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摘要：在制冷课程的实验教学中，通过建立学习共同体，让学生利用思维导图软件，对实验所需的专业知识进行知识体系建构。教学模式采用翻转课堂形式，课程所需的视频及资料上传到超星学习通教学平台，学生分组完成知识模块的建构，最后整合成完整的知识体系。
关键词：制冷；学习共同体；知识体系；思维导图
本文引用格式：张永建.基于思维导图构建制冷系统实验知识体系研究[J].教育现代化,2020,7(41):139-142.
一 引言
制冷系统实验是建筑环境与能源应用专业的一门综合设计类实验，主要内容是学生通过掌握的空调用制冷技术相关知识，分组完成一套小型蒸汽压缩式制冷系统的设计、安装与调试工作。综合设计性实验[1]是指实验内容涉及综合知识或运用综合的实验方法、实验手段,对学生的知识、能力、素质形成综合的学习与培养的实验。
学科知识体系[2]，是指“该学科研究领域内的各个知识单元之间通过相互联系、相互制约而构成的整体”。相较于单纯的知识积累，知识的组织可显著提升信息提取的有效性，知道事实之间的联系远比知道事实本身重要。因此，通过建立学习共同体，利用思维导图软件，建立制冷系统实验相关的知识体系尤为重要。
二 建立学习共同体
学科知识体系的建构是一个复杂而庞大的工程，需要大量的人员协作完成。因此通过建立由教师和学生组成的学习共同体，来完成制冷系统实验课程的知识体系建构，从而形成了由个人知识体系的建构到组织知识体系建构的转换。学习共同体[3],来源于建构主义中“学习是知识的社会协商”这一学习隐喻。理论假设是社会建构主义和分布式认知,强调知识的社会性特征。认为知识是分布或存在于团队或共同体中。分布式专长和相互欣赏是学习共同体的两个关键特点。在由教师和学生组成的共同体中，教师完成知识体系内容及框架的界定，学生完成具体知识体系的建构。
实验过程中，以4人一组对班级进行划分。小组划分方式遵循异质性和自愿原则。个体差异是学习共同体的重要资源。学习共同体通常强调分布式技能的重要性。学习共同体不追求每个学生各方面的平均发展，而是让每个学生在原有基础、各自起点上进步，并在共同体学习中形成自己的个性和特色[4]。在共同体的交往互动中，师生之间、生生之间互为影响，相互激励，取长补短。通过建立微信群及qq群，实现教师与学生、学生与学生之间的沟通交流。实验开设有多个班级，通过建立统一的微信群，有利于不同班级、不同学习小组之间的沟通与交流。同时，利用超星学习通教学平台，对一些共性的问题进行讨论以及资源的共享。
三 思维导图软件教学设计
（一）思维导图软件介绍
思维导图是20世纪60年代英国心理学家东尼·博赞发明的一种笔记方法[5]。思维导图的最核心是激发并整理思考，手段是“从中心向周围发散的非线性笔记”[6]。思维导图绘制的过程就是对大脑知识和想法进行“碎片整理”并“不断优化”的过程。主流的思维导图软件分为桌面版和在线版两种[7]。桌面版有MindManager，MindMapper，Freemind，Xmind等等，在线版有MindMeister，Text2MindMap，Mindomo，百度脑图等。制冷实验过程中采用的思维导图软件为Xmind和百度脑图，这两个思维导图软件格式可以通用。在知识体系的建构过程中，小组可以采用在线版的思维导图百度脑图进行协作建构知识体系，最后通过Xmind进行知识整合并输出纸质版思维导图。
（二）思维导图软件教学模式
思维导图软件在教学领域的应用比较广泛，因此教学资源比较丰富。教学资源一部分来自在线慕课资源，如中国大学慕课，上面有多门思维导图的在线课程；另一部分为教师自己录制的教学课程，主要针对本门课程的一些特定操作。教学模式采用翻转课堂形式，教师将课程的视频资源及在线课程的连接上传到学习通教学平台，学生在课下学习思维导图软件的使用方法，课上主要解决学生遇到的问题及小组建构制冷知识体系的过程及知识体系的讲解。
四 制冷系统实验知识体系的建构
（一）制冷系统知识源界定
制冷系统实验过程中所涉及的知识主要有两方面，一方面为制冷系统设计相关知识，一方面为制冷系统施工相关知识，而这两方面的知识主要来自于相关的设计施工手册及规范。所以，由设计和施工两方面来建构制冷系统知识体系，如图1所示。
（二）制冷系统知识体系建构模式
知识体系的建构采用模块化建构，以小组为单元。由于模块可以拆分、重组，学生可以根据任务需求快速的创建新的知识体系，有利于知识创新。知识体系框架由教师完成，划分成不同的知识模块，每一个小组进行一个知识模块的建构。小组内成员对每个知识模块再进行细分，从而分配每个人的知识模块，不同的小组再整合成一个完整的知识体系。模块化知识点既可以按顺序学习，也可以单独学习，模块之间可以灵活组合。
（三）制冷系统知识体系建构过程
首先，由教师发布制冷系统实验知识体系框架图，如图2所示。制冷知识体系框架是一个动态的，不断扩展的图，会随着实验教学的需要不断变化。然后，教师根据本届学生班级数量进行任务分配。如在设计部分，可以将设计手册中，《实用制冷与空调工程手册》中的蒸汽压缩式制冷装置中的知识体系建构任务分配给一个班级，其中的知识模块主要有压缩机，制冷换热设备，制冷机组和冷却塔，每一个知识模块下又有更小的知识模块，如图3所示。可以根据每一个知识模块内容量的多少分配一个或多个小组完成。其中压缩机模块包括容积型压缩机和速度型压缩机两个知识模块，分别分配给一个小组。而容积型压缩机模块又包括活塞式压缩机和回转式压缩机，每一个知识模块分配给一个小组的两个人完成，分别去完成更小的知识模块，如图4所示。活塞式压缩机里包括小型开启式式活塞压缩机，中型开启式活塞压缩机，半封闭式活塞压缩机，全封闭式活塞压缩机，活塞压缩机的应用等知识模块，每一个知识模块下又有更小的知识点，逐渐达到知识的最小单元，如图5所示。
按照以上过程分别对制冷系统知识体系框架图中的所有知识分支的知识模块进行建构后，最后按知识源整合成多张完整的知识体系图。整合好的知识体系图由教师发布到学习通教学平台进行知识共享，主要发布两个版本，一个为Xmind格式，一个为PDF格式。Xmind格式主要为学生对知识体系进行重新整合提供基础，PDF格式为学生输出纸质版本学习利用提供选择。下一届的学生可以在上一届学生的知识体系基础上对知识模块进一步细化，也可以开拓新的知识模块，对知识体系的广度进一步拓展。每一届学生，在时间维度上，对制冷系统知识体系在广度和深度上不断的进行扩展，从而形成一个动态的知识网络。
五教学反思
利用思维导图构建知识体系，以知识可视化的方式实现对知识的无限扩展与呈现，能够清晰地展现思维或知识间的多类别和多关联网状关系。在制冷系统实验教学过程中，引入思维导图工具，并采用学习共同体的模式，由知识的个体建构扩展到了知识的组织建构，实现了知识体系的快速扩展及知识的共享。
参考文献
[1]曹中一.“三性”实验的内涵与特征[J].实验室研究与探索,2003(4):10-12.
[2]李上,刘波林.标准化学科知识体系构建研究[J].中国标准化,2013(8):42-46.
[3]钟志贤.知识建构、学习共同体与互动概念的理解[J].电化教育研究,2005(11):20-24,29.
[4]潘洪建.学习共同体构建的基本理念[J].江苏教育研究,2013(16):3-7.
[5]Buzan b Buzan-T.The Mind Map Book:How to use Radiant Thinking to Maximize Your Brain’s untapped Potential[M].new York:Dutton,1994.
[6] 赵国庆.概念图、思维导图教学应用若干重要问题的探讨[J].电化教育研究,2012,33(5):78-84.
[7]孙雨生,张梦珍,李沁芸,等.国内知识可视化研究进展:实践应用[J].情报理论与实践,2017,40(5):139-144.
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