思維導圖在建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)課程教與學中的應用

呂靜 朱夢雅

摘? 要 建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)（簡稱建環(huán)專業(yè)）是一門多學科交叉的工學學科，在專業(yè)課程教與學中，采用思維導圖的方法將課程的知識點、重點、難點進行梳理、歸納和總結(jié)，構(gòu)建知識點框架，貫通知識點間的聯(lián)系，加深學生對課程重點和難點的理解，培養(yǎng)學生的邏輯思維和自主學習能力。

關(guān)鍵詞 建筑環(huán)境與能源應用工程;思維導圖;工程熱力學;熱質(zhì)交換原理與設備;自主學習

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）18-0077-04

Application of Mind Map in Teaching and Learning of Building

Environment and Energy Application Engineerings Professio-nal Courses//LYU Jing， ZHU Mengya

Abstract Building environment and energy application engineering （referred to as HVAC） as a multidisciplinary cross engineering disci-

pline， in the teaching and learning of professional courses， adopt the method of the mind map knowledge points， key and difficulty of the course will be， analyzed and summarized， and build a framework of

knowledge points， through the relationship between knowledge， dee-

pen students understanding of the important and difficult course and cultivate students logical thinking and the ability of autonomous learning.

Key words building environment and energy application enginee-

ring; mind map; knowledge framework; engineering thermodyna-mics; heat and mass exchange principle and equipment; autonomous learning

1? 思維導圖

思維導圖（The mind map）是英國著名心理學家東尼·博贊發(fā)明的一種開發(fā)思維的工具，其利用人類左右腦的不同功能，遵循記憶、閱讀、思維的規(guī)律，協(xié)調(diào)平衡人類在科學與藝術(shù)、邏輯與想象之間的發(fā)展，開發(fā)人類大腦的無限潛能。思維導圖運用圖像與文字結(jié)合的方法，構(gòu)建各級主題和內(nèi)容之間的關(guān)系，采用繪圖的形式體現(xiàn)附屬與相關(guān)的層次關(guān)系，建立主題關(guān)鍵詞（文字）與圖像、顏色之間的記憶鏈接。思維導圖有不同的形式，如呈現(xiàn)一個主題與此主題之間的層次關(guān)系的層級型圖（hierarchical），對不同概念進行比較、對比的概念型圖（conceptual），按順序體現(xiàn)概念間、時間前后或因果間關(guān)聯(lián)的順序型圖（sequential），

以及呈現(xiàn)概念間相互作用形成連續(xù)循環(huán)的循環(huán)型圖（cycli-

cal） [1]。

2? 思維導圖在建環(huán)專業(yè)課程學習中的應用：以工程熱力學、熱質(zhì)交換原理與設備為例

2.1? 工程熱力學課程的特點

工程熱力學是建環(huán)專業(yè)重要基礎課之一，是熱力學領域的一個分支，是熱力學理論在工程實踐中的具體應用。根據(jù)熱力學第一定律和熱力學第二定律兩大基本定律，結(jié)合工質(zhì)的熱力學性質(zhì)，實現(xiàn)熱能和其他能量的相互轉(zhuǎn)化并分析計

算[2]。工程熱力學課程概念抽象、理論性強、知識點相互關(guān)聯(lián)，學生在學習過程中難以理解其概念和知識點，不能很好地掌握其基本理論及如何進行能量分析的實際應用。比如：怎樣根據(jù)熱力學基本規(guī)律，對氣體和蒸汽循環(huán)、制冷循環(huán)、熱泵循環(huán)、噴管及擴壓管等進行熱力分析及計算，探討影響能量轉(zhuǎn)換率的因素以及提高能量轉(zhuǎn)換率的途徑及方法。

2.2? 熱質(zhì)交換原理與設備課程的特點

熱質(zhì)交換原理與設備是建環(huán)專業(yè)的一門專業(yè)平臺課，將本專業(yè)中的專業(yè)基礎課與其在實際工程中的應用結(jié)合起來，主要研究建筑環(huán)境與能源應用工程領域的動量、熱量和質(zhì)量的傳遞現(xiàn)象，探討三者的傳遞規(guī)律，從而研究其在實際工程中的應用[3]。熱質(zhì)交換原理與設備課程覆蓋面廣，整體邏輯性弱，知識點冗雜且互相獨立，課程間的內(nèi)在聯(lián)系較難理解，且理論性強，公式眾多、符號繁雜[4-5]。可以將空調(diào)工程中的表冷器，供熱工程中的加熱器，制冷原理與設備中的蒸發(fā)器、冷凝器等各個設備集中在熱質(zhì)交換原理與設備中教授，幫助學生建立對知識的整體觀念，融會貫通、舉一反三。

2.3? 思維導圖的應用及作用

結(jié)合不同學科知識點結(jié)構(gòu)、復雜程度，合理將思維導圖應用在建環(huán)專業(yè)課程教與學中，具有積極的推動作用。

2.3.1? 制訂學習計劃，加強自主學習能力? 思維導圖可以采用MindManager軟件進行繪制，使用其中的Task Infor-

mation功能可以提前計劃及設定學習目標。Task Informa-tion中的Priority可以確定內(nèi)容、重點、關(guān)系三者的優(yōu)先權(quán);Start time和Due time可以解決學習計劃的時間安排問題;Complete可以用圖像的方式把完成的任務量以百分比的形式標注出來;Duration可以提前計劃完成某個目標所花的時長（時、天、周或月）;Resources可以用作附注，記錄所定目標完成的成效、不能按時完成計劃的原因等[6]。在思維導圖的軟件MindManager輔助下，學生合理制訂自己的學習計劃，對于本專業(yè)的專業(yè)課程學習非常有必要，能夠?qū)崿F(xiàn)自我學習能力和學習質(zhì)量的提升。

課前預習是提高學生聽課效率的重要方式，一般而言，大部分學生可能會忽略課前預習這個環(huán)節(jié)，或是拿到書本看到抽象、難以理解的內(nèi)容無從下手，往往都是漫無目的地從頭到尾全部瀏覽一遍。結(jié)果是學生不僅時間上完成不了各學科的課前預習，而且由于記憶一天后人類的記憶量只有33.7%，因此在正式課堂上對知識點概念模糊，對重點、難點把握度不夠，這樣的預習方式效果不夠理想。如果授課教師嘗試在課前要求學生用思維導圖的方式把該門新課的基本知識結(jié)構(gòu)初步構(gòu)建出來，加深學生對內(nèi)容的深入理解和整體把握，學生預習時就有跡可循，課上課后的壓力感也會減少。如何完成預習的預期效果？以工程熱力學課程為例，授課教師要先給出每個章節(jié)的關(guān)鍵詞（如在第一章預習時，先給出基本概念），繪出一個思維導圖概要，再給出下一層級的部分關(guān)鍵詞（第一章中系統(tǒng)、平衡、狀態(tài)參數(shù)、循環(huán)、熱量和功等），同時空出部分關(guān)聯(lián)分支及關(guān)鍵詞，引導學生在預習過程中能完善思維導圖，加深對知識點的記憶[7]。

通過指導學生自主構(gòu)建思維導圖進行課前預習，學生根據(jù)教師要求制作思維導圖，使學生學會用思維導圖把相關(guān)聯(lián)的知識點串聯(lián)起來，逐步培養(yǎng)邏輯思維能力，加深對每章知識點的初步理解。這樣長期、有目的、有效的預習，不僅會提高學生的思維能力、自主學習能力，更能加強學生對新課的興趣。

2.3.2? 構(gòu)建課程知識框架，提高學生對課程的了解和興趣? 學習工程熱力學、熱質(zhì)交換原理與設備等專業(yè)課程時，由于學生對知識點概念理解模糊，容易進行囫圇吞棗式的學習，導致學習內(nèi)容雜亂無章。可以在課程的緒論部分采用思維導圖構(gòu)建知識框架，即先構(gòu)建一個以每門課程中每一節(jié)內(nèi)容為主的部分思維導圖，然后在每一小節(jié)基礎上加工、分析整章的知識點，形成一個較為全面的思維導圖，最后整個課程的學習內(nèi)容在每章思維導圖的基礎上形成一張結(jié)構(gòu)清晰、邏輯合理的全面性大圖[8]。采用這種方法，利用思維導圖初步構(gòu)建工程熱力學、熱質(zhì)交換原理與設備的知識框架，如圖1、圖2所示，可以加深學生對課本內(nèi)容的總體了解。在課程教學過程中利用思維導圖指導學生學習，針對思維導圖直觀的知識框架清晰地發(fā)現(xiàn)各章節(jié)之間的重要聯(lián)系，突出重點、難點，加深對知識點內(nèi)容的理解與記憶。無論是課程的學習、復習考試還是再次學習，采用思維導圖構(gòu)建知識框架進行建環(huán)專業(yè)課程學習，都會取得事半功倍的效果。

2.3.3? 課堂授課，濃縮再現(xiàn)學科知識體系? 在課堂授課教學中，教師采用清晰明確、富有啟發(fā)性的思維導圖方式，使抽象的內(nèi)容直觀化、枯燥的知識趣味化，有助于學生對知識點的掌握，激發(fā)學生的學習熱情。以工程熱力學制冷循環(huán)這一章節(jié)的教學為例，目前制冷循環(huán)主要有空氣壓縮式制冷、蒸汽壓縮式制冷、蒸汽噴射式制冷、吸收式制冷等循環(huán)，可以使用思維導圖，把制冷循環(huán)分為空氣為工質(zhì)和蒸汽為工質(zhì)兩個大的框架，對兩個大的框架進行簡要敘述，然后針對每一部分的具體內(nèi)容，采取課堂提問的方式循序漸進，一邊敘述一邊補充思維導圖的內(nèi)容。圖3展示了利用思維導圖對制冷循環(huán)知識框架的初步構(gòu)建，圖4展現(xiàn)了課上教授制冷循環(huán)的思維導圖。通過把這種思維導圖運用在課堂教學中，能夠有效地引導學生利用思維導圖補充預習內(nèi)容，并整理課上筆記，使得學生更好地掌握課程內(nèi)容，理解重點、難點，學生自主學習過程變得更加輕松。

2.3.4? 復習總結(jié)，融會貫通學科知識框架? 在每一次課后，教師需要引導學生復習課堂內(nèi)容，引導學生對每一章節(jié)、板塊的內(nèi)容進行更詳細的補充。原來的方式是教師留下問題、學生思考，大多數(shù)情況下自主學習的學生并不多，有可能是把問題拋之腦后，或沒有進行課堂內(nèi)容的總結(jié)，弄不清所學知識點與前面內(nèi)容的關(guān)系。如果采用思維導圖的方式，在每堂課結(jié)束之前，除了PPT中所呈現(xiàn)的思維導圖，教師再使用板書來繪制思維導圖，以該課程的核心知識點作為中心點，采用邊問邊畫的方式，引導學生回顧本次課程所學內(nèi)容，將他們串成一個系統(tǒng)，對每個知識點進行概括性舉例，提示學生觀察生活中、工程實踐中是否涉及相關(guān)的學科內(nèi)容，并進行歸納總結(jié)，學會融會貫通。

以熱質(zhì)交換原理與設備為例，在進行“間壁式熱質(zhì)交換設備熱工計算”這一章節(jié)的教學時，先提示學生了解、熟知間壁式換熱器的種類、形式與結(jié)構(gòu)，嘗試分析間壁兩側(cè)流體傳熱過程，從而進一步分析總的傳熱系數(shù)與傳熱熱阻，再根據(jù)之前的分析結(jié)果引入間壁式熱質(zhì)交換設備熱工計算常用的計算方法，最后引導學生以表面式冷卻器為主，進行熱工計算的學習。繪制好初步的框架以后，引導學生聯(lián)系生活實際，了解每種間壁式換熱器的熱力計算過程及其在實際工程中的應用等。利用思維導圖完整構(gòu)建這一章節(jié)知識框架，如圖5所示。當全部的思維導圖形成時，該節(jié)課程所學的知識框架就更加系統(tǒng)形象地展現(xiàn)在學生面前，這對學生梳理知識結(jié)構(gòu)、鞏固回憶知識點起到很好的輔助作用。

3? 結(jié)論

學習建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)課程時，采用思維導圖構(gòu)建知識框架，往往會取得事半功倍的效果。從學生計劃學習目標、完成自主學習、課后總結(jié)，到授課者因材施教、循循善誘、總結(jié)歸納，思維導圖都是教師教學和學生學習的高效輔助工具，不僅能夠培養(yǎng)學生辯證思維和邏輯思維的能力，而且可以引導學生學會建立各學科知識點之間聯(lián)系，培養(yǎng)解決實際工程問題的綜合分析能力。綜上所述，思維導圖不僅營造了良好的課堂氛圍，而且對培養(yǎng)學生的自主學習能力和邏輯思維具有重要推動作用。■

參考文獻

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