思維導圖由著名教育學家托尼·博贊于 20 世紀 60 年代首創而成。作為一種有效的創造性思維工具，它已經被廣泛應用在個人的自我分析和問題解決，家庭和商業的各種計劃，甚至企業的員工培訓和經驗管理等方面[1].特別的，教育界也通過研究和挖掘思維導圖的潛在教育價值和教學功能，已經將思維導圖應用于國內外的許多中小學課程的建設和教學中，典型的如外國語、數學、物理、化學等課程。
然而調研發現，在高校（特別是二本地方高校）的課程教學中，引入思維導圖的課程仍主要是偏文科的課程，比如外國語，鮮見在工科課程教學中引入思維導圖這一創新思維工具。
另一方面，數字圖像處理作為工科院校的一門重要的專業基礎課程，在遙感、交通、醫療、軍事、航天、航空等諸多領域都有著廣泛的應用。盡管數字圖像處理技術有著如此廣闊的應用領域，數字圖像處理課程也有著特別重要的教學地位，但由于該課程起點高、難度大、公式多、概念多，加之二本地方高校學生的數學知識總體相對更薄弱，這些因素交織在一起，使得很多學生在學習過程中容易感到枯燥，產生厭學感，很難達到預定的教學目的和效果。
注意到思維導圖的正面教育價值和多樣化的教學功能，同時也注意到數字圖像處理課程教學中的典型問題，本文在分析思維導圖的基本涵義和特點的基礎上，簡要介紹思維導圖的繪制方法，并探討思維導圖在數字圖像處理課程教學中的實際應用及其效果。
1 思維導圖的含義與特點
思維導圖通過模擬大腦神經網絡的外向放射性結構，以一種高度可視化的模式來展現人的認知結構，從而實現大腦思維圖譜的外化。它是一種有效激發大腦思維潛能的創新思維工具[2].
一幅思維導圖通常包含主題、節點、色彩、圖像等關鍵要素，以及連接這些要素的多樣化連線。這些關鍵要素通過連線連接成樹狀結構，從而能從多維度來組織和表達感興趣的領域知識。思維導圖由中心主題分支出節點，節點分支出子節點，并由此發散，節點不斷增加。思維導圖的繪制過程實際上反映的是一個思維過程，它從中心主題開始，隨著思維的不斷擴展和深入，逐步形成一個向周圍發散的樹狀圖。樹狀圖的同一層節點數表示思維的廣度，一個分支的長度表示思維的深度[3].
思維導圖的基本特點主要包括：1）中心主題位于中央位置；2）主題涉及的不同主干內容作為分支向四周放射；3）每個主干內容由一個關鍵圖或關鍵詞構成，并放置于分支之上；4）各分支連接主題與主干內容或者兩個主干內容；5）不同級別的分支和內容可采用不同的色彩來區分[4].
2 思維導圖的繪制方法
繪制思維導圖可以采用手工方式，也可以采用軟件方式。目前可用于繪制思維導圖的軟件較多，比較流行的有 Mind Mapper、Mind Manager、XMind、Visual Mind、Headcase 等教學與商業軟件。無論是手工繪制還是軟件繪制，都應該遵循共同的規則：突出重點、發揮聯想、清晰明白、形成個性風格。具體的繪制方法一般包括五個方面[5]：
1）在紙或者屏幕中心位置繪制所要表達的中心主題（可以用圖像或者關鍵詞表達中心主題）；2）從主題出發延伸出各級子主題，連接各級主題 / 子主題線條近粗遠細；3）在各分支線上添加必要的關鍵詞或內容，可以隨時根據需要補充或刪減構成圖的分支；4）為了反映各分支之間的關系，可將對應分支用箭頭相連接，同時可以添加一些小圖案或符號進行標記，以增強思維導圖的清晰性和生動性；5）可以使用自己喜愛的形式或內容突出個性風格。
3 思維導圖優化教學的實踐應用
思維導圖模擬大腦神經網絡的放射性結構，以樹狀結構存儲信息，并以形象化的圖文模式傳輸表達信息，從而使得思維導圖具有多種教學功能。下面結合本校計算機與信息學院數字圖像處理課程教學，說明思維導圖在教師的備課階段、師生互動的授課階段、學生的復習階段的教學作用。
備課階段：思維導圖有助于教師的教學規劃 數字圖像處理是一門跨度大、綜合性強、知識點雜的工學課程。
傳統的備課方案費時費力費篇幅，且制作出的教案往往比較枯燥，缺乏一定的靈活性和生動性。但是運用思維導圖可以使教師以分明的層次、清晰的結構展示各概念、知識點之間的相互邏輯關系，從而便于教師從全局上把握各章節的教學內容，幫助教師理順知識點間的來龍去脈，明了各知識點的重要程度，最終將有助于教師進行高質量的教學設計。以此為基礎，教師可以快速準確地歸納整理出各章節的教學思路，提前將各種素材有條不紊地整合起來，以直觀和生動的方式把備課內容及整個教學流程表示出來。
圖 1 展示了數字圖像處理課程中關于圖像增強主題的思維導圖示例（利用 XMind 軟件繪制），能夠幫助教師把握圖像增強的知識脈絡。思維導圖能夠將隱藏于教師頭腦中的教學內容、教學思路、教學經驗和知識體系以一種可視化的方式展現出來，相當于教師模擬了一次教學的進展過程。由于思維導圖的繪制（特別是對軟件繪制方式而言）是開放式的和遞進式的，教師在進行教學設計時，完全可以根據學生方面的實際情況、教學方面的實際條件等對制作好的思維導圖做適度修改。這個優點使得寶貴的思維導圖資料不但可以方便原創教師對教案的不斷優化，而且也方便不同教師之間教案的資源共享。
授課階段：思維導圖有助于促進課堂教學效果 在實際授課時，通過師生互動的形式（教師為主，學生為輔），教師和學生共同在黑板上把授課內容用思維導圖畫出來，或者利用多媒體技術把預先準備好的有關思維導圖展現出來，這樣能有效地促進教學效果。首先，層次化、直觀化、多色彩與多維度的思維導圖能激發學生的學習興趣和學習熱情，從而提高學生的學習注意力，進而能激發學生的聯想力，增強學生的課堂記憶效果；其次，思維導圖使得隱性知識顯性化，從而將零散細碎的知識點系統化和結構化，讓學生從整體上掌握教學內容；再次，形象化的圖案元素以及精煉的關鍵詞要素，不僅能突出重點，而且能激發學生進行發散性思考問題，并培養學生的創造性思維；最后，生動有趣的繪圖過程能有效提高學生的課堂參與積極性，利于師生及生生互動，活躍課堂氣氛。
復習階段：思維導圖有助于學生的復習總結 思維導圖不僅可以幫助學生定制個人學習計劃，還可以引導、組織學生對課堂授課內容進行歸納整理。學生可以根據教師提供的思維導圖，總結回憶所學習的知識以及它們的關系，把握各個知識點之間的關系，在頭腦中形成清晰的知識網絡。另外，學生可以通過循環往復地繪制、修改教師提供的思維導圖，學會反思自己的學習過程。
思維導圖具有極大的伸縮性，它順應人腦的自然思維模式，從而可以使人們的主觀意識自然地在圖上表達出來。
比如，學生復習數字圖像處理的圖像增強內容時，可以采用圖 2 的方式，從主要知識點、重點、難點、實驗、自評和思考與討論等方面建立思維導圖，以此促進學生積極動手操作和動腦思考，促進學生進行新舊知識的結合，對復習總結起到事半功倍的效果。
4 結語
思維導圖不僅是一種強有力的思維工具，而且是一種非常有效的教學輔助手段。熟練使用思維導圖，使教師能夠在備課階段對課程的整體把握起到提綱挈領的作用，使教師和學生在課堂上能增強互動，加深學生對知識點的理解，使學生可以在課后進行有效復習。實踐證明，將思維導圖引入數字圖像處理課程教學中，能夠為教學改革注入新的活力，提高教學的效率和質量。
參考文獻：
[1] 博贊 . 思維導圖 [M]. 李斯 , 譯 . 北京 : 作家出版社 ,1998.
