制冷原理与设备课程改革措施的探索

江苏科技大学苏州理工学院 江苏张家港 215600

随着我国经济的快速发展，带来的是能耗的大幅提高，为了实现社会的可持续发展，提高能源利用效率成为我国经济社会发展过程中着重要解决的问题。建筑能耗在总体能耗中占据较大的比重，而其中空调能耗又在建筑能耗中占比最大，因此培养具备制冷技术知识的人才具有重要的意义。制冷原理与设备(以下简称“制冷原理”)是能源与动力工程专业的一门专业主干课程，其任务是使学生掌握有关制冷技术的相关知识，主要包括：制冷技术的热力学基础，蒸汽压缩式制冷的原理、热力计算，蒸汽压缩式制冷的四大部件及其原理，制冷设备的工作原理、结构及自动控制，制冷剂的分类与物化性质，吸收式制冷的原理与设备；制冷技术在空气调节中的应用等[1,2]。

1 现阶段教学存在的问题

根据制冷原理课程的教学内容与任务，可见该课程是一门理论性与实践性都很强的专业课，学生除了要能将能源类三大主课，即工程热力学、流体力学、传热学的相关知识应用于制冷课程的学习，同时也需要对制冷设备，如制冷压缩机、制冷机组等有一定的了解。虽然制冷技术在经济社会发展中起到的作用越来越重要，但由于该课程的属性也导致在实际的教学过程中产生诸多问题，现归纳为以下几方面。

1.1 教学时数制订不合理

以笔者所在的能源与动力工程专业为例，本专业制冷课程采用的是上海交大王如竹教授编撰的《制冷原理与技术》一书，书中最重要的三部分内容为制冷原理、低温原理、空气调节用制冷，但是实际本专业的开课时数只有32学时，这就导致书本中的很多内容必须舍弃，如低温原理部分，即使在这样的情况下，其他内容的教学进度也非常赶，导致学生很难对所学的知识进行“消化”、更谈不上“吸收”和“转化”。

1.2 教学系统性差

现有制冷课本主要针对制冷系统的各个部分进行单独介绍[3]，如蒸汽压缩式制冷四大部件的作用、分类与性能，但并没有将这些独立部分与整个制冷系统结合起来，这也导致学生在以后的工作中不会分析制冷系统的性能、判断系统的优劣。

1.3 教学方法被动

该课程现有的教学手段较丰富，如板书、多媒体等，但是现行的教学方法仍然是以教师为中心，学生处于被动地位[4]。由于本身课时较少，教师上课进度较快，课堂上留给学生思考的时间寥寥无几。长此以往，这种灌输式的教学方法只会让学生对上课讲授的知识有一个初步的了解，在遇到知识难点或是知识引申点的时候，学生独立思考与分析能力弱的问题就会暴露出来，这对学生日后走上工作岗位是不利的。

1.4 实践性环节缺乏

制冷原理是一门理论与实际结合紧密的专业课程，课本中的理论知识，最终还是要与实际设备相结合，这样才能加深学生对知识的理解并转化为应用。但在实际的教学过程中，实验设备的缺乏、实践机会的不足都造成理论与实际技术的脱节[5]，同时学生单纯地学习理论知识也会感到乏味，导致积极性下降。

1.5 考评机制不合理

该课程现有考评机制还是以理论考试成绩为主，一方面，这会导致学生只重视理论知识的学习，进一步降低学生学习的兴趣，甚至还会助长考前突击的不良风气；另一方面，这也会间接地使学生忽略制冷技术在实际工程中如何应用的问题。

2 课程改革的方向

上述制冷原理课程教学过程中的问题是多方面的，需区别对待做出有针对性的改革措施。具体的改革措施可分为以下三大部分。

2.1 教学内容

近年来各高校总体学时存在严重压缩的现象，我校亦不例外，因此在有限的课时内合理安排本课程的教学内容，对学生掌握知识的范围、程度起到极为重要的作用。宋翀芳[5]通过对制冷原理课程的内容分析，整合成以蒸汽压缩式制冷、吸收式制冷为主体，以制冷剂、新型制冷技术、制冷设备为补充的知识体系，具可如图1所示。笔者认为，大部分的课时应该放在两大主要制冷原理所涵盖的知识点讲述上，而在具体授课过程中，除了介绍这些知识点之外，还应该注意各知识点之间的相互联系以及与整个课程体系之间的联系，其中要特别注意各制冷系统部件与制冷系统之间的关系，让学生从总体上对制冷系统有清晰的认识。

近年来，无论是工程领域还是其他行业，都掀起了“考证热”，某些含金量较高的证书对学生的就业或是在工作上的进一步发展有非常重要的作用。对于能源动力专业的学生而言，最有价值的证书莫过于注册暖通设备工程师职业资格证。制冷原理是该职业资格考试的重要组成内容之一，而这时候涉及的制冷内容已经不仅仅限于书本上的原理知识，还包括蓄冷蓄热、冷藏库技术、新型制冷压缩机、新型换热设备等，在授课过程中也应适当穿插这些内容，为学生在这方面的发展初步打下基础。

2.2 教学方法

本文前面提到制冷原理课程由于课时较少，教师为保证进度在讲解知识的过程中速度较快，而且在授课过程中还是维持以教师为主体的传统教学，两者累积会导致学生的学习积极性下降、学习效果不明显等问题发生。为了改变这一现状，需要在教学方法上制定一些改革措施。

2.2.1 翻转课堂教学法

与以教师为中心的传统教学方法不同，翻转课堂是近年来随着信息技术快速发展而产生的一种以学生为中心的教学方法。笔者认为学习本应该是一个自主的过程，教师扮演的应是授业解惑的角色，没有学生自己动脑学会怎样学习，即使教师先前的备课工作做的再仔细效果也是事倍功半。对于制冷原理的教学，在每次课前教师可以将下节课的内容范围事先告知学生，要求学生根据内容进行自主学习。学生可以通过借阅相关资料或是上网对下节课的内容进行预习，找出自己认为的重点、难点与感兴趣的点并做好笔记。下节课开始的时候，教师可以随机抽取几位学生阐述自己对本次课程内容的看法，将自己的学习情况进行简单介绍。这样一方面可以促使学生建立自主学习的态度、培养自主学习的能力，同时在进行自学情况介绍的时候也使自身的逻辑思考能力与表达能力得到了提高，这对以后的深造或是工作大有益处。此外，课堂互动方式也可以多元化，例如学生可以提问由教师答疑、可以自由组合讨论等，当然讨论的问题应该紧扣课程内容并且具有讨论价值。通过“翻转课堂”的教学方式，可以到达教学中心由教师向学生转变的目的，课堂教学不再枯燥乏味，也不再是教师的“独角戏”，学生可以做到自我提高，教师也可以及时了解学生的总体学习状况、学习压力，有利于加深学生与教师之间的沟通、交流。

2.2.2 双向教学法

双向教学法包括正向法和逆向法。所谓正向法，即按照事件的固有逻辑顺序由因到果地阐述，这也是教学中最常采用的方式，但长期采用该教学方式容易导致学生对教师讲授的内容不加思考地全盘接受，形成思想上的惰性。而逆向法是按照由果到因、由表象到机理的方式分析问题[6]。

笔者认为在制冷原理的教学过程中，应该将两种方法结合起来。例如，在讲蒸汽压缩式制冷四大主要部件的内容时，可以采用正向法直接介绍各主要部件的分类、作用以及可能对制冷系统产生的影响，这是将理论知识的传授。而在将这些理论知识应用于实际解决问题的过程中，可以采用逆向法，例如针对空调设备在运行过程中功耗上升的现象，教师可以通过向学生进行反向提问，让学生联系之前学过的理论知识进行分析。通过逆向教学法，可以加深学生对所学理论知识的理解，培养其分析问题的逻辑能力、理论与实际相结合的能力。同时，也可以让学生由被动变主动，在翻转课堂的基础上进一步提升学习兴趣。

2.3 实践环节

本文前面已经提到制冷原理是一门与实际工程结合紧密的课程，因此除了理论学习以外，还应当辅以一定的实践环节。本校能源与动力工程专业开设的制冷原理本身课时较短，所以实践环节是独立设置的。充分利用好实践环节对于加强学生理论联系实际的意义非常重要。本校能动专业开设了专业课程设计、专业综合实训这两个与专业密切相关的实践环节。

专业课程设计要求学生利用流体输配、空气调节等相关知识对建筑的制冷空调系统进行设计，需要学生完成的任务包括建筑冷负荷计算、空调末端设备选型、冷冻水管水力计算、风管布置等。为了更好地将制冷原理应用于其中，可以将制冷站设计与空调系统设计作为一个综合的课程设计，制冷站作为空调系统冷冻水的来源。如此，在设计中学生必须根据需求进行冷水机组选型方案的比较、冷却水系统的管线布置、冷却水塔的选型设计、建筑空调系统的整体设计、整个工程的成本概算等任务，这样的设计更加贴近于实际工程，有助于学生树立严谨的工程意识。

专业综合实训分为两大部分：专业实验与生产实习。为了提高学生综合运用制冷原理知识的能力，在传统演示性实验、验证性实验的基础上开发一个综合性的实验，例如对现有的冷水机组实验台进行整体性能测试，要求学生自拟实验方案并得出实验报告，以增强学生分析各部件对整体制冷系统影响的能力。生产实习一般安排学生进入大型公共建筑的制冷机房、大型的冷库以及专业的冷水机组设备厂，但由于学校实验经费的紧缺、企业生产任务的繁重，导致实际的开展效果并不是很好，学生进入企业也大多走马观花。从长远的角度看，应该通过学校的平台与资质较好的企业建立长期的合作关系，学校鼓励学生毕业后去有合作关系的企业工作，而企业为学生在校期间提供实习的机会，这样可以达到双赢的目的。

2.4 考评机制

传统的以理论考试为主的考评机制容易导致催生学生考前强记的不良学习态度，因此在课程教学内容与方法改革的基础上，考评机制也需要修改。最终的考评成绩组成包括理论考试、课前预习报告、课后作业三大部分，确保每一部分权重分配合理，例如分别为40%，30%，30%，这样学生考前突击的侥幸心理就能够得到抑制，评价出来的成绩也更能客观地反映学生对本课程的学习态度与学习效果。

3 结语

制冷原理对于能源动力类专业的学生而言是一门理论与实际紧密结合的重要的专业课程，教师通过对教学当中发现的问题进行认真总结，分别从教学内容的优化、教学方法的多元化、实践机会的最大化、考评机制的合理化几方面提出了改革或优化的意见，为学生掌握制冷原理知识打下扎实的基础。

[1] 王如竹,丁国良,吴静怡.制冷原理与技术[M].第一版.北京:科学出版社,2003.

[2] 彦启森,石文星,田长青.空气调节用制冷技术[M].第三版.北京:中国建筑工业出版社,2004.

[3] 刘福玲.《制冷技术与应用》课程教学改革初探[J].中国科教创新导刊,2009(35):62-63.

[4] 刘智勇.《制冷技术》课程教学改革的探讨[J].甘肃科技,2014,20(24):88-89.

[5] 宋桂梅,亓玉栋.“空气调节用制冷技术”教学改革探索与实践[J].中国电力教育,2010(6):9-10.

[6] 甄仌,季阿敏,王莹.双向教学法在《制冷工程安全技术》教学中的实践[J].黑龙江科技信息,2015(20):46.