關于技工院校制冷專業學生創新能力培養的實踐研究

王京紅 李磊

摘 要：培養學生的創新能力是職業教育發展面臨的重要課題。本文論述了技工院校培養學生創新能力的可行性，提出了創新能力培養的途徑。以制冷專業學生創新能力培養為典型案例，從創新項目的設計、實施、效果等方面進行詳細分析和反思，提出了建立培養學生創新能力長效機制的幾點建議。

關鍵詞：創新能力? ? 熱電制冷? ? 專業社團

隨著經濟社會的發展和教育體制改革的深化，職業教育在面臨挑戰的同時，也迎來了新的發展契機。國家不斷出臺促進職業教育發展的有利政策，高技能人才基地建設、特色高水平專業（群）建設為職業教育改革搭建了優質平臺。21世紀，中國要努力成為創新高地，技工院校要順應這一發展潮流，在培養技能型人才的同時，更加注重對學生創新能力的培養。

一、技工院校學生創新能力培養的可行性

目前，有的技工院校教師認為，部分學生的學習基礎較差、能力不強，不具備創新的條件，還是應該先讓學生把基礎知識和基本技能學好，走上工作崗位后再談創新。筆者認為，學習知識、技能與培養創新能力并不矛盾，不能單純地把創新視為學習的結果，而要把創新當作學習的動機、學習的起點，在學習中創新，在創新中學習。另外，創新能力不是獨立存在的，而是人的綜合職業能力的一種表現，獲取與處理信息能力、學習能力、專業技能、解決實際問題能力和創新能力是相互影響、相互促進的。

創新有不同的目標，不要人為地給創新設置門檻，而是要與學生的學習、生活甚至娛樂結合起來，激發學生創新的原動力。科學研究、探索宇宙是創新，小發明、小技改也是創新。學生能達到創新的目的是成功，能達到學習的目的也是成功。通過創新，學生可以獲得成就感，激發學習和探索的興趣。總之，培養技工院校學生的創新能力與技術技能人才培養目標是一致的，也是可行的。

二、技工院校學生創新能力培養的途徑

培養創新能力不能好高騖遠、建空中樓閣，要能落地，要找到合適的切入點和培養途徑。引導學生創造性地解決實際問題就是最好的切入點，培養途徑有以下幾種。

（一）開展一體化教學（實訓教學）

技工院校是國家培養技術技能型人才的主要渠道。一體化教學是技工院校的突出優勢和特色。對于技工院校學生來說，在一體化教學中，創造性地動手解決實際問題是創新的最佳起點。一體化教學項目是由企業專家訪談提煉出來，并進行教學化處理的項目，具有真實性、代表性。在實施一體化教學時，在方案制定階段可以采用頭腦風暴法，引導鼓勵學生創造性地解決問題，尋找創新的“機遇”;在任務實施階段，在教會學生“怎么干”的同時，還要引導學生思考“為什么干”，對操作要點、工藝流程提出優化、改進建議，培養學生的創新意識。

（二）開展專業社團活動

專業社團是技工院校第二課堂的重要組成部分。筆者認為，專業社團是培養技工院校學生創新能力的主陣地。第一，技工院校為學生專業社團的運行和發展提供了師資、設備設施、資金和制度等方面的保障。第二，專業社團的活動項目具有靈活性和自主性。在常規教學中，需要依據教學計劃、課程標準完成預期的進度和教學目標，因此用于培養學生創新能力的時間受到某些限制。而專業社團活動計劃由師生共同制訂，可以根據學生的興趣安排選題和教學進度，最大限度地發揮學生的主體作用，真正做到教師“搭臺”，學生“唱戲”。

（三）參加創業創新大賽

人力資源和社會保障部從2019年至今已經舉辦了兩屆全國技工院校學生創業創新大賽。大賽以引領創業創新為宗旨，以發掘技工院校優秀創業創新技能人才為目標。北京電子信息技師學院（以下簡稱學院）師生通過參加兩次大賽，開闊了眼界，打開了思路，學習了全國各技工院校在培養學生創新能力方面的經驗，逐步樹立了技能與創業、創新相融合的意識。

三、制冷專業學生創新能力培養的典型案例

隨著經濟社會的發展，制冷技術的應用已經滲透到生產、生活各個領域。碳中和、碳達峰目標的提出，為制冷專業發展定下了綠色、節能、環保的新主題。為了配合學院校園文化建設，提高學生的創新能力，做到學以致用，學院成立了制冷專業社團。學生創新能力的培養必須以實際項目為載體，在學習中創新，在實踐中創新。

（一）項目的確立

1.提出項目

在指導教師的協調下，學院制冷專業社團成員充分討論，積極尋找身邊能夠利用制冷技術解決的小問題。經過一周的思考，不少學生提出了自己的想法。其中一個學生提出的創意，廚房冷霸項目得到了大家的一致認可。空調已經走進千家萬戶，人們家中的臥室、客廳普遍安裝了空調，但是，廚房作為家里溫度高、濕度大的地方，卻沒有與之配套的專用空調產品。這位學生在陳述項目創意時所描述的“炎炎夏日、揮汗如雨、烹制菜肴”的場景，引起了大家的強烈共鳴。廚房冷霸項目恰好提供了一個新的思路，聚焦到現有產品的空白領域。

2.確定制冷方式

項目確立以后，學院制冷專業社團成員開始尋找合適的制冷方式，通過在課堂上、互聯網上獲得的專業知識，大家討論后決定采用熱電制冷方式作為廚房冷霸的冷源。原因是，目前空調廣泛采用的蒸汽壓縮式制冷方式存在一些不足。第一，壓縮機在運行時會產生振動和噪聲;第二，現有各種制冷劑或多或少地在安全、環保、經濟成本方面存在某些不足，這也是蒸汽壓縮式制冷方式亟待解決的問題。與蒸汽壓縮式制冷方式相比，熱電制冷方式利用熱電制冷效應，無須壓縮機、無制冷劑及其管道，運行安靜，熱電制冷片體積小、重量輕。

3.聚集項目創新點

項目聚焦解決生活中的實際問題——改善廚房熱環境，補充了制冷空調技術在這一特殊領域的空白。創造性地將熱電制冷技術用于廚房冷霸，有利于解決噪聲和管路復雜問題，更符合制冷空調產品綠色、安全、環保的發展趨勢。

（二）廚房冷霸項目的設計

1.廚房冷霸的工作原理

熱電制冷技術利用珀耳帖效應，當電流流過時特定材料會產生吸熱、放熱現象，無須制冷劑即可完成制冷循環。冷端（相當于蒸汽壓縮式制冷蒸發器）可以用于空調制冷裝置的冷源;熱端（相當于蒸汽壓縮式制冷凝器）向環境排熱。熱電制冷技術最大的優勢在于不需要蒸汽壓縮式制冷系統中的制冷劑管道連接蒸發器、冷凝器，也不需要會產生噪聲、振動的壓縮機及節流裝置，結構緊湊、運行平穩，從根本上解決制冷劑產生的各種問題，是制冷技術發展的新熱點。人們實際使用的熱電制冷裝置是多個熱電堆通過電串聯和熱并聯組合而成的，可以獲得小到毫瓦級、大到上萬瓦的冷量。

2.廚房冷霸的結構

（1）制冷部分。制冷部分由3個制冷量為450W的熱電制冷片組成，直流電源供電。每片熱電制冷片均由多級溫差電堆串并聯形成，具有制冷迅速、運行平穩的特點。為了保證冷端、熱量均能順利進行熱交換，兩側采用強迫對流換熱方式，保證熱電制冷系統安全高效運行。

（2）空氣循環部分。在冷端風扇基礎上設置離心風機，將3個熱電制冷片產生的冷風由送風口送出，為廚房提供冷量，承擔負荷。熱端產生的熱量由風扇經廚房吊頂空間排入煙道或直接排向室外。

（3）控制與照明部分。控制與照明部分主要由熱電制冷片控制模塊、冷風機調速模塊、語音控制模塊、LED照明模塊和保護模塊組成。采用語音控制，可實現廚房冷霸開停、風量控制和LED照明控制。

（三）廚房冷霸項目實施對學生能力的培養

廚房冷霸項目實施分為獲取信息、制定方案、系統組裝、運行測試、成果展示5個環節。通過實際項目的實施培養學生獲取與處理信息能力、學習能力、專業技能、解決實際問題能力和創新能力。

第一，獲取與處理信息能力。在信息時代，使用互聯網進行數字信息資源檢索是一項重要能力。獲取信息環節可以提高學生檢索文獻和使用網絡資源的能力。

第二，學習能力。在制定方案和項目實施環節中，學生需要學習信息檢索工具的使用、熱電制冷的原理、CAD軟件的應用、各種專用工具的使用、制冷工藝操作方法。學生在應用中可以及時發現自身在知識和技能方面存在的不足，進行二次學習，從而提高學習能力。

第三，專業技能。在系統組裝環節中，需要綜合運用鉗工、電工、制冷空調系統裝調技能，完成廚房冷霸產品的組裝。系統組裝包括熱電制冷片、風機葉輪、電控系統，大量操作需要在工作面上完成，空間狹小，還要注意不能損壞其他部件和設備，對學生是一個不小的考驗。學生需要在實踐中反復磨煉，有效提高了專業技能。

第四，解決實際問題能力。在進行運行測試時，制冷系統往往會出現這樣那樣的問題，如熱電制冷片接觸不嚴密、風機無法啟動、溫度控制失靈、熱端散熱差等。在解決這些問題的過程中，學生的專業知識、技能水平有了進一步提高。

第五，創新能力。創新的方式有很多，解決問題、填補空白領域是創新最為有效的切入點。空調類產品種類繁多，但針對廚房的專用空調是目前市場上的空白，冷霸項目恰好解決了這一問題。還有一種創新方式是對現有技術的再利用。熱電制冷又稱半導體制冷、電子制冷，是20世紀50年代發展起來的一種制冷技術與電子技術相結合的邊緣學科。隨著材料科學的進步，這一技術日臻成熟，常見的熱電制冷產品包括家用飲水機、小型冰箱等。由于熱電制冷技術產品具有體積小、噪聲低和節能環保的特點，具有廣闊的發展和應用前景。多技術復合的多功能產品也是創新的一種方式。考慮到廚房空間狹小、空氣質量差的環境特點，冷霸產品除了具有制冷降溫、空氣循環功能外，還附加了LED節能照明和負氧離子發生功能，使其成為“一機多用”的一站式解決廚房環境問題的復合型產品。在項目確定階段，教師引導學生從身邊找問題，獲得創新的靈感和線索。同時，對現有技術的重新利用也是創新的方式。在制定方案環節中，學生根據自己所掌握的知識和信息，分析了廚房冷霸應用環境特點，綜合運用線下、線上獲取的理論知識，將已有的熱電制冷技術用于建構廚房冷霸制冷系統，形成完整的設計方案，屬于已有技術的遷移應用。在制定方案環節中，學生集成了LED節能照明技術和負氧離子發生技術，做到一機多用，屬于多種技術復合。在成果展示環節，學生充分發揮創造力和想象力，將項目完成過程中的成果與亮點用視頻、圖片、表格等多種形式表現出來，形成了創新意識，激發了創新潛力。

（四）實施廚房冷霸項目的反思

第一，通過創新項目實施，真正激發了學生創新和學習的積極性。在項目完成過程中，學生早早來到實驗室，有時到了熄燈時間，才在教師的催促下戀戀不舍地離開。在指導教師的協調下，學生自主找教材、查資料、咨詢專家，學習和運用熱電制冷技術，根據設計要求進行熱電制冷片選型、組裝調試、性能測試和產品改進。看到自己親手制作的創新產品正常運行，學生獲得了成功的體驗，更重要的是在創造性解決問題的過程中，創新能力也得到了顯著提升，這才是他們積累的最寶貴的財富。

第二，提升了綜合素質。廚房冷霸成為學院師生參加第二屆技工院校學生創業創新大賽北京市選拔賽的參賽項目。在備賽過程中，參賽團隊首先要完成產品的設計、制作。其次，參賽團隊還需要撰寫項目申報書，從創新性、項目效益方面闡述產品特點和優勢;編制創業計劃書，從市場、產品、商業模式、成本控制、風險管理、社會效益各方面進行分析，判斷企業能否創立和發展。最后，依托以上內容進行創新項目、創業項目的全方位展示。參賽團隊成員努力學習、積極準備、分工合作，順利完成了任務，有效提升了綜合素質。

第三，創新是開放環境下的創新，要聚四海之氣，借八方之力。冷霸項目整合了校內外各種資源。依托北京制冷學會專家進行熱電制冷技術講座和咨詢;依托學院制冷與空調項目世界技能大賽集訓基地進行產品安裝、調試;北京工業大學環境與能源學院專家在項目創意、設計環節提供技術支持;依托學院就業和創新指導中心，聘請專家對學生進行項目管理、財務知識運用和展示表達方面的訓練。

四、建立培養學生創新能力的長效機制

通過兩年的運行，學院專業社團在培養學生創新能力方面的優勢突顯。下一步需要完善體系，建立長效機制，擴大影響，吸引更多的學生參與到創新實踐活動中。第一，建立動態更新的創新項目庫，做好創新活動的基礎工作。舉辦校內專業創意大賽，匯集學生優秀創新點。提高專業教師培養學生創新能力的意識，從一體化教學（實訓教學）中引導學生尋找創新點。第二，加大投入，完善專業社團硬件平臺，建立靈活、快速的耗材采購渠道。第三，進一步充實創新咨詢專家團隊，加強對學生科學思維、項目管理、專利申請等方面的指導。

參考文獻：

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（作者單位：北京電子信息技師學院）