思维导图在建筑环境与能源应用工程专业课程教与学中的应用

吕静 朱梦雅

摘  要 建筑环境与能源应用工程专业（简称建环专业）是一门多学科交叉的工学学科，在专业课程教与学中，采用思维导图的方法将课程的知识点、重点、难点进行梳理、歸纳和总结，构建知识点框架，贯通知识点间的联系，加深学生对课程重点和难点的理解，培养学生的逻辑思维和自主学习能力。

关键词 建筑环境与能源应用工程;思维导图;工程热力学;热质交换原理与设备;自主学习

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：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  思维导图

思维导图（The mind map）是英国著名心理学家东尼·博赞发明的一种开发思维的工具，其利用人类左右脑的不同功能，遵循记忆、阅读、思维的规律，协调平衡人类在科学与艺术、逻辑与想象之间的发展，开发人类大脑的无限潜能。思维导图运用图像与文字结合的方法，构建各级主题和内容之间的关系，采用绘图的形式体现附属与相关的层次关系，建立主题关键词（文字）与图像、颜色之间的记忆链接。思维导图有不同的形式，如呈现一个主题与此主题之间的层次关系的层级型图（hierarchical），对不同概念进行比较、对比的概念型图（conceptual），按顺序体现概念间、时间前后或因果间关联的顺序型图（sequential），

以及呈现概念间相互作用形成连续循环的循环型图（cycli-

cal） [1]。

2  思维导图在建环专业课程学习中的应用：以工程热力学、热质交换原理与设备为例

2.1  工程热力学课程的特点

工程热力学是建环专业重要基础课之一，是热力学领域的一个分支，是热力学理论在工程实践中的具体应用。根据热力学第一定律和热力学第二定律两大基本定律，结合工质的热力学性质，实现热能和其他能量的相互转化并分析计

算[2]。工程热力学课程概念抽象、理论性强、知识点相互关联，学生在学习过程中难以理解其概念和知识点，不能很好地掌握其基本理论及如何进行能量分析的实际应用。比如：怎样根据热力学基本规律，对气体和蒸汽循环、制冷循环、热泵循环、喷管及扩压管等进行热力分析及计算，探讨影响能量转换率的因素以及提高能量转换率的途径及方法。

2.2  热质交换原理与设备课程的特点

热质交换原理与设备是建环专业的一门专业平台课，将本专业中的专业基础课与其在实际工程中的应用结合起来，主要研究建筑环境与能源应用工程领域的动量、热量和质量的传递现象，探讨三者的传递规律，从而研究其在实际工程中的应用[3]。热质交换原理与设备课程覆盖面广，整体逻辑性弱，知识点冗杂且互相独立，课程间的内在联系较难理解，且理论性强，公式众多、符号繁杂[4-5]。可以将空调工程中的表冷器，供热工程中的加热器，制冷原理与设备中的蒸发器、冷凝器等各个设备集中在热质交换原理与设备中教授，帮助学生建立对知识的整体观念，融会贯通、举一反三。

2.3  思维导图的应用及作用

结合不同学科知识点结构、复杂程度，合理将思维导图应用在建环专业课程教与学中，具有积极的推动作用。

2.3.1  制订学习计划，加强自主学习能力  思维导图可以采用MindManager软件进行绘制，使用其中的Task Infor-

mation功能可以提前计划及设定学习目标。Task Informa-tion中的Priority可以确定内容、重点、关系三者的优先权;Start time和Due time可以解决学习计划的时间安排问题;Complete可以用图像的方式把完成的任务量以百分比的形式标注出来;Duration可以提前计划完成某个目标所花的时长（时、天、周或月）;Resources可以用作附注，记录所定目标完成的成效、不能按时完成计划的原因等[6]。在思维导图的软件MindManager辅助下，学生合理制订自己的学习计划，对于本专业的专业课程学习非常有必要，能够实现自我学习能力和学习质量的提升。

课前预习是提高学生听课效率的重要方式，一般而言，大部分学生可能会忽略课前预习这个环节，或是拿到书本看到抽象、难以理解的内容无从下手，往往都是漫无目的地从头到尾全部瀏览一遍。结果是学生不仅时间上完成不了各学科的课前预习，而且由于记忆一天后人类的记忆量只有33.7%，因此在正式课堂上对知识点概念模糊，对重点、难点把握度不够，这样的预习方式效果不够理想。如果授课教师尝试在课前要求学生用思维导图的方式把该门新课的基本知识结构初步构建出来，加深学生对内容的深入理解和整体把握，学生预习时就有迹可循，课上课后的压力感也会减少。如何完成预习的预期效果？以工程热力学课程为例，授课教师要先给出每个章节的关键词（如在第一章预习时，先给出基本概念），绘出一个思维导图概要，再给出下一层级的部分关键词（第一章中系统、平衡、状态参数、循环、热量和功等），同时空出部分关联分支及关键词，引导学生在预习过程中能完善思维导图，加深对知识点的记忆[7]。

通过指导学生自主构建思维导图进行课前预习，学生根据教师要求制作思维导图，使学生学会用思维导图把相关联的知识点串联起来，逐步培养逻辑思维能力，加深对每章知识点的初步理解。这样长期、有目的、有效的预习，不仅会提高学生的思维能力、自主学习能力，更能加强学生对新课的兴趣。

2.3.2  构建课程知识框架，提高学生对课程的了解和兴趣  学习工程热力学、热质交换原理与设备等专业课程时，由于学生对知识点概念理解模糊，容易进行囫囵吞枣式的学习，导致学习内容杂乱无章。可以在课程的绪论部分采用思维导图构建知识框架，即先构建一个以每门课程中每一节内容为主的部分思维导图，然后在每一小节基础上加工、分析整章的知识点，形成一个较为全面的思维导图，最后整个课程的学习内容在每章思维导图的基础上形成一张结构清晰、逻辑合理的全面性大图[8]。采用这种方法，利用思维导图初步构建工程热力学、热质交换原理与设备的知识框架，如图1、图2所示，可以加深学生对课本内容的总体了解。在课程教学过程中利用思维导图指导学生学习，针对思维导图直观的知识框架清晰地发现各章节之间的重要联系，突出重点、难点，加深对知识点内容的理解与记忆。无论是课程的学习、复习考试还是再次学习，采用思维导图构建知识框架进行建环专业课程学习，都会取得事半功倍的效果。

2.3.3  课堂授课，浓缩再现学科知识体系  在课堂授课教学中，教师采用清晰明确、富有启发性的思维导图方式，使抽象的内容直观化、枯燥的知识趣味化，有助于学生对知识点的掌握，激发学生的学习热情。以工程热力学制冷循环这一章节的教学为例，目前制冷循环主要有空气压缩式制冷、蒸汽压缩式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸收式制冷等循环，可以使用思维导图，把制冷循环分为空气为工质和蒸汽为工质两个大的框架，对两个大的框架进行简要叙述，然后针对每一部分的具体内容，采取课堂提问的方式循序渐进，一边叙述一边补充思维导图的内容。图3展示了利用思维导图对制冷循环知识框架的初步构建，图4展现了课上教授制冷循环的思维导图。通过把这种思维导图运用在课堂教学中，能够有效地引导学生利用思维导图补充预习内容，并整理课上笔记，使得学生更好地掌握课程内容，理解重点、难点，学生自主学习过程变得更加轻松。

2.3.4  复习总结，融会贯通学科知识框架  在每一次课后，教师需要引导学生复习课堂内容，引导学生对每一章节、板块的内容进行更详细的补充。原来的方式是教师留下问题、学生思考，大多数情况下自主学习的学生并不多，有可能是把问题抛之脑后，或没有进行课堂内容的总结，弄不清所学知识点与前面内容的关系。如果采用思维导图的方式，在每堂课结束之前，除了PPT中所呈现的思维导图，教师再使用板书来绘制思维导图，以该课程的核心知识点作为中心点，采用边问边画的方式，引导学生回顾本次课程所学内容，将他们串成一个系统，对每个知识点进行概括性举例，提示学生观察生活中、工程实践中是否涉及相关的学科内容，并进行归纳总结，学会融会贯通。

以热质交换原理与设备为例，在进行“间壁式热质交换设备热工计算”这一章节的教学时，先提示学生了解、熟知间壁式换热器的种类、形式与结构，尝试分析间壁两侧流体传热过程，从而进一步分析总的传热系数与传热热阻，再根据之前的分析结果引入间壁式热质交换设备热工计算常用的计算方法，最后引导学生以表面式冷却器为主，进行热工计算的学习。绘制好初步的框架以后，引导学生联系生活实际，了解每种间壁式换热器的热力计算过程及其在实际工程中的应用等。利用思维导图完整构建这一章节知识框架，如图5所示。当全部的思维导图形成时，该节课程所学的知识框架就更加系统形象地展现在学生面前，这对学生梳理知识结构、巩固回忆知识点起到很好的辅助作用。

3  结论

学习建筑环境与能源应用工程专业课程时，采用思维导图构建知识框架，往往会取得事半功倍的效果。从学生计划学习目标、完成自主学习、课后总结，到授课者因材施教、循循善诱、总结归纳，思维导图都是教师教学和学生学习的高效辅助工具，不仅能够培养学生辩证思维和逻辑思维的能力，而且可以引导学生学会建立各学科知识点之间联系，培养解决实际工程问题的综合分析能力。综上所述，思维导图不仅营造了良好的课堂氛围，而且对培养学生的自主学习能力和逻辑思维具有重要推动作用。■

参考文献

[1]陈敏.思维导图及其在英语教学中的应用[J].外语电化教学，2005（1）：36-41.

[2]井玉娟，丁洪涛.工程热力学知识点掌握方法[J].黑龙江科技信息，2007（17）：172.

[3]张琳邡，姚丽.热质交换原理与设备教学总结和教学方法探讨[J].教育教学论坛，2020（31）：275-276.

[4]刘惠，吴佐莲，范军.《热质交换原理与设备》教学总结与教改探讨[J].教育现代化，2019，6（33）：211-213.

[5]李晓颖，顾祥红.热质交换原理与设备课程的教学改革实践[J].教育教学论坛，2016（7）：256-257.

[6]张晓华.浅析思维导图在学习中的应用[J].福建电脑，2007（7）：194，158.

[7]陈爱玲.巧用思维导图，提高学习能力：运用思维导图进行英语教学的实践[J].学周刊，2016（10）：150-153.

[8]张敏，杨凤梅，朱晓红.利用思维导图提高学生学习效率的探索[J].中国医学教育技术，2010，24（4）：340-343.