制冷原理與設備課程教學改革研究與實踐

孔德霞

(山東華宇工學院，山東 德州 253034)

1 目前課程教學中存在的問題

制冷原理與設備課程主要闡述的是蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的基本概念、基本原理、系統(tǒng)組成、制冷劑的熱物理性質(zhì)、制冷循環(huán)的特性分析與計算及制冷設備的結(jié)構(gòu)特點、傳熱機理等。通過學習，使學生掌握蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的基礎(chǔ)概念和基本原理，掌握常用制冷系統(tǒng)的組成及其各設備的作用和性能，掌握制冷劑的熱物理性質(zhì)，熟悉溴化鋰吸收式制冷的原理及其冷水機組的性能，了解當前國內(nèi)外該領(lǐng)域的研究熱點和相關(guān)的新理論、新技術(shù)、新設備，培養(yǎng)學生分析和解決工程問題的能力。制冷原理與設備課程理論性、實踐性較強，教學過程中還存在一些問題，現(xiàn)歸納總結(jié)如下。

A.系統(tǒng)性較差?，F(xiàn)有制冷原理與設備教材知識點獨立，如制冷設備的作用、安裝位置、結(jié)構(gòu)特點及適用范圍等知識點都是獨立的，學生對工程制冷系統(tǒng)的識圖能力、分析能力不足，理論與實踐有些脫節(jié)。

B.教學方法單一?，F(xiàn)有的教學方法很多，但多數(shù)是以教師為中心，停留在理論知識層面，當學生遇到難點時，獨立思考能力與分析能力的不足就會顯現(xiàn)出來[1]，不能激發(fā)學生的學習興趣。

C.實踐環(huán)節(jié)不足。制冷原理與設備是一門理論性與實踐性較強的課程，理論知識要與工程及生產(chǎn)相結(jié)合，達到學以致用的目的。在授課時，由于課時限制、實驗設備陳舊不足、校外實踐基地較少等原因，導致學生實踐次數(shù)不足，學習不太積極，效率不高。

D.考核模式不合理。制冷原理與設備課程現(xiàn)有考核模式由平時成績和期末考試構(gòu)成，其中平時成績占期末總成績的30%，期末考試占期末總成績的70%。這種傳統(tǒng)的一次期末定成績的考核形式會使得學生偏重理論知識的學習與考前突擊記憶，忽視了理論知識在實際工程中的應用。

2 教學改革措施

2.1 優(yōu)化課程內(nèi)容

通過分析課程內(nèi)容，將原本11個章節(jié)的教學內(nèi)容整合為以蒸氣壓縮式制冷、制冷劑、蒸氣吸收式制冷、制冷設備及輔助設備為主的四大模塊知識體系，以案例導入、任務驅(qū)動為主要形式。新知識的導入案例和任務能夠激發(fā)學生學習興趣，注重與工程流體力學等課程知識的關(guān)聯(lián)性，加強各知識點與課程體系的聯(lián)系，使知識講授與工程實踐項目相結(jié)合。調(diào)整后的課程內(nèi)容整體性更強，鍛煉了學生的系統(tǒng)思維和整體思維能力。

2.2 調(diào)整教學方法

將實際工程任務融入教學過程中，讓學生成為課堂學習的主體者和構(gòu)造者，教師是教學的組織者和啟發(fā)者。為了激發(fā)學生的學習興趣，根據(jù)不同的教學內(nèi)容選擇最佳的教學方法。例如，在講授回熱器時，可以讓學生先復習回顧制冷原理學過的知識點(回熱對循環(huán)性能的影響)，然后過渡到新知識的學習(回熱器的作用、種類、結(jié)構(gòu)及應用等)，像盤管式回熱器中擋板與殼體的連接方式可以采用焊接，除了焊接還有沒有其他的連接方式？如何實現(xiàn)？通過啟發(fā)式教學法從系統(tǒng)節(jié)能的角度引入思政元素，使學生加深對理論知識的理解，讓學生形成大膽設想、小心求證的設計理念和節(jié)能環(huán)保的意識。學生可以利用討論取得的成果參加大學生創(chuàng)新設計大賽，發(fā)表相關(guān)學術(shù)論文，提升創(chuàng)新能力。通過學習通教學平臺及優(yōu)秀教育教學資源庫(學堂在線、智慧樹等)開展線上線下混合式教學，發(fā)揮了教師的主導作用，體現(xiàn)了學生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，還通過企業(yè)實踐、技能大賽、橫向項目等方式培養(yǎng)了學生的應用能力。

2.3 加強實踐環(huán)節(jié)

制冷原理與設備課程除了學習理論知識外，還要輔有實踐環(huán)節(jié)，與實際生活聯(lián)系起來，調(diào)動學生學習的積極性[2]。山東華宇工學院能源與動力工程專業(yè)開設了課內(nèi)實踐和綜合實踐課程，其中綜合實踐課程分為兩大部分，即換熱器選型設計實訓與生產(chǎn)實習，單獨開設。課內(nèi)實踐安排了四個實踐項目。

實踐項目一：單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算。引入工程實例，通過對單級蒸氣壓縮式制冷的循環(huán)進行熱力計算使學生掌握熱力計算的步驟和方法，從而達到熟練運用壓焓圖解決實際問題的目的。

實踐項目二：制冷產(chǎn)品系列整體認知。通過對中央空調(diào)的學習，使學生掌握離心式冷水熱泵機組、一體化蒸發(fā)冷模塊冷水機組、滿液式冷水熱泵機組、降膜式冷水熱泵機組、變頻水源熱泵機組、水冷冷(熱)水機組、風冷熱泵模塊機組、超低溫風冷冷(熱)水機組、雙能源熱泵機組的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點及應用，熟悉各種制冷設備和中央空調(diào)末端產(chǎn)品的種類、結(jié)構(gòu)及工作原理，為冷藏庫原理與設計、畢業(yè)設計、畢業(yè)實習的學習奠定基礎(chǔ)。

實踐項目三：換熱器生產(chǎn)工藝流程學習。學生到校企合作實踐基地的制冷空調(diào)設備生產(chǎn)車間進行參觀并觀察殼管式換熱器、翅片管式換熱器、套管式換熱器及表冷器的生產(chǎn)過程，掌握常用蒸發(fā)器、冷凝器、表冷器的種類、各工序的加工工藝流程和操作規(guī)程。

實踐項目四：空調(diào)系統(tǒng)運行及末端設備認識。學生到中央空調(diào)系統(tǒng)運行演示實驗室、中央空調(diào)產(chǎn)業(yè)學院進行中央空調(diào)系統(tǒng)運行演示實驗，讓學生對制冷循環(huán)系統(tǒng)進行現(xiàn)場模擬演示，使其對制冷循環(huán)系統(tǒng)、冷媒水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)的設備及其循環(huán)過程有一個直觀的認識，培養(yǎng)學生解決問題的能力。

將課堂教學、課內(nèi)實踐與校外實踐基地實習聯(lián)系在一起，通過任務驅(qū)動、工程案例式教學與實踐基地工程師現(xiàn)場講解將設備的生產(chǎn)工藝、實驗項目與檢測過程聯(lián)系起來，使學生對設備的生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)有一個充分認識，提升教學質(zhì)量[3]。

2.4 調(diào)整考核模式

制冷原理與設備課程考核的重點是學生運用所學的理論知識分析和解決工程實際問題的能力。鑒于課程性質(zhì)，課程考核模式改革將期末考試成績占比由70%調(diào)整到50%，增加了實踐能力考核占比，減輕學生期末考試的壓力，增加了學生平時的學習量。同時，試卷題型去掉了名稱解釋題，減少了填空題等客觀題的比例，增加了考查理解應用的分析問答題等內(nèi)容[4]。

課程考核的平時成績中，考勤情況占5%，課堂表現(xiàn)占10%，作業(yè)占15%，實踐技能成績占10%，階段性測驗成績占10%。其中，作業(yè)包括知識點小習題成績+選作提高題成績，知識點小習題注重學生平時對知識的積累，選作提高題鍛煉不同層次學生的自主學習積極性，實踐技能部分彌補了純理論考試缺實踐的環(huán)節(jié)。在這樣的考核模式下，能夠提高課程學習效果。

3 課程教學改革研究特色與成效

從培養(yǎng)高素質(zhì)應用型人才的目標出發(fā)，優(yōu)化課程內(nèi)容，強化學生創(chuàng)新能力和應用能力的培養(yǎng)。課堂中以任務為載體，采用團隊協(xié)作、線上線下混合式教學模式，讓學生充分融入課堂，提高知識應用能力。本著以學生為主體的教育理念，將工程實例等各種資源整合，完成課程內(nèi)容、教學方法、多媒體課件制作等方面的改革。

3.1 增加課內(nèi)企業(yè)實踐環(huán)節(jié)，提升學生的創(chuàng)新能力

學生到德州亞太集團、山東沃克空調(diào)集團有限公司、山東格瑞德集團有限公司等企業(yè)進行實踐，實現(xiàn)了理論與實踐的結(jié)合，發(fā)現(xiàn)并提煉出很多創(chuàng)新點，形成專利、論文等科研成果，提升學生的創(chuàng)新能力。

3.2 吸納學生參與教師的橫向項目，培養(yǎng)學生的應用能力

學生跟隨教師到企業(yè)進行現(xiàn)場學習，了解企業(yè)需求，協(xié)助教師完成橫向項目，既能發(fā)揮教師的引導、啟發(fā)作用，又能充分體現(xiàn)學生的主動性、積極性與創(chuàng)造性，做到學以致用，培養(yǎng)學生的應用能力。

3.3 過程考核的多元評價

課程的考核方式采用四環(huán)節(jié)考核模式：知識點小習題成績+選作提高題成績+實驗技能成績+閉卷考試成績，及時掌握教師和學生的教與學情況，避免一次期末定成績，提高課程學習效果。

3.4 課程改革后學生成績有了較大的提升

通過教學改革，學生成績普遍提高，對知識的綜合應用能力顯著增強。課程改革前的山東華宇工學院2017級能源與動力工程專業(yè)學生成績與課程改革后的2018級能源與動力工程專業(yè)學生成績對比分析如圖1、圖2所示。

圖1 改革前后學生成績平均分和最高分對比Fig.1 Comparison of average and the highest scoreof students before and after reform

圖2 改革前后學生成績優(yōu)秀率和良好率對比Fig.2 Comparison of the excellent and good rates of students before and after reform

根據(jù)圖1、圖2可以計算出，2018級比2017級學生的平均成績提高了7.35%，學生成績優(yōu)秀率提高了17.53%，良好率提高了26.82%，改革成效明顯。

3.5 通過課程教改使教師的教學能力得到了提升

通過課程教學改革，促使教師不斷提升教學技能，能根據(jù)教學內(nèi)容的性質(zhì)、特點選擇合適的教學方式，以掌握概念和強化應用為重點，引導學生運用所學的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識分析問題和解決問題。

4 結(jié)語

制冷原理與設備課程是能源與動力工程專業(yè)制冷方向的一門理論性與實踐性較強的專業(yè)選修課程，分別從優(yōu)化課程內(nèi)容、調(diào)整教學方法、加強實踐環(huán)節(jié)和調(diào)整考核模式這幾方面進行了改革與實踐。在以后的教學過程中，教師應不斷進行教學反思，及時分析總結(jié)存在的問題和不足，利用現(xiàn)代信息技術(shù)持續(xù)進行課程教學改革與實踐，以提高學生的應用實踐能力為目的，實現(xiàn)高素質(zhì)應用型人才培養(yǎng)的目標。