熱電冷三聯(lián)供技術(shù)課程教學(xué)方式探討

孫方田　王瑞祥　許淑惠

摘要：虛擬仿真可形象地向?qū)W生展示設(shè)備或系統(tǒng)的構(gòu)成、布置、運行特性及效果，是技術(shù)性和實踐性較強課程的高效教學(xué)方式。熱電冷三聯(lián)供技術(shù)是一門多種技術(shù)高度集成的實踐性課程，其內(nèi)容涉及到基礎(chǔ)理論、能源系統(tǒng)及運行特性。為提升學(xué)習(xí)效果，本文結(jié)合不同教學(xué)方式的特點，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特征制訂出多種教學(xué)方式相互銜接與融合的新教學(xué)方式。

關(guān)鍵詞：熱電冷聯(lián)產(chǎn)；虛擬仿真；課程特點；教學(xué)內(nèi)容特征

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）25-0171-02

一、引言

《熱電冷三聯(lián)供技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容涉及到《汽輪機與燃?xì)廨啓C》、《制冷原理》和《供熱工程》等，具有較強的實踐性。傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以讓學(xué)生體會到不同能源系統(tǒng)方案的運行特性及效果。對于建筑類院校而言，《汽輪機》、《熱力及燃?xì)獍l(fā)電廠》等實踐教學(xué)資源相對較小，知識比較抽象，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果較差。

虛擬仿真實驗教學(xué)是通過虛擬現(xiàn)實等技術(shù)來構(gòu)建虛幻場景、工程條件，將操作者融入這個模擬環(huán)境中去體驗、學(xué)習(xí)并解決問題[1-3]。因此，該教學(xué)方式具有可見性、直觀性、沉浸感、交互性和想象性特點。將虛擬仿真教學(xué)手段用于建筑類院校的《熱電冷三聯(lián)供技術(shù)》課程教學(xué)中將有助于提升學(xué)習(xí)效果。然而，如何將傳統(tǒng)教學(xué)方式與虛擬仿真教學(xué)無縫結(jié)合是亟待探討的課題。

二、不同教學(xué)方式特點

課堂教學(xué)具有以下顯著優(yōu)勢：（1）便于教師及時掌握教學(xué)過程的學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)及效果，及時掌控課堂教學(xué)過程和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容時間分布；（2）在課堂上能夠及時捕捉學(xué)生的亮點，通過實時互動使之成為學(xué)生在課堂上的“興奮點”，調(diào)動課堂氣氛，使學(xué)生獲得不同程度的成就與喜悅；（3）增進(jìn)師生情誼，提升師生之間的互信度，有助于提升學(xué)生的人生觀和價值觀培養(yǎng)效果。課堂教學(xué)雖然能夠及時掌控教學(xué)過程及效果，充分發(fā)揮教師經(jīng)驗及其素養(yǎng)對學(xué)生的影響，但其不能生動形象地展現(xiàn)專業(yè)課程的設(shè)備結(jié)構(gòu)及運行特性，也無法幫助學(xué)生建立感性認(rèn)識[4-6]。由此可見，課堂教學(xué)比較適合理論性教學(xué)。實驗教學(xué)能夠很好地向?qū)W生展示設(shè)備外部形狀及其部分工況的運行特性，真實性較強，但設(shè)備由于種類繁多，甚至部分設(shè)備及系統(tǒng)因外形體積過于龐大、復(fù)雜而不能建成實驗平臺。實驗教學(xué)具有初投資大、工況展示不完整、運行成本高、實驗條件不易重現(xiàn)等缺陷[7-9]。仿真模擬是借助于儀器、模型、設(shè)備、電腦虛擬技術(shù)等模仿出現(xiàn)實中的工藝流程、工作狀態(tài)、技術(shù)參數(shù)等，可用于科研、設(shè)計、模擬運行、訓(xùn)練、考核等；虛擬現(xiàn)實是通過電腦程序營造一種模擬環(huán)境，將操作者融入模擬環(huán)境中進(jìn)行操作、控制。因此，虛擬仿真具有可見性、直觀性、想象性、互動性等特征，可實現(xiàn)全工況模擬、往復(fù)實驗、復(fù)雜系統(tǒng)及高危害性環(huán)境實驗，同時還能讓學(xué)生在真實環(huán)境中去體驗、去分析問題、解決問題。

因此，每一種教學(xué)方式都擁有自己獨特的教學(xué)特點，因此應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同特征來合理地選擇教學(xué)手段，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。

三、教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃

《熱電冷三聯(lián)供技術(shù)》在教學(xué)計劃中分為7章：第1章主要介紹相關(guān)概念、發(fā)展動態(tài)；第2章主要介紹三聯(lián)供系統(tǒng)的熱經(jīng)濟評價指標(biāo)及分析方法；第3章主要介紹負(fù)荷確定方法；第4章主要介紹動力設(shè)備及其運行特性；第5章主要介紹制冷設(shè)備及運行特性；第6章主要介紹供熱系統(tǒng)及運行調(diào)節(jié)；第7章主要介紹分布式冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成及工程案例分析。

第1，2，3章教學(xué)內(nèi)容具有概念性和理論性的特征，適合課堂教學(xué)。第4，5章主要介紹各種設(shè)備，涉及到設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工藝流程和運行特性，其內(nèi)容相對抽象。對于小部件，可以借助教學(xué)模型讓學(xué)生觀測其內(nèi)部構(gòu)造。對于大型設(shè)備，教學(xué)模型難以在課堂中展現(xiàn)給學(xué)生。虛擬仿真可向?qū)W生形象地講解各種動力設(shè)備和制冷設(shè)備的結(jié)構(gòu)和運行特性。對于有實驗教學(xué)條件的單位，宜采用以虛擬仿真為主、實驗手段為輔的方式。

第6，7章的教學(xué)內(nèi)容具有管路、設(shè)備種類多、運行效果預(yù)測難等特征。本部分內(nèi)容在二維空間也難以厘清其中脈絡(luò)。模型教學(xué)方式雖然可以向?qū)W生講解系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)備、管道的相對空間位置，但難以展現(xiàn)系統(tǒng)的運行特性及運行效果。對于熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成與工程案例分析，本科生由于缺乏工程實踐經(jīng)驗，也沒有掌握各種設(shè)備特性及其計算機模擬技能，難以深入了解各個方案的運行特性及運行效果，也無法揭示各種外部條件對能源系統(tǒng)方案的影響規(guī)律。虛擬仿真手段由于具有成本低、且能虛擬現(xiàn)實工況，可實現(xiàn)各種技術(shù)方案的系統(tǒng)仿真，從而了解其運行特性及效果。因此，第6，7章內(nèi)容適合采用虛擬仿真教學(xué)手段。

四、教學(xué)方式銜接與融合

根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容的特征，本課程擬采用如下教學(xué)方式：第1—3章采用課堂教學(xué)為主，模型教學(xué)為輔的方式；第4—5章，首先采用課堂教學(xué)方式向?qū)W生講解各種設(shè)備工作機理，其次，以實踐教學(xué)或?qū)嶒灲虒W(xué)方式，讓學(xué)生初步了解各種設(shè)備外部構(gòu)造及其功能，再次采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)向?qū)W生揭示各種設(shè)備內(nèi)部構(gòu)成、工藝流程及安裝過程，最后采用模擬仿真技術(shù)向?qū)W生展示設(shè)備運行特性及效果；第6—7章，首先以模型教學(xué)和實踐教學(xué)方式向?qū)W生講解供熱系統(tǒng)和熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的種類、構(gòu)成、功能及特征，在此期間介紹常見的運行調(diào)節(jié)方式，最后采用模擬仿真技術(shù)向?qū)W生展示不同系統(tǒng)的工藝流程及系統(tǒng)布置方式以及不同系統(tǒng)運行效果，為方案優(yōu)選提供數(shù)據(jù)支持，讓學(xué)生較為深入地了解系統(tǒng)設(shè)計規(guī)律。

五、結(jié)論

課堂教學(xué)、模型教學(xué)、實驗或?qū)嵺`教學(xué)、虛擬仿真教學(xué)均具有自己獨特優(yōu)勢，適宜于不同的教學(xué)內(nèi)容。虛擬仿真教學(xué)方式可彌補常規(guī)教學(xué)方式的不足，有效提高教學(xué)效果，適用于技術(shù)性和實踐性較強的專業(yè)課程教學(xué)。熱電冷三聯(lián)供技術(shù)是一門技術(shù)綜合性和實踐性均較強的課程，因此需要采用多種教學(xué)方式相互銜接與融合的新教學(xué)方式來提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉亞豐，蘇莉，吳元喜，余龍江.虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)原則與標(biāo)準(zhǔn)[J].實驗技術(shù)與管理，2017，34（5）：8-10.

[2]高曉星.淺析虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)與應(yīng)用[J].信息系統(tǒng)工程，2015，（12）：160.

[3]厲英超，等.虛擬仿真教學(xué)平臺在臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].2016，1（10）：122-123.

[4]陳國平，魏為燚.如何在新課程中提高課堂教學(xué)的有效性[J].教書育人，2013，（20）：21-21.

[5]蔡蘭勤.課堂教學(xué)的第一境界是有效教學(xué)[N].伊犁日報（漢），2010-11-08（007）.

[6]李青山.課堂教學(xué)要避免落入新俗套[N].中國教育報，2016-07-06（009）.

[7]郭烈，申國哲，楊姝，亓昌.汽車發(fā)動機原理課程虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建[J].實驗室科學(xué)，2016，19（5）：71-73.

[8]劉麗娜，劉向舉.淺析高校實驗室建設(shè)與實驗教學(xué)存在的問題及對策[J].2011，（35）：81.

[9]孫育英，蓋軼靜，王偉，吳旭，洪陽.空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)管網(wǎng)性能虛擬仿真教學(xué)實訓(xùn)平臺的開發(fā)[J].圖學(xué)學(xué)報，2016，37（4）：550-555.