基于教育轉(zhuǎn)型發(fā)展的制冷原理及設(shè)備課程改革探索

嚴(yán)中俊，楊正德

(湖南人文科技學(xué)院 能源與機(jī)電工程學(xué)院，湖南 婁底 417000)

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基于教育轉(zhuǎn)型發(fā)展的制冷原理及設(shè)備課程改革探索

嚴(yán)中俊，楊正德

(湖南人文科技學(xué)院 能源與機(jī)電工程學(xué)院，湖南 婁底 417000)

[摘要]在向應(yīng)用技術(shù)大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展的大環(huán)境下，從教學(xué)大綱的制訂、教材的選用、課堂組織、實(shí)踐教學(xué)組織與實(shí)施等方面對(duì)制冷原理及設(shè)備課程進(jìn)行改革與探索，實(shí)踐表明，在課堂上引入工程實(shí)踐案例進(jìn)行分析、在實(shí)踐教學(xué)中引入制冷系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)具有較好的效果。

[關(guān)鍵詞]制冷原理及設(shè)備課程；教育轉(zhuǎn)型；改革探索；工程實(shí)踐案例；制冷系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)

隨著我國高等教育培養(yǎng)的人才與社會(huì)人才需求不相適應(yīng)的矛盾不斷加劇，國家要求部分地方高校以應(yīng)用技術(shù)大學(xué)為發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)型發(fā)展[1]。引導(dǎo)部分地方本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展是黨中央、國務(wù)院作出的重大決策，條件較為成熟的省市已經(jīng)先行一步啟動(dòng)省級(jí)改革試點(diǎn)[2]。湖南人文科技學(xué)院作為地方高校，在提高學(xué)生動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識(shí)進(jìn)行改革與探索，是學(xué)校順利向應(yīng)用技術(shù)大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展的一個(gè)重要保證。

制冷原理及設(shè)備是湖南人文科技學(xué)院能源與動(dòng)力工程專業(yè)建筑節(jié)能方向的一門主干專業(yè)課程，在課程體系中具有重要的地位[3]。制冷原理及設(shè)備課程與工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)緊密聯(lián)系，要求學(xué)生具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)，同時(shí)與工程實(shí)踐密切聯(lián)系[4-5]。因此，在教學(xué)過程中不僅要考慮學(xué)生對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的掌握程度，還要培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提高學(xué)生的動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識(shí)。應(yīng)從教學(xué)大綱的修訂、教材的選擇、案例分析教學(xué)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)等多方面出發(fā)對(duì)教學(xué)進(jìn)行改革探索，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)，從而滿足學(xué)校轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要。

一教學(xué)大綱的制訂

教學(xué)大綱的制定必須以專業(yè)發(fā)展基本要求為基礎(chǔ)，滿足學(xué)校轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要。能源與動(dòng)力工程專業(yè)作為地方一般院校本科專業(yè)，人才培養(yǎng)目標(biāo)是為地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與建設(shè)提供高級(jí)應(yīng)用型人才，在修訂教學(xué)大綱時(shí)，充分考慮本專業(yè)的定位，即突出應(yīng)用型人才的定位。

制冷原理及設(shè)備課程主要面向目前生活中常用的制冷設(shè)備及系統(tǒng)，以了解制冷設(shè)備和系統(tǒng)工作原理及結(jié)構(gòu)、對(duì)其性能進(jìn)行分析、并掌握制冷裝置設(shè)計(jì)為教學(xué)目的。因此，課程以廣泛應(yīng)用于生活中的冷庫、空調(diào)、冰箱為對(duì)象，以蒸汽壓縮式制冷循環(huán)為重點(diǎn)，從熱力學(xué)基礎(chǔ)、制冷劑和載冷劑、制冷循環(huán)熱力過程、制冷設(shè)備的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)、制冷裝置的設(shè)計(jì)這些方面進(jìn)行全面闡述，并對(duì)吸收式制冷循環(huán)、壓縮氣體制冷循環(huán)等其他制冷循環(huán)過程進(jìn)行介紹。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生獲得制冷設(shè)備及系統(tǒng)的基本工作原理，熟悉制冷設(shè)備及系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，能夠從熱力學(xué)的角度對(duì)制冷設(shè)備及系統(tǒng)進(jìn)行定量的分析，并對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，為后續(xù)的學(xué)習(xí)及實(shí)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二教材的選用

在教材的選用上，課程在滿足教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，考慮教材的先進(jìn)性和實(shí)用性，選取國家級(jí)規(guī)則教材作為課程的教材。目前“制冷原理及設(shè)備”教材較多，吳業(yè)正主編的《制冷原理與設(shè)備》、韓寶琦主編的《制冷空調(diào)原理及應(yīng)用》、王如竹主編的《制冷原理與技術(shù)》、鄭賢德主編的《制冷原理與裝置》具有代表性。

西安交通大學(xué)吳業(yè)正教授主編的《制冷原理與設(shè)備》和上海交通大學(xué)王如竹教授主編的《制冷原理與技術(shù)》內(nèi)容基本滿足教學(xué)大綱的要求，但缺少對(duì)制冷設(shè)備和裝置的闡述，且理論性較強(qiáng)，適宜重點(diǎn)大學(xué)的本科生和研究生教學(xué)，不利于地方院校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。機(jī)械工業(yè)出版社鄭賢德教授主編的《制冷原理與裝置》包括制冷原理與制冷裝置兩部分內(nèi)容，制冷原理部分主要介紹用工程熱力學(xué)的理論闡述壓縮機(jī)式蒸汽制冷機(jī)的工作原理、制冷熱力學(xué)特性分析、制冷劑熱物性參數(shù)及其計(jì)算方法、制冷循環(huán)熱力計(jì)算，應(yīng)用傳熱學(xué)理論闡明制冷熱交換設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及計(jì)算；制冷裝置部分主要介紹實(shí)用制冷裝置、制冷裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算和優(yōu)化、制冷循環(huán)的計(jì)算機(jī)模擬、制冷裝置的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等內(nèi)容。教材內(nèi)容基本符合教學(xué)大綱和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求，且在傳統(tǒng)專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，新增了近幾年的前沿知識(shí)，符合地方高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求。綜合考慮各種因素，選用《制冷原理與裝置》為本課程的教材。

三課堂教學(xué)組織

(一)課件準(zhǔn)備

制冷原理及設(shè)備這門課程與工程實(shí)踐緊密結(jié)合，在課堂教學(xué)過程中若采用教材與PPT進(jìn)行授課，難以直觀地對(duì)制冷設(shè)備及系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行展示，學(xué)生難以對(duì)其進(jìn)行理解。采用PPT與影像資料(如flash動(dòng)畫、視頻等)相結(jié)合的教學(xué)方法是目前高校推進(jìn)教學(xué)改革的一項(xiàng)重要措施，采用PPT的教學(xué)方法對(duì)熱工過程的熱力計(jì)算進(jìn)行講解，并通過播放影像等方法對(duì)工作原理及結(jié)構(gòu)進(jìn)行直觀的表述，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，并加深對(duì)制冷設(shè)備及系統(tǒng)的印象。

(二)教學(xué)組織

學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的最大動(dòng)力，在教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是提高教學(xué)效果最直接的方法之一。由于課程的制冷原理部分與工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)等知識(shí)緊密相關(guān)，且在教學(xué)過程中先對(duì)制冷原理進(jìn)行部分介紹，理論性較強(qiáng)，學(xué)生難以理解，很容易失去對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)興趣。因此，在教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，是達(dá)到教學(xué)效果的一個(gè)重要保證。

在教學(xué)過程中，通過引入生活中的實(shí)例，例如生活中的空調(diào)、冰箱等例子，結(jié)合本課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，更加生動(dòng)形象地對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行剖析，從而構(gòu)建從生活到課堂的學(xué)習(xí)情景，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；其次，通過對(duì)學(xué)生提問，加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)，避免在上課過程中枯燥地對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行介紹和講解。

(三)工程實(shí)際案例討論

通過對(duì)教材進(jìn)行分析，引入家用式分體空調(diào)、壓縮式制冷主機(jī)、溴化鋰制冷主機(jī)、地源(空氣源)熱泵及空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方法及措施等以工程實(shí)際應(yīng)用背景的工程案例，要求學(xué)生查找相關(guān)資料，并以論文答辯的形式對(duì)其案例的工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析講解，提高學(xué)生查找資料、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

四實(shí)踐教學(xué)組織與實(shí)施

實(shí)踐教學(xué)是鞏固理論知識(shí)和加深對(duì)理論認(rèn)識(shí)的有效途徑，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的方法、實(shí)踐能力及創(chuàng)新意識(shí)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。如何對(duì)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行組織和實(shí)施，提高實(shí)踐教學(xué)效果，對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才，實(shí)現(xiàn)教育轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重要意義。

(一)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

本課程共設(shè)置了一機(jī)二庫性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)、活塞式壓縮機(jī)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)和制冷壓縮機(jī)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)3個(gè)實(shí)驗(yàn)。一機(jī)二庫性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置是一臺(tái)制冷壓縮機(jī)同時(shí)向兩個(gè)不同庫溫的庫房供應(yīng)冷量，高溫庫要求在0℃左右，低溫庫要求在-15℃左右。裝置不僅配有3個(gè)電磁閥、兩個(gè)熱力膨脹閥、8個(gè)手閥(方便實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)用)、蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥、相應(yīng)的壓力表和溫度表，使學(xué)生了解制冷裝置的基本結(jié)構(gòu)和工作原理、并根據(jù)運(yùn)行工況對(duì)其性能進(jìn)行調(diào)節(jié)和測(cè)定，定量地分析系統(tǒng)的制冷性能；同時(shí)該裝置還配有相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng)，學(xué)生可直觀地了解制冷裝置的電氣控制圖，并通過設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，用萬用表尋找故障并排除故障，提高學(xué)生的動(dòng)手能力及分析問題、解決問題的能力?；钊綁嚎s機(jī)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)通過數(shù)據(jù)采集卡、傳感元件、計(jì)算機(jī)等實(shí)時(shí)顯示，輸出壓縮機(jī)的吸氣壓力、排氣溫度、噴嘴前后溫差等參數(shù)，實(shí)時(shí)測(cè)量并顯示出壓縮機(jī)在不同壓力下的排氣量、軸功率和比功率等性能參數(shù)，直觀地顯示出氣缸內(nèi)氣體壓力隨行程的變化規(guī)律。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可直觀地認(rèn)識(shí)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)壓縮機(jī)的運(yùn)行操作，了解壓縮機(jī)壓力、溫度和功率的采集和測(cè)試方法，學(xué)習(xí)壓縮機(jī)排氣量的測(cè)量方法，并分析壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和排氣量的變化。制冷壓縮機(jī)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置采用全封閉式制冷壓縮機(jī)，蒸發(fā)器和冷凝器均采用水換熱器，壓縮機(jī)的功率通過輸入電功率來測(cè)算。通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解單級(jí)蒸汽壓縮制冷機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)和制冷機(jī)的運(yùn)行操作，了解和掌握制冷壓縮機(jī)制冷量和性能系數(shù)的測(cè)定方法，掌握制冷壓縮機(jī)主要性能參數(shù)測(cè)試儀表的使用方法，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)于單級(jí)壓縮蒸汽制冷循環(huán)知識(shí)點(diǎn)的掌握。

(二)實(shí)訓(xùn)教學(xué)

實(shí)訓(xùn)教學(xué)采用常用制冷系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置開展，本課程設(shè)置了為期一周的制冷系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，其裝置如圖1所示。

1.電源及儀表模塊掛箱　2.空調(diào)電氣控制模塊掛箱　3.鋁型材臺(tái)面　4.真空壓力表　5.空調(diào)壓縮機(jī)　6.接線區(qū)　7.電磁四通閥　8.空調(diào)閥　9.室外熱交換器　10.室內(nèi)熱交換器　11.翅片盤管式蒸發(fā)器　12.電冰箱壓縮機(jī)　13.真空壓力表　14.毛細(xì)管　15.接線槽　16.電子溫控電氣控制模塊掛箱　17.電冰箱智能溫控電氣控制模塊掛箱　18.鋼絲式冷凝器

實(shí)驗(yàn)裝置由制冷系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩部分組成，制冷系統(tǒng)包括電子溫控電冰箱系統(tǒng)、智能溫控電冰箱系統(tǒng)和熱泵型空調(diào)系統(tǒng)，均包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流裝置四大件。制冷劑管道采用可拆卸式結(jié)構(gòu)，通過管道螺紋連接方式，將各部件連接到一個(gè)回路中去；電氣控制系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，包括電源及儀表模塊掛箱、空調(diào)電氣控制模塊掛箱、電冰箱電子溫控電氣控制模塊掛箱、電冰箱智能溫控電氣控制模塊掛箱。

常用制冷系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)包括制冷系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)、電氣控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)和系統(tǒng)調(diào)試三部分的內(nèi)容。制冷系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容包括制冷工具(割管器、倒角器、脹管擴(kuò)口器、彎管器、便攜式焊炬等)的使用、制冷管路的釬焊、制冷管路的連接、制冷系統(tǒng)的氣密性檢查、制冷系統(tǒng)的抽真空和制冷劑的充注等項(xiàng)目，學(xué)生通過制冷系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)，熟悉制冷系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，熟練掌握制冷專用工具的使用和獨(dú)立對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行拆裝的技能；電氣控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)包括電子溫控電冰箱的電氣線路連接、智能溫控電冰箱的電氣線路連接和空調(diào)器電氣線路連接等項(xiàng)目，學(xué)生通過實(shí)訓(xùn)，掌握測(cè)量?jī)x器儀表的使用方法，熟練掌握電氣連線的基本技能，熟悉電氣控制系統(tǒng)的主要功能；系統(tǒng)調(diào)試實(shí)訓(xùn)內(nèi)容包括電子溫控電冰箱的性能調(diào)試、智能溫控電冰箱的性能調(diào)試和空調(diào)器的性能調(diào)試，學(xué)生通過實(shí)訓(xùn)，掌握制冷系統(tǒng)的調(diào)試技能，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的基本思維方式。

(三)實(shí)習(xí)教學(xué)

在本課程的教學(xué)大綱中，安排了認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)兩個(gè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)是在上完基礎(chǔ)課程的同時(shí)，參觀企業(yè)相關(guān)設(shè)備及系統(tǒng)，其中一個(gè)參觀項(xiàng)目是酒店中央空調(diào)系統(tǒng)，學(xué)生通過對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)房和建筑末端設(shè)備進(jìn)行參觀，了解其工作原理及基本結(jié)構(gòu)，并邀請(qǐng)工作經(jīng)驗(yàn)豐富的高級(jí)工程師來校講解設(shè)備的運(yùn)行管理知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)，提高學(xué)生對(duì)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣。湖南人文科技學(xué)院與企業(yè)具有良好的合作關(guān)系，本課程學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)安排在廣東某壓縮機(jī)制造企業(yè)，學(xué)生通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)，對(duì)制冷的基本原理和應(yīng)用有了更深入的理解和掌握。

五結(jié)論

培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識(shí)是地方本科大學(xué)向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型的核心內(nèi)容，從教學(xué)大綱制訂、教材的選用、課堂教學(xué)組織和實(shí)踐教學(xué)組織與實(shí)施等幾個(gè)方面入手進(jìn)行改革，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識(shí)具有重要意義。尤其是在教學(xué)過程中引入工程實(shí)際案例討論環(huán)節(jié)和在實(shí)踐教學(xué)過程中引入實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)等在教學(xué)過程中取得了較好的效果。本文僅僅是在目前教育轉(zhuǎn)型發(fā)展大環(huán)境下所得的平時(shí)教學(xué)過程中的心得體會(huì)，如何進(jìn)一步提煉出具有特色的教學(xué)方法還需不斷進(jìn)行探索和實(shí)踐。

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(責(zé)任編校：楊麗英)

On Reform of Courses on Refrigeration Principle and Equipment

YANGZhong-jun,YANGZheng-de

(School of Energy and Electromechanical Engineering,Hunan University of Humanities, Science and Technology, Loudi 417000, China)

Abstract:Under the background of universities transforming into applied technique-oriented ones, this paper explores the reform of courses on refrigeration principle and equipment. To carry out the course reform, we have to put great effort to design the teaching syllabi, select the teaching material, organize the classes, and implement practical teaching. Students benefit when teachers introduce practical engineering cases into the classroom and provide them with practical training in refrigeration system as their practical ability and innovation consciousness both improve.

Key words：courses on refrigeration principle and equipment; educational transformation; reform; practical engineering cases; practical training in refrigeration system

[收稿日期]2015-12-14.

[作者簡(jiǎn)介]嚴(yán)中俊(1987—)，男，湖南婁底人，湖南人文科技學(xué)院能源與機(jī)電工程學(xué)院助教，碩士，研究方向：過程裝備的高效節(jié)能與可靠性。

[中圖分類號(hào)]G642.0

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-0712(2016)02-0111-04