思維導(dǎo)圖在建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)課程教與學(xué)中的應(yīng)用

呂靜 朱夢雅

摘? 要 建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)（簡稱建環(huán)專業(yè)）是一門多學(xué)科交叉的工學(xué)學(xué)科，在專業(yè)課程教與學(xué)中，采用思維導(dǎo)圖的方法將課程的知識點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行梳理、歸納和總結(jié)，構(gòu)建知識點(diǎn)框架，貫通知識點(diǎn)間的聯(lián)系，加深學(xué)生對課程重點(diǎn)和難點(diǎn)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和自主學(xué)習(xí)能力。

關(guān)鍵詞 建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程;思維導(dǎo)圖;工程熱力學(xué);熱質(zhì)交換原理與設(shè)備;自主學(xué)習(xí)

中圖分類號：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖（The mind map）是英國著名心理學(xué)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(xué)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(dǎo)圖運(yùn)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(dǎo)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(jìn)行比較、對比的概念型圖（conceptual），按順序體現(xiàn)概念間、時(shí)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(dǎo)圖在建環(huán)專業(yè)課程學(xué)習(xí)中的應(yīng)用：以工程熱力學(xué)、熱質(zhì)交換原理與設(shè)備為例

2.1? 工程熱力學(xué)課程的特點(diǎn)

工程熱力學(xué)是建環(huán)專業(yè)重要基礎(chǔ)課之一，是熱力學(xué)領(lǐng)域的一個分支，是熱力學(xué)理論在工程實(shí)踐中的具體應(yīng)用。根據(jù)熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律兩大基本定律，結(jié)合工質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)熱能和其他能量的相互轉(zhuǎn)化并分析計(jì)

算[2]。工程熱力學(xué)課程概念抽象、理論性強(qiáng)、知識點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難以理解其概念和知識點(diǎn)，不能很好地掌握其基本理論及如何進(jìn)行能量分析的實(shí)際應(yīng)用。比如：怎樣根據(jù)熱力學(xué)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(kuò)壓管等進(jìn)行熱力分析及計(jì)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(shè)備課程的特點(diǎn)

熱質(zhì)交換原理與設(shè)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(chǔ)課與其在實(shí)際工程中的應(yīng)用結(jié)合起來，主要研究建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程領(lǐng)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(shí)際工程中的應(yīng)用[3]。熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程覆蓋面廣，整體邏輯性弱，知識點(diǎn)冗雜且互相獨(dú)立，課程間的內(nèi)在聯(lián)系較難理解，且理論性強(qiáng)，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(shè)備中的蒸發(fā)器、冷凝器等各個設(shè)備集中在熱質(zhì)交換原理與設(shè)備中教授，幫助學(xué)生建立對知識的整體觀念，融會貫通、舉一反三。

2.3? 思維導(dǎo)圖的應(yīng)用及作用

結(jié)合不同學(xué)科知識點(diǎn)結(jié)構(gòu)、復(fù)雜程度，合理將思維導(dǎo)圖應(yīng)用在建環(huán)專業(yè)課程教與學(xué)中，具有積極的推動作用。

2.3.1? 制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力? 思維導(dǎo)圖可以采用MindManager軟件進(jìn)行繪制，使用其中的Task Infor-

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

課前預(yù)習(xí)是提高學(xué)生聽課效率的重要方式，一般而言，大部分學(xué)生可能會忽略課前預(yù)習(xí)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(xué)生不僅時(shí)間上完成不了各學(xué)科的課前預(yù)習(xí)，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(diǎn)概念模糊，對重點(diǎn)、難點(diǎn)把握度不夠，這樣的預(yù)習(xí)方式效果不夠理想。如果授課教師嘗試在課前要求學(xué)生用思維導(dǎo)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(xué)生對內(nèi)容的深入理解和整體把握，學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)就有跡可循，課上課后的壓力感也會減少。如何完成預(yù)習(xí)的預(yù)期效果？以工程熱力學(xué)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(yù)習(xí)時(shí)，先給出基本概念），繪出一個思維導(dǎo)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(shí)空出部分關(guān)聯(lián)分支及關(guān)鍵詞，引導(dǎo)學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中能完善思維導(dǎo)圖，加深對知識點(diǎn)的記憶[7]。

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

2.3.2? 構(gòu)建課程知識框架，提高學(xué)生對課程的了解和興趣? 學(xué)習(xí)工程熱力學(xué)、熱質(zhì)交換原理與設(shè)備等專業(yè)課程時(shí)，由于學(xué)生對知識點(diǎn)概念理解模糊，容易進(jìn)行囫圇吞棗式的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)內(nèi)容雜亂無章?？梢栽谡n程的緒論部分采用思維導(dǎo)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(dǎo)圖，然后在每一小節(jié)基礎(chǔ)上加工、分析整章的知識點(diǎn)，形成一個較為全面的思維導(dǎo)圖，最后整個課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容在每章思維導(dǎo)圖的基礎(chǔ)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(dǎo)圖初步構(gòu)建工程熱力學(xué)、熱質(zhì)交換原理與設(shè)備的知識框架，如圖1、圖2所示，可以加深學(xué)生對課本內(nèi)容的總體了解。在課程教學(xué)過程中利用思維導(dǎo)圖指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，針對思維導(dǎo)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(diǎn)、難點(diǎn)，加深對知識點(diǎn)內(nèi)容的理解與記憶。無論是課程的學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)考試還是再次學(xué)習(xí)，采用思維導(dǎo)圖構(gòu)建知識框架進(jìn)行建環(huán)專業(yè)課程學(xué)習(xí)，都會取得事半功倍的效果。

2.3.3? 課堂授課，濃縮再現(xiàn)學(xué)科知識體系? 在課堂授課教學(xué)中，教師采用清晰明確、富有啟發(fā)性的思維導(dǎo)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(xué)生對知識點(diǎn)的掌握，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。以工程熱力學(xué)制冷循環(huán)這一章節(jié)的教學(xué)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(dǎo)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(jìn)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(jìn)，一邊敘述一邊補(bǔ)充思維導(dǎo)圖的內(nèi)容。圖3展示了利用思維導(dǎo)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(dǎo)圖。通過把這種思維導(dǎo)圖運(yùn)用在課堂教學(xué)中，能夠有效地引導(dǎo)學(xué)生利用思維導(dǎo)圖補(bǔ)充預(yù)習(xí)內(nèi)容，并整理課上筆記，使得學(xué)生更好地掌握課程內(nèi)容，理解重點(diǎn)、難點(diǎn)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程變得更加輕松。

2.3.4? 復(fù)習(xí)總結(jié)，融會貫通學(xué)科知識框架? 在每一次課后，教師需要引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)課堂內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生對每一章節(jié)、板塊的內(nèi)容進(jìn)行更詳細(xì)的補(bǔ)充。原來的方式是教師留下問題、學(xué)生思考，大多數(shù)情況下自主學(xué)習(xí)的學(xué)生并不多，有可能是把問題拋之腦后，或沒有進(jìn)行課堂內(nèi)容的總結(jié)，弄不清所學(xué)知識點(diǎn)與前面內(nèi)容的關(guān)系。如果采用思維導(dǎo)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(dǎo)圖，教師再使用板書來繪制思維導(dǎo)圖，以該課程的核心知識點(diǎn)作為中心點(diǎn)，采用邊問邊畫的方式，引導(dǎo)學(xué)生回顧本次課程所學(xué)內(nèi)容，將他們串成一個系統(tǒng)，對每個知識點(diǎn)進(jìn)行概括性舉例，提示學(xué)生觀察生活中、工程實(shí)踐中是否涉及相關(guān)的學(xué)科內(nèi)容，并進(jìn)行歸納總結(jié)，學(xué)會融會貫通。

以熱質(zhì)交換原理與設(shè)備為例，在進(jìn)行“間壁式熱質(zhì)交換設(shè)備熱工計(jì)算”這一章節(jié)的教學(xué)時(shí)，先提示學(xué)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(jìn)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(shè)備熱工計(jì)算常用的計(jì)算方法，最后引導(dǎo)學(xué)生以表面式冷卻器為主，進(jìn)行熱工計(jì)算的學(xué)習(xí)。繪制好初步的框架以后，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際，了解每種間壁式換熱器的熱力計(jì)算過程及其在實(shí)際工程中的應(yīng)用等。利用思維導(dǎo)圖完整構(gòu)建這一章節(jié)知識框架，如圖5所示。當(dāng)全部的思維導(dǎo)圖形成時(shí)，該節(jié)課程所學(xué)的知識框架就更加系統(tǒng)形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，這對學(xué)生梳理知識結(jié)構(gòu)、鞏固回憶知識點(diǎn)起到很好的輔助作用。

3? 結(jié)論

學(xué)習(xí)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)課程時(shí)，采用思維導(dǎo)圖構(gòu)建知識框架，往往會取得事半功倍的效果。從學(xué)生計(jì)劃學(xué)習(xí)目標(biāo)、完成自主學(xué)習(xí)、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(dǎo)圖都是教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的高效輔助工具，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生辯證思維和邏輯思維的能力，而且可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會建立各學(xué)科知識點(diǎn)之間聯(lián)系，培養(yǎng)解決實(shí)際工程問題的綜合分析能力。綜上所述，思維導(dǎo)圖不僅營造了良好的課堂氛圍，而且對培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和邏輯思維具有重要推動作用?！?/p>

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