確立了目標(biāo)，這是一個不斷將知識打散和重組的過程，訓(xùn)練了學(xué)生的邏輯思維能力、自學(xué)能力、應(yīng)用能力、分析問題和解決問題的能力。