知识网络教学法在热工测试教学中的应用

摘要：面对教学时间较短，学科背景宽泛，知识点极多的一些专业基础课程，传统的教学方法在突出知识点，建立知识网络，宏观把控课程内容，校验学习效果等方面存在局限性。本文以《热能与动力工程测试技术课程》为例，提出应用知识网络的教学方法，整理知识点，标注重难点，通过图像的形式直观地显示出来，为教师安排课堂节奏与丰富课堂内容提供参考，同时也可以为学生课前预习与课后复习提供帮助。本文也分析了知识网络教学法的教学特点，指出了该教学方法需要注意的一些问题。

关键词：知识点；知识网络；教学方法

1 课程特点

不同的课程有着各自不同的特点，有着独特的适用的教学方法。《热能与动力工程测试技术》（以下简称热工测试）是热能与动力工程专业必修的专业基础课，其学生受众面很广。该课程的内容主要包括机械与动力、热能与制冷工程中主要参数的测量原理和技术、测试系统以及测量误差分析和数据处理。该课程是一门多学科交叉的综合课程，涉及传感技术、信号处理技术、计算机技术以及控制技术等，涵盖了流动、传热、燃烧、机构运动与受力以及振动噪声等物理化学等现象的测试工作，需要学生具备数学、物理学、化学、力学、光学、电学等多学科知识，需要学生预修微积分、概率论、数理统计、数值分析、流体力学、材料力学、理论力学、热力学、光学、电路理论、电磁学等基础知识。热工测试课程内容丰富，知识点极多，但该课程只有48个学时。面临时间有限背景宽泛的课程特点，如何采用高效的教学方法，将大量的专业知识系统性地传授给学生，是授课教师面临的难题。面临章节众多内容分散的教辅资料，如何采取合理的学习方法，组建并修正完善自己的知识网络，是上课学生面临的难题。

事实上，此“两难”问题一直困扰着此类知识点繁多背景知识宽泛的课程。采用传统的讲授法[1]、任务驱动法[2]、自主学习法[3]，则教师疲于讲解孤立的知识点，难以展现各知识点之间的联系，学生也容易出现因知识点过多而顾此失彼；采用案例分析法[4]、参观教学法[5]、讨论法[6]，则因为课程学时较短，教师难以安排合适的讨论案例和参观学习的场所，学生难以开展积极有效的讨论。面对此类课程，最关键的是选择行之有效的教学方法。教师课前备课时，要有据可依，利用知识点之间的关联合理布置教案，并突出重难点。教师课堂上授课时，要利用有限的课堂时间完整系统地阐述清楚各知识点，并着重讲解重难点。教师总结课程时，要重点讲解知识点之间的联系，还应加入一些扩展的资料。学生预习课程时，可以直观了解预习内容的多少及重要程度。学生学习课程时，可以利用集体教学完成与教师、同学之间的互动，加深对知识的理解。学生复习课程时，可以依据课程重难点做到“点对点”复习，也可以通过课程的扩展资料建立起良好的知识体系。

2 实施方法

本课程采用知识网络教学的教学方法来达到上述目标。该教学方法的基本思想是通过建立知识之间的关联，来帮助教师更好的梳理和讲授知识，帮助学生更好地理解和掌握知识。教师可以利用思维导图[7]组建课程的知识网络图，梳理本课程的各知识点之间的关系，突出重难点，帮助学生理解知识点，组建自己的知识网络体系。思维导图具有图文并重层次清晰的特点，用层级图展现出各级主题的隶属关系，把主题与图像、颜色等联系起来，充分利用了左右脑的特点，具有整体展示知识要点、锻炼并提高学生思维能力、精简教学内容、促进课堂互动等优点[8]。本文将以热工测试第4章《温度测量》的部分内容为例，围绕利用思维导图软件创建的知识网络图来讲解知识网络教学的实施方法。

第一阶段：课前准备。教师需要根据课程大纲确立课程学习目标，然后根据目标来确定要教授的知识点。接下来，利用思维导图软件（GitMind、MindMaster、Xmind等）建立各知识点的网络图，突出重难点，标识出各知识点之间的联系，并将知识网络图发布给学生，让学生预习时可以依据知识网络图直观感受课程内容量，并根据课程重难点知识点的多少对下次课程的重要程度有更直观的认识。

图 1画出了第4章《温度测量》第1小节概述部分的知识网络图。教师依据此图备课，可以突出重点、突破难点，针对每个知识点安排具体的讲授方案。对于温标，可以着重讲解不同温标的来源及相互关系，以及定义温标的重要的基准点和单位长度，并介绍重要的温度点：水的三相点与水在标准大气压下的冰点。学生可以依据此图预习课程，直观感受本课程的内容的多少及重要程度。温度、温标等概念，其他《大学物理》、《传热学》等先行课程已经学过，但本课程归纳总结了温度的多种定义，既有表征物体冷热程度的传统定义，又有内部分子运动平均动能大小的现代定义，还可以了解涉及到温度定义的热力学第零定律。

第二阶段：课上阶段。教师可以根据知识网络详细讲解温度的各种定义，还可以利用视频或图片等多媒体媒介讲解温标的发展历史，通过习题考察学生对各温标之间的转换的掌握程度。学生可以通过课堂问答、课堂作业等参与互动，增强对本课程内容的理解与运用。同时，教师可以利用知识网络图实现知识的拓展。学习热工测试课程时需要利用其他学科的基础知识来理解和应用一些知识点，如利用高等数学的拉普拉斯变换分析测量系统对给定输入的响应，利用物理学的黑体辐射公式理解全辐射测温计的测温原理，利用化学中化学反应速率与反应物浓度之间的关系求解排气中氮氧化物浓度。如果在知识网络图中加入对应的其他学科的基础知识资源无疑可以巩固学生的专业基础，拓展学生的知识体系，提升学生的学习能力。

第三阶段：课后阶段。教师总结课程时，可以利用知识网络图，重点介绍各知识点之间的联系。比如，可以讲解热辐射原理对各种非接触式温度计的指导作用。还可以在思维导图中添加一些知识点的网络链接，如开氏温标、摄氏温标、华氏温标等知识点的网络链接，方便学生扩充自己的知识量。学生复习课程时，可以对照知识网络图，查漏补缺，针对重难点进行各个击破，并逐步完善自己的知识网络。比如，学生复习热力学第零定律时，可以检查自己对热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律的掌握情况，并针对不熟悉的部分进行针对性地补足，构建自己良好的热力学知识网络体系。

3 教学特点

知识网络教学法是一种新型的教学方法，它将学习内容以网络的形式展现出来，使教师可以更方便地整理和展示知识，使学生更好地理解和掌握知识。知识网络教学法具有以下特点：

知识结构清晰，重难点突出。利用知识网络图可以清晰地展示各知识点之间的上下级关系，还可以通过连线方便地表示出各知识点之间的联系，通过字体、颜色、图案等展示重难点部分。清晰的知识网络图可以缩短教师的备课时间，为学生预习课程提供参考依据；同时，还可以提高教师在课堂上的授课效率，增强学生的印象，提升学习效果；便于教师做课程总结时划重难点，学生复习时构建完整的知识体系。

学习资源整合度高。在传统的教学方法中，各类学习资源往往散乱地分布在各节不同的课程中，学生很难将这些资源有效地整合起来进行学习。而通过知识网络教学法，可以利用思维导图软件将各种学习资源整合在一起，并以图文并茂的多媒体形式展现出来，这样学生就可以更加方便地进行学习。

学生自主学习更有保障。知识网络可以让学生自学时有据可依，帮助学生建立清晰准确的知识架构，并按此进行知识的消化吸收。这种新型的学习方式可以激发学生的求知欲，让学生更自主地学习，并保障一定的学习质量。

知识网络教学法并不是万能的，它也有一些局限性。例如，对于一些抽象的概念或者技术，学生可能难以通过知识网络教学法来理解和掌握。因此，在使用知识网络教学法的过程中，教师还需要注意适当地结合其他教学方法，才能更好地满足学生的学习需求。

注意的问题

在知识网络教学法在热工测试教学中的应用过程中，以下几个问题需要重点关注：

精心设计知识网络。知识网络的设计应该简洁明了，能够让学生清晰地理解和掌握知识点之间的关系。同时，我们还应该注意在知识网络中加入适当的学习资源，以便学生能够通过不同的方式来学习热工测试。

关注学生的学习进度。在使用知识网络教学法的过程中，教师应该及时跟踪学生的学习进度，并根据学生的学习情况调整教学内容。这样，才能让学生在学习的过程中得到最大的收益。

对学生进行评估。在使用知识网络教学法的过程中，教师应该经常对学生进行评估，以便了解学生的学习情况，并及时纠正学生的错误。这样，才能让学生在学习的过程中得到最大的收益。

4 结语

本文分析了知识网络教学法在《热能与动力工程测试技术》课程中的应用，描述了知识网络教学法在课前、课上和课后的实施方法，并总结了知识网络教学法的特点，提出了知识网络教学法需要关注的问题。

参考文献：

[1] 李允，李宁宁. 以道驭术：讲授法的坚守与超越[J]. 课程·教材·教法， 2021（第6期）： 45-51.

[2] 何俊勇. 任务驱动法的教学应用[J]. 教育， 2020（第9期）： 51.

[3] 刘春，王中齐. 嵌入式设计教学的强化自主学习法研究[J]. 计算机教育， 2017（第8期）： 163-168.

[4] 胡维. 案例分析法在生药学教学中的运用研究[J]. 健康必读， 2021（第21期）： 192.

[5] 张淑英，林海荣. 参观教学法在高等院校植物生理学教学中的探索与应用①[J]. 科技资讯， 2017（第31期）： 222-223.

[6] 于庆恩. 高校讨论法课堂教学的效率因子及增效对策[J]. 丽水学院学报， 2022（第3期）： 101-106.

[7] 张西波，郝维红，周丽静，丁妍妍. 巧用思维导图 实现高效课堂[J]. 教育实践与研究， 2021（第16期）： 39-40.

[8] 翟卿，韩卫丽，魏纪珍. 浅谈思维导图在大学教学中的应用[J]. 河南教育（高等教育）， 2021（第5期）： 57-58.

基金项目：本文系广东海洋大学教改课题资助项目（CQ2019应用知识网络教学法的教学改革研究）的研究成果

作者简介：张成（1986-），男，湖北随州人，讲师，博士，研究方向：新能源开发与利用。

徐青，男，汉族，山东威海人，教授，副院长，博士，研究方向：新能源开发与利用

阮建文，男，汉，江西丰城人，助教，研究生，研究方向：制冷系统节能与优化，食品冷藏冷藏技术

赖学江（1962.10），女，汉族，广东高州人，教授，本科，建筑节能及控制