“制冷原理及設備”教學改革探索與實踐

【摘要】“制冷原理及設備”課程是能源與環境系統工程專業的一門專業特色課程。該課程既有深厚的專業理論基礎知識，又有很強的工程應用。從教學大綱制定、教學組織與實施、實踐教學環節等幾方面對該課程的教學方法進行了探討。實踐表明，合適教材的選用、課堂教學以及實踐教學的精心組織有利于學生對本課程的理解掌握。

【關鍵字】制冷課程；教學方法；實踐教學

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097（2008）13—0062—03

“制冷原理及設備”是我校能源與環境系統工程專業現代人工環境及自動化專業方向的一門專業特色課程。作為專業主干課程，“制冷原理及設備”課程的地位十分重要[1]。

與其他專業課程不同的是，“制冷原理及設備”這門課程既要求學生有較扎實深厚的專業基礎理論知識，它與工程熱力學、傳熱學等專業基礎知識緊密相關，同時它又與工程實踐密切聯系[2]。這就要求在教學中不僅要考慮學生對理論知識的理解和掌握，還應培養學生利用所學知識解決實際問題的能力，注重培養學生的分析能力、創新意識以及實踐能力，因此教學上存在一定的難度。經過多年的教學實踐和探索，對本課程的教學積累了一定的心得和體會。

一 教學大綱的制定及教材的選用

1 教學大綱的制定

教學大綱的制定必須與學校的定位及該專業的培養目標一致[1]。我校為地方工科大學，學校的辦學定位是為地方經濟發展與建設培養應用型人才。在制定制冷原理及設備課程的教學大綱時，充分考慮了專業方向和學校的辦學定位，以培養學生的創新精神和提高學生的動手能力為教學目標。

考慮到本專業方向所涉及的制冷基本上屬普冷范圍，因此本課程以目前廣泛使用的蒸氣壓縮式制冷循環為重點，比較全面地闡述了制冷技術的熱力學基礎、制冷劑與載冷劑、制冷循環的理論分析和計算、制冷設備結構特點及設計計算以及常用制冷裝置等內容，同時為了讓學生對整個制冷技術有較全面的了解，本課程中還簡單敘述了其他制冷循環如吸收式制冷循環、壓縮式氣體制冷循環、氣體渦流制冷、熱電制冷、固體吸附制冷的一般原理。通過本課程的學習，使學生獲得人工制冷的基本原理和循環特性的知識，掌握蒸汽壓縮式制冷機的工作原理及熱力計算方法，具有進行設計計算和分析研究的初步能力，掌握制冷換熱器的結構特點及其計算方法，了解常用制冷劑的性質以及應用場合，對混合制冷劑的特性有一般了解，對制冷系統的輔助設備及制冷裝置有一般了解，為今后進行課程設計及實習環節打下堅實的理論基礎，也為其他專業課程的學習做好準備。

2 教材的選用

在教材的選用上，本課程以滿足教學大綱所規定的教學內容為依據，同時考慮了先進性和實用性。目前制冷教材很多，較具代表性的教材有：吳業正教授主編的《制冷原理與設備》、韓寶琦教授主編的《制冷空調原理及應用》、王如竹教授主編的《制冷原理與技術》、鄭賢德教授主編的《制冷原理與裝置》以及賀俊杰教授主編的《制冷技術》等。原先選用的是吳業正教授主編的《制冷原理與設備》，該教材的內容基本滿足教學大綱的要求，適合普通本科院校的教學需求，但缺少對制冷的應用即制冷裝置的介紹。上海交通大學王如竹教授主編的《制冷原理與技術》注重對目前最新的制冷技術的介紹，可以使學生了解專業發展的前沿但缺少對制冷設備和裝置的介紹，比較適合重點大學的本科生和研究生教學。經過綜合考慮，最后選用了鄭賢德教授主編的《制冷原理與裝置》為本課程的教材，而其他幾本書則作為課程的主要參考書，提供給學生課后選讀。

3 習題庫的編寫

由于本課程是專業課程，因此目前出版的大部分教材上各章節后都缺乏相應的習題和思考題，而做習題是學生學習完相應知識后檢驗自己掌握程度，鞏固所學知識、培養學生分析問題解決問題能力必不可少的環節。為了方便教學，本教研室經過幾任授課教師的多年的積累，著手編寫了制冷原理學習指導及習題集，供學生學習參考。

二 課堂教學的組織

1 激發學生的學習興趣

興趣是學習最大的動力[3]。在開展教學活動前，首先要激發學生學習的興趣。所以第一次講課很重要，通過列舉生活中與制冷有關的相關現象，引起學生的學習興趣。還可以提出一些問題讓學生思考，比如市場上有些廠家提出“無氟冰箱”的概念，引導學生思考為什么要提出這個概念，這個概念是否準確？另外空調為什么會滴水？空調管道為什么要保溫？將一臺開著門的冰箱放在一個封閉的房間內通電運行，房間溫度會升高還是降低？通過提問，激發學生的興趣，引導學生思考。然后告訴學生答案在哪個章節里，引導學生在學習相關知識時注意思考，尋找問題的答案。這樣一來，為后續章節的深入學習做好了鋪墊。

2 溫故而知新

由于制冷原理與工程熱力學、傳熱學等專業基礎知識緊密相關，為使學生更好地掌握本課程，在講述原理前，首先為學生回顧相關的專業基礎知識，使學生溫故而知新。如講述制冷循環前，首先讓學生復習相關的熱力學知識；在講述制冷換熱器前，先復習相關的傳熱學知識，這對學生理解和掌握本課程很有幫助。

3 課件的組織和應用

制冷設備和裝置涉及到許多實物。為了讓學生了解這些實物的結構，原先都是采用掛圖。有了多媒體課件，就方便多了。采用多媒體教學是目前各高校積極推進教學改革的一個重要內容，其特點是能夠將一些在傳統教學手段下很難表達的教學內容或無法觀察到的現象形象生動地顯示出來，內容直觀，且信息量大，能在很大程度上調動學生的學習積極性。通過播放實物照片及影象資料，可以讓學生直觀地了解制冷設備的結構和原理，有助于學生的理解。對于制冷循環及工質流程，則通過播放Flash動畫，可以使學生更直觀地掌握相關原理。

4 與學生的互動

傳統的教學總是以教師的授課為主，學生坐在下面被動地聽課，有時這樣的教學效果不甚理想，學生缺乏熱情。在我們的教學中，嘗試了讓學生主講個別章節的做法，讓學生變被動為主動。在上一次課程快結束時，布置學生預習下一節課的有關知識，而在下次課上，則讓學生先上講臺講解。待學生講解結束后，對他的講解進行點評，指出學生未講解清楚的知識點，幫助他糾正有些錯誤的理解。試行效果還不錯，學生也很有興趣，課堂氣氛活躍，對學生理解和掌握知識很有幫助。

5 課堂討論

有效的課堂討論有利于鞏固學生學到的知識，并將知識融會貫通。可以結合生活中實際的例子、教師的科研經歷，開展課堂討論。如在學習完單級蒸氣壓縮式制冷循環這一章節后，首先讓學生分析第一堂課上提出的問題，即將一臺開著門的冰箱放在一個封閉的房間內通電運行，房間溫度會升高還是降低？然后讓學生分析同一臺冰箱的電耗是夏天高還是冬天高？夏天在相同制冷量的情況下，是冰箱的能耗大，還是空調的能耗大？通過學習，學生有了一定的理論知識，再加上他們對于這些實際問題非常感興趣，因此討論很熱烈，這樣有助于培養學生運用理論知識分析實際問題的能力。

另外結合科研中曾經接觸過的低溫余熱利用的案例，在學習完相關知識后，可以讓學生對案例進行分析，自行設計熱泵循環。學生們對這些分析討論興趣很大，強化了學習效果。

6 自主學習

制冷在近十余年來得到了飛速發展，制冷空調技術和產品日新月異。新型熱力循環得到了應用、新型制冷壓縮機得到了發展。而教材由于受出版時間的限制，不能充分反映這些新進展。為此在教學快結束時，為學生布置了作業，要求學生上網查找相關制冷新技術、新產品，并專門在課堂教學中用一個教學單元的時間，讓學生做匯報講演。這一方面促進了學生自主學習的能力，同時提高了學生查找資料、組織素材、匯報講演的能力，又讓學生接觸了解了與本課程有關的更多的新知識，對提升學生的創新能力也很有幫助。學生對于這種匯報講演的形式積極性很高，紛紛編寫了PPT，還互相比較，取長補短。

三 實踐教學的組織與實施

實踐性教學是學生深入領會知識，鞏固課堂所學知識、培養學生基本技能和創新能力的主要途徑，是提高學生實際操作技能以及分析問題和解決問題能力所必需的教學環節。本課程的實踐教學由三部分組成：課內實驗、專業綜合實驗、實習。

1 課內實驗教程

本課程內設置了兩學時的課內實驗：制冷壓縮機性能實驗。通過實驗，讓學生了解單級蒸汽壓縮制冷機試驗系統和制冷機的運行操作，了解和掌握制冷壓縮機制冷量和性能系數的測定方法，掌握制冷壓縮機主要性能參數測試儀表的使用方法，強化學生對于單級壓縮蒸氣制冷循環知識點的掌握。

2 專業綜合實驗

在教學計劃中，安排了為期一周的專業綜合實驗，實驗涉及的專業理論課有流體力學、傳熱學、流體輸配管網、熱質交換原理及設備、空氣調節、供熱工程、清潔燃燒技術、制冷原理及設備、暖通空調、熱工自動控制系統、熱工測試技術等。開設專業綜合實驗課程，可以給學生提供一個實踐平臺，在這個不同于理論教學的平臺上，可以充分發揮學生的想象力和創造力，通過開放的綜合性實驗，激發學生更積極主動的求知欲，提高學生的創新能力。其中與本課程有關的實驗有三個：制冷制熱智能實訓、變頻空調實訓、變頻空調制冷制熱實訓。這三個實驗裝置將冰箱、空調內部設備、系統流程及其電路可視化地展示出來，從而使學生可全面了解和掌握空調及電冰箱的熱力系統結構流程及工作原理，了解空調及電冰箱的電氣控制原理，掌握空調及電冰箱的常見故障及排除方法，提高學生的動手能力。在專業綜合實驗周內我們采取了開放式實驗教學形式，給學生提供一個充分開放和自由的實驗環境，在教師有限的指導下由學生自己自覺地學習相關知識，自己去設計實驗內容，自己去完成某一個具體的項目或任務。從而激發學生學習的主動性，充分發揮他們的想象力和創造力。

3 實習

在教學計劃中安排了認識實習和生產實習兩個實習環節。認識實習是在學生學習完基礎課程、進入專業課學習前開展的，主要是通過參觀實習，對所要學習的專業課程及其應用場合有大概的了解，從而提升學生學習專業課的興趣。與本課程有關的認識實習是參觀冷庫或建筑大樓的制冷機房。而生產實習則安排在學習完專業課程后進行。我們組織學生參加制冷、空調中級工的考證實習，使學生對制冷的基本原理和應用有了更深入的理解和掌握。

四 結語

通過幾年的教學實踐后，發現從教學大綱制定、教學組織與實施、實踐教學環節等幾方面精心準備，對提高教學質量很有幫助。尤其是組織課堂討論、讓學生自主學習、專業綜合實驗等教改項目收效很大。本文僅僅是平時教學過程中的一些體會，如何更好地上好制冷原理及設備這門課程，并提煉出具有自身特色的教學方法還需要進行不斷地探索與實踐。

參考文獻

[1] 張超，白靜，孫昆峰.“制冷原理與設備”教學改革探索[J].決策探索，2007，(6B):38-39.

[2] 馬愛華，郭永輝.素質教育在《制冷技術》教學中的應用[J].制冷與空調，2005，(2):82-83，11.

[3] 徐仁.《制冷與空調裝置》課程的教學方法[J].機械職業教育，2004，(10):8-9.