制冷原理與設(shè)備課程改革措施的探索

江蘇科技大學(xué)蘇州理工學(xué)院 江蘇張家港 215600

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶來的是能耗的大幅提高，為了實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展，提高能源利用效率成為我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展過程中著重要解決的問題。建筑能耗在總體能耗中占據(jù)較大的比重，而其中空調(diào)能耗又在建筑能耗中占比最大，因此培養(yǎng)具備制冷技術(shù)知識的人才具有重要的意義。制冷原理與設(shè)備(以下簡稱“制冷原理”)是能源與動力工程專業(yè)的一門專業(yè)主干課程，其任務(wù)是使學(xué)生掌握有關(guān)制冷技術(shù)的相關(guān)知識，主要包括：制冷技術(shù)的熱力學(xué)基礎(chǔ)，蒸汽壓縮式制冷的原理、熱力計算，蒸汽壓縮式制冷的四大部件及其原理，制冷設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)及自動控制，制冷劑的分類與物化性質(zhì)，吸收式制冷的原理與設(shè)備；制冷技術(shù)在空氣調(diào)節(jié)中的應(yīng)用等[1,2]。

1 現(xiàn)階段教學(xué)存在的問題

根據(jù)制冷原理課程的教學(xué)內(nèi)容與任務(wù)，可見該課程是一門理論性與實踐性都很強(qiáng)的專業(yè)課，學(xué)生除了要能將能源類三大主課，即工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)的相關(guān)知識應(yīng)用于制冷課程的學(xué)習(xí)，同時也需要對制冷設(shè)備，如制冷壓縮機(jī)、制冷機(jī)組等有一定的了解。雖然制冷技術(shù)在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中起到的作用越來越重要，但由于該課程的屬性也導(dǎo)致在實際的教學(xué)過程中產(chǎn)生諸多問題，現(xiàn)歸納為以下幾方面。

1.1 教學(xué)時數(shù)制訂不合理

以筆者所在的能源與動力工程專業(yè)為例，本專業(yè)制冷課程采用的是上海交大王如竹教授編撰的《制冷原理與技術(shù)》一書，書中最重要的三部分內(nèi)容為制冷原理、低溫原理、空氣調(diào)節(jié)用制冷，但是實際本專業(yè)的開課時數(shù)只有32學(xué)時，這就導(dǎo)致書本中的很多內(nèi)容必須舍棄，如低溫原理部分，即使在這樣的情況下，其他內(nèi)容的教學(xué)進(jìn)度也非常趕，導(dǎo)致學(xué)生很難對所學(xué)的知識進(jìn)行“消化”、更談不上“吸收”和“轉(zhuǎn)化”。

1.2 教學(xué)系統(tǒng)性差

現(xiàn)有制冷課本主要針對制冷系統(tǒng)的各個部分進(jìn)行單獨介紹[3]，如蒸汽壓縮式制冷四大部件的作用、分類與性能，但并沒有將這些獨立部分與整個制冷系統(tǒng)結(jié)合起來，這也導(dǎo)致學(xué)生在以后的工作中不會分析制冷系統(tǒng)的性能、判斷系統(tǒng)的優(yōu)劣。

1.3 教學(xué)方法被動

該課程現(xiàn)有的教學(xué)手段較豐富，如板書、多媒體等，但是現(xiàn)行的教學(xué)方法仍然是以教師為中心，學(xué)生處于被動地位[4]。由于本身課時較少，教師上課進(jìn)度較快，課堂上留給學(xué)生思考的時間寥寥無幾。長此以往，這種灌輸式的教學(xué)方法只會讓學(xué)生對上課講授的知識有一個初步的了解，在遇到知識難點或是知識引申點的時候，學(xué)生獨立思考與分析能力弱的問題就會暴露出來，這對學(xué)生日后走上工作崗位是不利的。

1.4 實踐性環(huán)節(jié)缺乏

制冷原理是一門理論與實際結(jié)合緊密的專業(yè)課程，課本中的理論知識，最終還是要與實際設(shè)備相結(jié)合，這樣才能加深學(xué)生對知識的理解并轉(zhuǎn)化為應(yīng)用。但在實際的教學(xué)過程中，實驗設(shè)備的缺乏、實踐機(jī)會的不足都造成理論與實際技術(shù)的脫節(jié)[5]，同時學(xué)生單純地學(xué)習(xí)理論知識也會感到乏味，導(dǎo)致積極性下降。

1.5 考評機(jī)制不合理

該課程現(xiàn)有考評機(jī)制還是以理論考試成績?yōu)橹?，一方面，這會導(dǎo)致學(xué)生只重視理論知識的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步降低學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，甚至還會助長考前突擊的不良風(fēng)氣；另一方面，這也會間接地使學(xué)生忽略制冷技術(shù)在實際工程中如何應(yīng)用的問題。

2 課程改革的方向

上述制冷原理課程教學(xué)過程中的問題是多方面的，需區(qū)別對待做出有針對性的改革措施。具體的改革措施可分為以下三大部分。

2.1 教學(xué)內(nèi)容

近年來各高?？傮w學(xué)時存在嚴(yán)重壓縮的現(xiàn)象，我校亦不例外，因此在有限的課時內(nèi)合理安排本課程的教學(xué)內(nèi)容，對學(xué)生掌握知識的范圍、程度起到極為重要的作用。宋翀芳[5]通過對制冷原理課程的內(nèi)容分析，整合成以蒸汽壓縮式制冷、吸收式制冷為主體，以制冷劑、新型制冷技術(shù)、制冷設(shè)備為補(bǔ)充的知識體系，具可如圖1所示。筆者認(rèn)為，大部分的課時應(yīng)該放在兩大主要制冷原理所涵蓋的知識點講述上，而在具體授課過程中，除了介紹這些知識點之外，還應(yīng)該注意各知識點之間的相互聯(lián)系以及與整個課程體系之間的聯(lián)系，其中要特別注意各制冷系統(tǒng)部件與制冷系統(tǒng)之間的關(guān)系，讓學(xué)生從總體上對制冷系統(tǒng)有清晰的認(rèn)識。

近年來，無論是工程領(lǐng)域還是其他行業(yè)，都掀起了“考證熱”，某些含金量較高的證書對學(xué)生的就業(yè)或是在工作上的進(jìn)一步發(fā)展有非常重要的作用。對于能源動力專業(yè)的學(xué)生而言，最有價值的證書莫過于注冊暖通設(shè)備工程師職業(yè)資格證。制冷原理是該職業(yè)資格考試的重要組成內(nèi)容之一，而這時候涉及的制冷內(nèi)容已經(jīng)不僅僅限于書本上的原理知識，還包括蓄冷蓄熱、冷藏庫技術(shù)、新型制冷壓縮機(jī)、新型換熱設(shè)備等，在授課過程中也應(yīng)適當(dāng)穿插這些內(nèi)容，為學(xué)生在這方面的發(fā)展初步打下基礎(chǔ)。

2.2 教學(xué)方法

本文前面提到制冷原理課程由于課時較少，教師為保證進(jìn)度在講解知識的過程中速度較快，而且在授課過程中還是維持以教師為主體的傳統(tǒng)教學(xué)，兩者累積會導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性下降、學(xué)習(xí)效果不明顯等問題發(fā)生。為了改變這一現(xiàn)狀，需要在教學(xué)方法上制定一些改革措施。

2.2.1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法

與以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)方法不同，翻轉(zhuǎn)課堂是近年來隨著信息技術(shù)快速發(fā)展而產(chǎn)生的一種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。筆者認(rèn)為學(xué)習(xí)本應(yīng)該是一個自主的過程，教師扮演的應(yīng)是授業(yè)解惑的角色，沒有學(xué)生自己動腦學(xué)會怎樣學(xué)習(xí)，即使教師先前的備課工作做的再仔細(xì)效果也是事倍功半。對于制冷原理的教學(xué)，在每次課前教師可以將下節(jié)課的內(nèi)容范圍事先告知學(xué)生，要求學(xué)生根據(jù)內(nèi)容進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。學(xué)生可以通過借閱相關(guān)資料或是上網(wǎng)對下節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，找出自己認(rèn)為的重點、難點與感興趣的點并做好筆記。下節(jié)課開始的時候，教師可以隨機(jī)抽取幾位學(xué)生闡述自己對本次課程內(nèi)容的看法，將自己的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行簡單介紹。這樣一方面可以促使學(xué)生建立自主學(xué)習(xí)的態(tài)度、培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力，同時在進(jìn)行自學(xué)情況介紹的時候也使自身的邏輯思考能力與表達(dá)能力得到了提高，這對以后的深造或是工作大有益處。此外，課堂互動方式也可以多元化，例如學(xué)生可以提問由教師答疑、可以自由組合討論等，當(dāng)然討論的問題應(yīng)該緊扣課程內(nèi)容并且具有討論價值。通過“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)方式，可以到達(dá)教學(xué)中心由教師向?qū)W生轉(zhuǎn)變的目的，課堂教學(xué)不再枯燥乏味，也不再是教師的“獨角戲”，學(xué)生可以做到自我提高，教師也可以及時了解學(xué)生的總體學(xué)習(xí)狀況、學(xué)習(xí)壓力，有利于加深學(xué)生與教師之間的溝通、交流。

2.2.2 雙向教學(xué)法

雙向教學(xué)法包括正向法和逆向法。所謂正向法，即按照事件的固有邏輯順序由因到果地闡述，這也是教學(xué)中最常采用的方式，但長期采用該教學(xué)方式容易導(dǎo)致學(xué)生對教師講授的內(nèi)容不加思考地全盤接受，形成思想上的惰性。而逆向法是按照由果到因、由表象到機(jī)理的方式分析問題[6]。

筆者認(rèn)為在制冷原理的教學(xué)過程中，應(yīng)該將兩種方法結(jié)合起來。例如，在講蒸汽壓縮式制冷四大主要部件的內(nèi)容時，可以采用正向法直接介紹各主要部件的分類、作用以及可能對制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，這是將理論知識的傳授。而在將這些理論知識應(yīng)用于實際解決問題的過程中，可以采用逆向法，例如針對空調(diào)設(shè)備在運行過程中功耗上升的現(xiàn)象，教師可以通過向?qū)W生進(jìn)行反向提問，讓學(xué)生聯(lián)系之前學(xué)過的理論知識進(jìn)行分析。通過逆向教學(xué)法，可以加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解，培養(yǎng)其分析問題的邏輯能力、理論與實際相結(jié)合的能力。同時，也可以讓學(xué)生由被動變主動，在翻轉(zhuǎn)課堂的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升學(xué)習(xí)興趣。

2.3 實踐環(huán)節(jié)

本文前面已經(jīng)提到制冷原理是一門與實際工程結(jié)合緊密的課程，因此除了理論學(xué)習(xí)以外，還應(yīng)當(dāng)輔以一定的實踐環(huán)節(jié)。本校能源與動力工程專業(yè)開設(shè)的制冷原理本身課時較短，所以實踐環(huán)節(jié)是獨立設(shè)置的。充分利用好實踐環(huán)節(jié)對于加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的意義非常重要。本校能動專業(yè)開設(shè)了專業(yè)課程設(shè)計、專業(yè)綜合實訓(xùn)這兩個與專業(yè)密切相關(guān)的實踐環(huán)節(jié)。

專業(yè)課程設(shè)計要求學(xué)生利用流體輸配、空氣調(diào)節(jié)等相關(guān)知識對建筑的制冷空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，需要學(xué)生完成的任務(wù)包括建筑冷負(fù)荷計算、空調(diào)末端設(shè)備選型、冷凍水管水力計算、風(fēng)管布置等。為了更好地將制冷原理應(yīng)用于其中，可以將制冷站設(shè)計與空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計作為一個綜合的課程設(shè)計，制冷站作為空調(diào)系統(tǒng)冷凍水的來源。如此，在設(shè)計中學(xué)生必須根據(jù)需求進(jìn)行冷水機(jī)組選型方案的比較、冷卻水系統(tǒng)的管線布置、冷卻水塔的選型設(shè)計、建筑空調(diào)系統(tǒng)的整體設(shè)計、整個工程的成本概算等任務(wù)，這樣的設(shè)計更加貼近于實際工程，有助于學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ桃庾R。

專業(yè)綜合實訓(xùn)分為兩大部分：專業(yè)實驗與生產(chǎn)實習(xí)。為了提高學(xué)生綜合運用制冷原理知識的能力，在傳統(tǒng)演示性實驗、驗證性實驗的基礎(chǔ)上開發(fā)一個綜合性的實驗，例如對現(xiàn)有的冷水機(jī)組實驗臺進(jìn)行整體性能測試，要求學(xué)生自擬實驗方案并得出實驗報告，以增強(qiáng)學(xué)生分析各部件對整體制冷系統(tǒng)影響的能力。生產(chǎn)實習(xí)一般安排學(xué)生進(jìn)入大型公共建筑的制冷機(jī)房、大型的冷庫以及專業(yè)的冷水機(jī)組設(shè)備廠，但由于學(xué)校實驗經(jīng)費的緊缺、企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)的繁重，導(dǎo)致實際的開展效果并不是很好，學(xué)生進(jìn)入企業(yè)也大多走馬觀花。從長遠(yuǎn)的角度看，應(yīng)該通過學(xué)校的平臺與資質(zhì)較好的企業(yè)建立長期的合作關(guān)系，學(xué)校鼓勵學(xué)生畢業(yè)后去有合作關(guān)系的企業(yè)工作，而企業(yè)為學(xué)生在校期間提供實習(xí)的機(jī)會，這樣可以達(dá)到雙贏的目的。

2.4 考評機(jī)制

傳統(tǒng)的以理論考試為主的考評機(jī)制容易導(dǎo)致催生學(xué)生考前強(qiáng)記的不良學(xué)習(xí)態(tài)度，因此在課程教學(xué)內(nèi)容與方法改革的基礎(chǔ)上，考評機(jī)制也需要修改。最終的考評成績組成包括理論考試、課前預(yù)習(xí)報告、課后作業(yè)三大部分，確保每一部分權(quán)重分配合理，例如分別為40%，30%，30%，這樣學(xué)生考前突擊的僥幸心理就能夠得到抑制，評價出來的成績也更能客觀地反映學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)態(tài)度與學(xué)習(xí)效果。

3 結(jié)語

制冷原理對于能源動力類專業(yè)的學(xué)生而言是一門理論與實際緊密結(jié)合的重要的專業(yè)課程，教師通過對教學(xué)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行認(rèn)真總結(jié)，分別從教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)方法的多元化、實踐機(jī)會的最大化、考評機(jī)制的合理化幾方面提出了改革或優(yōu)化的意見，為學(xué)生掌握制冷原理知識打下扎實的基礎(chǔ)。

[1] 王如竹,丁國良,吳靜怡.制冷原理與技術(shù)[M].第一版.北京:科學(xué)出版社,2003.

[2] 彥啟森,石文星,田長青.空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)[M].第三版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.

[3] 劉福玲.《制冷技術(shù)與應(yīng)用》課程教學(xué)改革初探[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2009(35):62-63.

[4] 劉智勇.《制冷技術(shù)》課程教學(xué)改革的探討[J].甘肅科技,2014,20(24):88-89.

[5] 宋桂梅,亓玉棟.“空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)”教學(xué)改革探索與實踐[J].中國電力教育,2010(6):9-10.

[6] 甄仌,季阿敏,王瑩.雙向教學(xué)法在《制冷工程安全技術(shù)》教學(xué)中的實踐[J].黑龍江科技信息,2015(20):46.