制冷原理与设备课程教学改革研究与实践

孔德霞

(山东华宇工学院，山东 德州 253034)

1 目前课程教学中存在的问题

制冷原理与设备课程主要阐述的是蒸气压缩式制冷系统的基本概念、基本原理、系统组成、制冷剂的热物理性质、制冷循环的特性分析与计算及制冷设备的结构特点、传热机理等。通过学习，使学生掌握蒸气压缩式制冷系统的基础概念和基本原理，掌握常用制冷系统的组成及其各设备的作用和性能，掌握制冷剂的热物理性质，熟悉溴化锂吸收式制冷的原理及其冷水机组的性能，了解当前国内外该领域的研究热点和相关的新理论、新技术、新设备，培养学生分析和解决工程问题的能力。制冷原理与设备课程理论性、实践性较强，教学过程中还存在一些问题，现归纳总结如下。

A.系统性较差。现有制冷原理与设备教材知识点独立，如制冷设备的作用、安装位置、结构特点及适用范围等知识点都是独立的，学生对工程制冷系统的识图能力、分析能力不足，理论与实践有些脱节。

B.教学方法单一。现有的教学方法很多，但多数是以教师为中心，停留在理论知识层面，当学生遇到难点时，独立思考能力与分析能力的不足就会显现出来[1]，不能激发学生的学习兴趣。

C.实践环节不足。制冷原理与设备是一门理论性与实践性较强的课程，理论知识要与工程及生产相结合，达到学以致用的目的。在授课时，由于课时限制、实验设备陈旧不足、校外实践基地较少等原因，导致学生实践次数不足，学习不太积极，效率不高。

D.考核模式不合理。制冷原理与设备课程现有考核模式由平时成绩和期末考试构成，其中平时成绩占期末总成绩的30%，期末考试占期末总成绩的70%。这种传统的一次期末定成绩的考核形式会使得学生偏重理论知识的学习与考前突击记忆，忽视了理论知识在实际工程中的应用。

2 教学改革措施

2.1 优化课程内容

通过分析课程内容，将原本11个章节的教学内容整合为以蒸气压缩式制冷、制冷剂、蒸气吸收式制冷、制冷设备及辅助设备为主的四大模块知识体系，以案例导入、任务驱动为主要形式。新知识的导入案例和任务能够激发学生学习兴趣，注重与工程流体力学等课程知识的关联性，加强各知识点与课程体系的联系，使知识讲授与工程实践项目相结合。调整后的课程内容整体性更强，锻炼了学生的系统思维和整体思维能力。

2.2 调整教学方法

将实际工程任务融入教学过程中，让学生成为课堂学习的主体者和构造者，教师是教学的组织者和启发者。为了激发学生的学习兴趣，根据不同的教学内容选择最佳的教学方法。例如，在讲授回热器时，可以让学生先复习回顾制冷原理学过的知识点(回热对循环性能的影响)，然后过渡到新知识的学习(回热器的作用、种类、结构及应用等)，像盘管式回热器中挡板与壳体的连接方式可以采用焊接，除了焊接还有没有其他的连接方式？如何实现？通过启发式教学法从系统节能的角度引入思政元素，使学生加深对理论知识的理解，让学生形成大胆设想、小心求证的设计理念和节能环保的意识。学生可以利用讨论取得的成果参加大学生创新设计大赛，发表相关学术论文，提升创新能力。通过学习通教学平台及优秀教育教学资源库(学堂在线、智慧树等)开展线上线下混合式教学，发挥了教师的主导作用，体现了学生的主动性、积极性和创造性，还通过企业实践、技能大赛、横向项目等方式培养了学生的应用能力。

2.3 加强实践环节

制冷原理与设备课程除了学习理论知识外，还要辅有实践环节，与实际生活联系起来，调动学生学习的积极性[2]。山东华宇工学院能源与动力工程专业开设了课内实践和综合实践课程，其中综合实践课程分为两大部分，即换热器选型设计实训与生产实习，单独开设。课内实践安排了四个实践项目。

实践项目一：单级蒸气压缩式制冷循环的热力计算。引入工程实例，通过对单级蒸气压缩式制冷的循环进行热力计算使学生掌握热力计算的步骤和方法，从而达到熟练运用压焓图解决实际问题的目的。

实践项目二：制冷产品系列整体认知。通过对中央空调的学习，使学生掌握离心式冷水热泵机组、一体化蒸发冷模块冷水机组、满液式冷水热泵机组、降膜式冷水热泵机组、变频水源热泵机组、水冷冷(热)水机组、风冷热泵模块机组、超低温风冷冷(热)水机组、双能源热泵机组的结构、工作原理、特点及应用，熟悉各种制冷设备和中央空调末端产品的种类、结构及工作原理，为冷藏库原理与设计、毕业设计、毕业实习的学习奠定基础。

实践项目三：换热器生产工艺流程学习。学生到校企合作实践基地的制冷空调设备生产车间进行参观并观察壳管式换热器、翅片管式换热器、套管式换热器及表冷器的生产过程，掌握常用蒸发器、冷凝器、表冷器的种类、各工序的加工工艺流程和操作规程。

实践项目四：空调系统运行及末端设备认识。学生到中央空调系统运行演示实验室、中央空调产业学院进行中央空调系统运行演示实验，让学生对制冷循环系统进行现场模拟演示，使其对制冷循环系统、冷媒水系统、冷却水系统的设备及其循环过程有一个直观的认识，培养学生解决问题的能力。

将课堂教学、课内实践与校外实践基地实习联系在一起，通过任务驱动、工程案例式教学与实践基地工程师现场讲解将设备的生产工艺、实验项目与检测过程联系起来，使学生对设备的生产工艺环节有一个充分认识，提升教学质量[3]。

2.4 调整考核模式

制冷原理与设备课程考核的重点是学生运用所学的理论知识分析和解决工程实际问题的能力。鉴于课程性质，课程考核模式改革将期末考试成绩占比由70%调整到50%，增加了实践能力考核占比，减轻学生期末考试的压力，增加了学生平时的学习量。同时，试卷题型去掉了名称解释题，减少了填空题等客观题的比例，增加了考查理解应用的分析问答题等内容[4]。

课程考核的平时成绩中，考勤情况占5%，课堂表现占10%，作业占15%，实践技能成绩占10%，阶段性测验成绩占10%。其中，作业包括知识点小习题成绩+选作提高题成绩，知识点小习题注重学生平时对知识的积累，选作提高题锻炼不同层次学生的自主学习积极性，实践技能部分弥补了纯理论考试缺实践的环节。在这样的考核模式下，能够提高课程学习效果。

3 课程教学改革研究特色与成效

从培养高素质应用型人才的目标出发，优化课程内容，强化学生创新能力和应用能力的培养。课堂中以任务为载体，采用团队协作、线上线下混合式教学模式，让学生充分融入课堂，提高知识应用能力。本着以学生为主体的教育理念，将工程实例等各种资源整合，完成课程内容、教学方法、多媒体课件制作等方面的改革。

3.1 增加课内企业实践环节，提升学生的创新能力

学生到德州亚太集团、山东沃克空调集团有限公司、山东格瑞德集团有限公司等企业进行实践，实现了理论与实践的结合，发现并提炼出很多创新点，形成专利、论文等科研成果，提升学生的创新能力。

3.2 吸纳学生参与教师的横向项目，培养学生的应用能力

学生跟随教师到企业进行现场学习，了解企业需求，协助教师完成横向项目，既能发挥教师的引导、启发作用，又能充分体现学生的主动性、积极性与创造性，做到学以致用，培养学生的应用能力。

3.3 过程考核的多元评价

课程的考核方式采用四环节考核模式：知识点小习题成绩+选作提高题成绩+实验技能成绩+闭卷考试成绩，及时掌握教师和学生的教与学情况，避免一次期末定成绩，提高课程学习效果。

3.4 课程改革后学生成绩有了较大的提升

通过教学改革，学生成绩普遍提高，对知识的综合应用能力显著增强。课程改革前的山东华宇工学院2017级能源与动力工程专业学生成绩与课程改革后的2018级能源与动力工程专业学生成绩对比分析如图1、图2所示。

图1 改革前后学生成绩平均分和最高分对比Fig.1 Comparison of average and the highest scoreof students before and after reform

图2 改革前后学生成绩优秀率和良好率对比Fig.2 Comparison of the excellent and good rates of students before and after reform

根据图1、图2可以计算出，2018级比2017级学生的平均成绩提高了7.35%，学生成绩优秀率提高了17.53%，良好率提高了26.82%，改革成效明显。

3.5 通过课程教改使教师的教学能力得到了提升

通过课程教学改革，促使教师不断提升教学技能，能根据教学内容的性质、特点选择合适的教学方式，以掌握概念和强化应用为重点，引导学生运用所学的基础知识和专业知识分析问题和解决问题。

4 结语

制冷原理与设备课程是能源与动力工程专业制冷方向的一门理论性与实践性较强的专业选修课程，分别从优化课程内容、调整教学方法、加强实践环节和调整考核模式这几方面进行了改革与实践。在以后的教学过程中，教师应不断进行教学反思，及时分析总结存在的问题和不足，利用现代信息技术持续进行课程教学改革与实践，以提高学生的应用实践能力为目的，实现高素质应用型人才培养的目标。