基于教育转型发展的制冷原理及设备课程改革探索

严中俊，杨正德

(湖南人文科技学院 能源与机电工程学院，湖南 娄底 417000)



基于教育转型发展的制冷原理及设备课程改革探索

严中俊，杨正德

(湖南人文科技学院 能源与机电工程学院，湖南 娄底 417000)

[摘要]在向应用技术大学转型发展的大环境下，从教学大纲的制订、教材的选用、课堂组织、实践教学组织与实施等方面对制冷原理及设备课程进行改革与探索，实践表明，在课堂上引入工程实践案例进行分析、在实践教学中引入制冷系统进行实训对培养学生动手能力和创新意识具有较好的效果。

[关键词]制冷原理及设备课程；教育转型；改革探索；工程实践案例；制冷系统实训

随着我国高等教育培养的人才与社会人才需求不相适应的矛盾不断加剧，国家要求部分地方高校以应用技术大学为发展目标进行转型发展[1]。引导部分地方本科高校转型发展是党中央、国务院作出的重大决策，条件较为成熟的省市已经先行一步启动省级改革试点[2]。湖南人文科技学院作为地方高校，在提高学生动手能力及创新意识进行改革与探索，是学校顺利向应用技术大学转型发展的一个重要保证。

制冷原理及设备是湖南人文科技学院能源与动力工程专业建筑节能方向的一门主干专业课程，在课程体系中具有重要的地位[3]。制冷原理及设备课程与工程热力学、传热学等专业基础知识紧密联系，要求学生具有扎实的专业基础理论知识，同时与工程实践密切联系[4-5]。因此，在教学过程中不仅要考虑学生对专业理论知识的掌握程度，还要培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生的动手能力及创新意识。应从教学大纲的修订、教材的选择、案例分析教学和实训教学等多方面出发对教学进行改革探索，提高学生的动手能力和创新意识，从而满足学校转型发展的需要。

一教学大纲的制订

教学大纲的制定必须以专业发展基本要求为基础，满足学校转型发展的需要。能源与动力工程专业作为地方一般院校本科专业，人才培养目标是为地方经济的发展与建设提供高级应用型人才，在修订教学大纲时，充分考虑本专业的定位，即突出应用型人才的定位。

制冷原理及设备课程主要面向目前生活中常用的制冷设备及系统，以了解制冷设备和系统工作原理及结构、对其性能进行分析、并掌握制冷装置设计为教学目的。因此，课程以广泛应用于生活中的冷库、空调、冰箱为对象，以蒸汽压缩式制冷循环为重点，从热力学基础、制冷剂和载冷剂、制冷循环热力过程、制冷设备的结构及特点、制冷装置的设计这些方面进行全面阐述，并对吸收式制冷循环、压缩气体制冷循环等其他制冷循环过程进行介绍。通过本课程的学习，学生获得制冷设备及系统的基本工作原理，熟悉制冷设备及系统的基本结构及特点，能够从热力学的角度对制冷设备及系统进行定量的分析，并对其进行设计，为后续的学习及实习打下坚实的基础。

二教材的选用

在教材的选用上，课程在满足教学大纲的基础上，考虑教材的先进性和实用性，选取国家级规则教材作为课程的教材。目前“制冷原理及设备”教材较多，吴业正主编的《制冷原理与设备》、韩宝琦主编的《制冷空调原理及应用》、王如竹主编的《制冷原理与技术》、郑贤德主编的《制冷原理与装置》具有代表性。

西安交通大学吴业正教授主编的《制冷原理与设备》和上海交通大学王如竹教授主编的《制冷原理与技术》内容基本满足教学大纲的要求，但缺少对制冷设备和装置的阐述，且理论性较强，适宜重点大学的本科生和研究生教学，不利于地方院校应用型人才的培养。机械工业出版社郑贤德教授主编的《制冷原理与装置》包括制冷原理与制冷装置两部分内容，制冷原理部分主要介绍用工程热力学的理论阐述压缩机式蒸汽制冷机的工作原理、制冷热力学特性分析、制冷剂热物性参数及其计算方法、制冷循环热力计算，应用传热学理论阐明制冷热交换设备的结构特点及计算；制冷装置部分主要介绍实用制冷装置、制冷装置的设计计算和优化、制冷循环的计算机模拟、制冷装置的计算机辅助设计等内容。教材内容基本符合教学大纲和专业培养目标的要求，且在传统专业知识的基础上，新增了近几年的前沿知识，符合地方高校应用型人才培养的需求。综合考虑各种因素，选用《制冷原理与装置》为本课程的教材。

三课堂教学组织

(一)课件准备

制冷原理及设备这门课程与工程实践紧密结合，在课堂教学过程中若采用教材与PPT进行授课，难以直观地对制冷设备及系统的工作原理和结构进行展示，学生难以对其进行理解。采用PPT与影像资料(如flash动画、视频等)相结合的教学方法是目前高校推进教学改革的一项重要措施，采用PPT的教学方法对热工过程的热力计算进行讲解，并通过播放影像等方法对工作原理及结构进行直观的表述，有助于激发学生学习的兴趣，提高学生对知识点的理解，并加深对制冷设备及系统的印象。

(二)教学组织

学习兴趣是学生学习的最大动力，在教学过程中激发学生的学习兴趣是提高教学效果最直接的方法之一。由于课程的制冷原理部分与工程热力学、传热学等知识紧密相关，且在教学过程中先对制冷原理进行部分介绍，理论性较强，学生难以理解，很容易失去对这门课程的学习兴趣。因此，在教学过程中激发学生的学习兴趣，提高学生学习的积极性，是达到教学效果的一个重要保证。

在教学过程中，通过引入生活中的实例，例如生活中的空调、冰箱等例子，结合本课程知识点进行讲解，更加生动形象地对知识点进行剖析，从而构建从生活到课堂的学习情景，提高学生学习的兴趣；其次，通过对学生提问，加强与学生的互动，避免在上课过程中枯燥地对知识点进行介绍和讲解。

(三)工程实际案例讨论

通过对教材进行分析，引入家用式分体空调、压缩式制冷主机、溴化锂制冷主机、地源(空气源)热泵及空调系统节能方法及措施等以工程实际应用背景的工程案例，要求学生查找相关资料，并以论文答辩的形式对其案例的工作原理、系统结构和性能进行分析讲解，提高学生查找资料、发现问题、解决问题的能力。

四实践教学组织与实施

实践教学是巩固理论知识和加深对理论认识的有效途径，是培养学生科学研究的方法、实践能力及创新意识的重要教学环节。如何对实践教学进行组织和实施，提高实践教学效果，对培养应用型人才，实现教育转型发展具有重要意义。

(一)实验教学

本课程共设置了一机二库性能测定实验、活塞式压缩机性能测试实验和制冷压缩机性能测试实验3个实验。一机二库性能测定实验装置是一台制冷压缩机同时向两个不同库温的库房供应冷量，高温库要求在0℃左右，低温库要求在-15℃左右。装置不仅配有3个电磁阀、两个热力膨胀阀、8个手阀(方便实验调节用)、蒸发压力调节阀、相应的压力表和温度表，使学生了解制冷装置的基本结构和工作原理、并根据运行工况对其性能进行调节和测定，定量地分析系统的制冷性能；同时该装置还配有相应的电气控制系统，学生可直观地了解制冷装置的电气控制图，并通过设置检测点，用万用表寻找故障并排除故障，提高学生的动手能力及分析问题、解决问题的能力。活塞式压缩机性能测试实验通过数据采集卡、传感元件、计算机等实时显示，输出压缩机的吸气压力、排气温度、喷嘴前后温差等参数，实时测量并显示出压缩机在不同压力下的排气量、轴功率和比功率等性能参数，直观地显示出气缸内气体压力随行程的变化规律。通过实验，学生可直观地认识压缩机的结构，学习压缩机的运行操作，了解压缩机压力、温度和功率的采集和测试方法，学习压缩机排气量的测量方法，并分析压缩机的运转状况和排气量的变化。制冷压缩机性能测试实验装置采用全封闭式制冷压缩机，蒸发器和冷凝器均采用水换热器，压缩机的功率通过输入电功率来测算。通过实验，让学生了解单级蒸汽压缩制冷机试验系统和制冷机的运行操作，了解和掌握制冷压缩机制冷量和性能系数的测定方法，掌握制冷压缩机主要性能参数测试仪表的使用方法，强化学生对于单级压缩蒸汽制冷循环知识点的掌握。

(二)实训教学

实训教学采用常用制冷系统实训装置开展，本课程设置了为期一周的制冷系统实训教学，其装置如图1所示。

1.电源及仪表模块挂箱　2.空调电气控制模块挂箱　3.铝型材台面　4.真空压力表　5.空调压缩机　6.接线区　7.电磁四通阀　8.空调阀　9.室外热交换器　10.室内热交换器　11.翅片盘管式蒸发器　12.电冰箱压缩机　13.真空压力表　14.毛细管　15.接线槽　16.电子温控电气控制模块挂箱　17.电冰箱智能温控电气控制模块挂箱　18.钢丝式冷凝器

实验装置由制冷系统和电气控制系统两部分组成，制冷系统包括电子温控电冰箱系统、智能温控电冰箱系统和热泵型空调系统，均包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置四大件。制冷剂管道采用可拆卸式结构，通过管道螺纹连接方式，将各部件连接到一个回路中去；电气控制系统采用模块式结构，包括电源及仪表模块挂箱、空调电气控制模块挂箱、电冰箱电子温控电气控制模块挂箱、电冰箱智能温控电气控制模块挂箱。

常用制冷系统实训包括制冷系统实训、电气控制系统实训和系统调试三部分的内容。制冷系统实训内容包括制冷工具(割管器、倒角器、胀管扩口器、弯管器、便携式焊炬等)的使用、制冷管路的钎焊、制冷管路的连接、制冷系统的气密性检查、制冷系统的抽真空和制冷剂的充注等项目，学生通过制冷系统实训，熟悉制冷系统的基本结构及工作原理，熟练掌握制冷专用工具的使用和独立对制冷系统进行拆装的技能；电气控制系统实训包括电子温控电冰箱的电气线路连接、智能温控电冰箱的电气线路连接和空调器电气线路连接等项目，学生通过实训，掌握测量仪器仪表的使用方法，熟练掌握电气连线的基本技能，熟悉电气控制系统的主要功能；系统调试实训内容包括电子温控电冰箱的性能调试、智能温控电冰箱的性能调试和空调器的性能调试，学生通过实训，掌握制冷系统的调试技能，学会发现问题、分析问题和解决问题的基本思维方式。

(三)实习教学

在本课程的教学大纲中，安排了认识实习和生产实习两个实习环节。认识实习是在上完基础课程的同时，参观企业相关设备及系统，其中一个参观项目是酒店中央空调系统，学生通过对中央空调系统主机房和建筑末端设备进行参观，了解其工作原理及基本结构，并邀请工作经验丰富的高级工程师来校讲解设备的运行管理知识及经验，提高学生对专业课程的学习兴趣。湖南人文科技学院与企业具有良好的合作关系，本课程学生生产实习安排在广东某压缩机制造企业，学生通过生产实习，对制冷的基本原理和应用有了更深入的理解和掌握。

五结论

培养学生实践动手能力及创新意识是地方本科大学向应用技术型大学转型的核心内容，从教学大纲制订、教材的选用、课堂教学组织和实践教学组织与实施等几个方面入手进行改革，对培养学生实践动手能力及创新意识具有重要意义。尤其是在教学过程中引入工程实际案例讨论环节和在实践教学过程中引入实训教学环节等在教学过程中取得了较好的效果。本文仅仅是在目前教育转型发展大环境下所得的平时教学过程中的心得体会，如何进一步提炼出具有特色的教学方法还需不断进行探索和实践。

参考文献：

[1]胡瑞文,张海水,朱曦.大众化阶段的人才供求态势与高等教育转型发展[J].教育研究,2014(1):74-83.

[2]尹钟宏.新建本科院校转型发展的实践与思考：以湖南人文科技学院应用技术型院校建设为例[J].湖南人文科技学院学报，2015(6):65-67.

[3]匡江红,夏鹏.制冷原理及设备教学改革探索与实践[J].现代教育技术,2008,18(13):62-64.

[4]邵长波.制冷与空调专业工作过程系统化课程开发的探索[J].山东商业职业技术学院学报,2009,9(5):62-68.

[5]邓玉艳.制冷原理及设备课程教学改革与实践[J].科技信息,2008,29(1):322-323.

(责任编校：杨丽英)

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.

[作者简介]严中俊(1987—)，男，湖南娄底人，湖南人文科技学院能源与机电工程学院助教，硕士，研究方向：过程装备的高效节能与可靠性。

[中图分类号]G642.0

[文献标志码]A

[文章编号]1673-0712(2016)02-0111-04