車輛空調(diào)檢修與維護一體化教學改革探析

鹿陽

包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學院 內(nèi)蒙古包頭市 014060

1 車輛空調(diào)系統(tǒng)簡介

車輛空調(diào)裝置是鐵道車輛與城軌車輛都必須安裝的設施。車輛空調(diào)的制冷原理與一般的空調(diào)沒有差別，但是，因為它是安裝在車輛上，所以，具備以下特征：首先它的安裝場所需要的安裝空間、使用的電源都受到嚴格的限制；其次，制冷能力比一般的樓房用空調(diào)要大得多。

1.1 安裝場所與空間

1.1.1 地板下安裝

為了增加車輛車廂內(nèi)的使用空間，車輛電力設備通常安裝在頂部以及地板下，空調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)會隨著它自身所處位置的不同而有很大區(qū)別，車輛地板下放置空調(diào)裝置，可以使車輛的重心下移，為車輛高速化的實現(xiàn)提供了更多的保障，例如日本新干線上的車輛空調(diào)裝置就采用了這種安裝方法，但是這種安裝方法也有缺點，它必須安裝送風機及鋪設相應的管道來將經(jīng)過調(diào)節(jié)的氣體送到車輛室內(nèi)頂部。同時，牽引輔助電源等裝置也被安裝在地板下方，這些裝置都會占用一定的空間，所以如何合理的安排空調(diào)的安裝位置，是一個需要考慮的問題。

1.1.2 車頂上安裝

將空調(diào)裝置置于車頂上方的安裝方式，可以使得空調(diào)管道簡化，工人安裝過程也更為簡化，使得車輛的小型化，輕量化成為可能。但是車輛車頂部不能超過車輛限界，它自身的安裝空間受到制約，同時這種安裝方式會提高車輛的重心，不滿足車輛高速化的要求。

1.1.3 分體式安裝

分體式空調(diào)也叫分裝式空調(diào)，它包括室內(nèi)機和室外機兩部分，在車輛地板下安裝的是室外機，安裝在車頂部或者室內(nèi)的是室外機。

1.2 車輛空調(diào)裝置使用環(huán)境

R12 這種中溫制冷劑是車輛空調(diào)最早采用的制冷劑，但是這種制冷劑對大氣臭氧層有嚴重的破壞作用，同時會產(chǎn)生溫室效應，所以目前已經(jīng)受到限制與禁用。R22 是車輛空調(diào)發(fā)展中期所采用的中溫制冷劑，R22 廣泛應用于冷藏，空調(diào)，低溫設備，它對大氣臭氧層僅有微弱的破壞作用，所以是R12 的近期，過渡性替代制冷劑。而目前最常使用的是R407C 這種三元非共沸混合制冷劑。

鐵道車輛空調(diào)需要進行空氣調(diào)節(jié)的空間的特點有，在狹小密閉的環(huán)境內(nèi)有很多的乘客，由于人數(shù)較大，導致人體熱負荷加大，同時由于制造車輛外殼的材料是金屬，金屬材料在太陽照射下有嚴重的吸熱現(xiàn)象，導致車輛空調(diào)的最大制冷量比建筑用空調(diào)要高。

在同樣的空間內(nèi)，乘客數(shù)量的多少影響著空調(diào)負荷，不同季節(jié)的不同溫度也對空調(diào)負荷有著影響，需要根據(jù)不同的情況對溫度，濕度進行調(diào)整。

1.3 車輛空調(diào)裝置的控制系統(tǒng)

車輛空調(diào)裝置的控制系統(tǒng)的作用是控制壓縮機的工作情況，將車內(nèi)溫度，濕度達到乘客能夠感覺到舒適的程度，車輛空調(diào)裝置的控制系統(tǒng)最開始是利用繼電器進行控制的，隨著日趨成熟的計算機技術(shù)的應用，車輛用控制系統(tǒng)得到了顯著的發(fā)展，之后溫控傳感器，輻射傳感器、外溫傳感器等各種不同的傳感器被安裝在車輛上，計算機對各種經(jīng)由傳感器收集到的數(shù)據(jù)，進行處理分析，繼而對空調(diào)裝置進行控制，使得乘客的舒適性得以進一步提高。

2 車輛空調(diào)系統(tǒng)的組成

車輛空調(diào)系統(tǒng)的作用是將車外清新的空氣送入客室內(nèi)，新鮮空氣與客室內(nèi)空氣混合，經(jīng)過過濾，降溫或者加熱，降低濕度，增加濕度等一系列處理之后，把部分渾濁的空氣排出客室外面，將車內(nèi)的溫度，濕度，潔凈度等相關(guān)指標控制在合理范圍內(nèi)，為乘客提供舒適的乘坐環(huán)境。

2.1 通風系統(tǒng)

車輛客室內(nèi)的空氣質(zhì)量和氣流組織決定著乘客的乘坐體驗，還與乘客的身體健康密切相關(guān)。通風系統(tǒng)可以將車外清新的空氣運送到客室內(nèi)，并與車內(nèi)經(jīng)過多次循環(huán)過濾的空氣進行混合，在去除掉灰塵后，運送到客室內(nèi)，同時將車外渾濁的空氣排出車外，這一系列工作可以將客室內(nèi)的空氣的清潔度，車內(nèi)空氣的流動速度等參數(shù)保持在合理的范圍內(nèi)。

通風系統(tǒng)是車輛空調(diào)裝置的重要組成部分，其通風量的計算是將新鮮空氣與多次循環(huán)空氣量進行相加，空調(diào)機組具有可以進行自動調(diào)節(jié)的新風口和回風口。

2.2 空氣冷卻系統(tǒng)

制冷系統(tǒng)可以將車內(nèi)的空氣的濕度降低，溫度降低，將客室內(nèi)空氣的溫度與相對濕度控制在合理的范圍內(nèi)。為了使制冷系統(tǒng)在工作時，兼顧安全性，高效性，制冷系統(tǒng)不僅具有壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流裝置，還具有儲液器、干燥過濾器、氣液分離器等其他具有輔助功能的設備。

空氣冷卻系統(tǒng)通常集中在空調(diào)機組內(nèi)，為單元式機組裝置。目前，國內(nèi)城軌交通車輛多用的是單冷式空調(diào)機組。

2.3 空氣加熱系統(tǒng)

空氣加熱系統(tǒng)是對客室內(nèi)空氣進行加熱的設備。

2.3.1 電加熱

電加熱是利用空調(diào)機組中的電加熱器對新風加熱，再將車內(nèi)的高溫空氣與其混合來進行溫度的控制的方法。一般布置在座椅下或車內(nèi)側(cè)墻上，如某地鐵2 號線的電加熱器就安裝在座椅下。

2.3.2 熱泵制熱

其原理是變化蒸發(fā)器和冷凝器后的制熱作用來實現(xiàn)的，熱泵制熱可以增加機組的利用率，這種制熱方式被廣泛使用在南方地區(qū)。

2.4 空氣加（減）濕系統(tǒng)

使用空氣加（減）濕系統(tǒng)可以控制客室內(nèi)的空氣濕度值，這個參數(shù)直接決定著乘客的乘坐舒適度，當客室內(nèi)相對濕度較大時，乘客會有悶熱的感覺，當客室內(nèi)相對濕度較小時，乘客會有干燥的感覺，按照衛(wèi)生標準和相關(guān)要求，相對濕度應控制在40%～70%之間。

2.5 自動控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)可以控制通風、制冷或采暖系統(tǒng)的啟停，為空調(diào)機組的順利運行保駕護航。

空調(diào)控制系統(tǒng)一般采用計算機控制方式，其具備四種不同的工作情況：手動、自動、通風和停止。具備多列車集中控制和本節(jié)車廂單獨控制的功能，可以通過機車司機室內(nèi)的顯示器對溫度進行調(diào)節(jié)，也可以本車單獨調(diào)節(jié)，在空調(diào)機組處于手動工況時，可以按照每個車廂的溫度控制器所調(diào)定的溫度來對車廂內(nèi)的溫度進行調(diào)節(jié)，在空調(diào)機組處于自動工況時，可以根據(jù)外部的溫度自動的對車廂內(nèi)的溫度進行調(diào)節(jié)。

現(xiàn)在，我國城軌車輛空調(diào)控制系統(tǒng)多使用微處理器的控制系統(tǒng)，主要設備有本車空調(diào)控制柜、司機控制屏以及它們之間連接的通信設備。

3 鐵道車輛空調(diào)裝置檢修與維護課程一體化教學改革分析

3.1 該課程的現(xiàn)狀與存在問題分析

3.1.1 現(xiàn)狀分析

車輛空調(diào)裝置檢修與維護是包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學院鐵道車輛技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，車輛空氣調(diào)節(jié)的能力是車輛前沿技術(shù)發(fā)展的重要體現(xiàn)，也是一項至關(guān)重要的技術(shù)。車輛空調(diào)裝置是一個多專業(yè)綜合性產(chǎn)品，技術(shù)復雜，車輛空調(diào)裝置的正確安裝，使用，維護和管理是車輛運用與檢修人員的一項基本的，重要的工作。該課程是一門實踐性較強的課程，易于開展一體化教學，但在實際教學過程中還存在問題。具體如下：

（1）學生不喜歡長時間在教室里聽理論課程。包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學院屬于高職院校，大多數(shù)學生動手能力強，但是不喜歡復雜的理論知識推導。所以在課程的設置上，應該注重實踐，淡化公式推導。

（2）良好的“教、學、做一體化”師資力量。我團隊擁有多位有豐富車輛空調(diào)裝置檢修與維護教學經(jīng)驗的優(yōu)秀教師。包括具有副教授職稱的教師一人，具有講師職稱的教師五人，這六位教師都具有多年的一線教學經(jīng)驗，理論與實踐經(jīng)驗豐富，適宜進行教、學、做一體化教學改革。

（3）良好的“教、學、做一體化”教學環(huán)境。“客車電氣與空調(diào)實訓室”擁有“KLD40型客車空調(diào)機組”1 臺，冷凝器，壓縮機等設備，可同時滿足學生“邊理解、邊動手操作”的需求。學生可以在教師講解完課程內(nèi)容后，在實訓室進行相關(guān)的項目操作練習，加深對學習內(nèi)容的理解。

3.1.2 存在問題

本課程是一門實踐性很強的課程，不宜采用傳統(tǒng)的教學方法。而且現(xiàn)有教材包含的知識點不能滿足現(xiàn)場需求，應根據(jù)本專業(yè)課程的特點，結(jié)合鐵路對空調(diào)機組的現(xiàn)場維護要求，提出建設可以進行一體化教學的配套教材。

3.2 改革的目標分析

3.2.1 目標分析

（1）形成一套比較有效的教學方法。對課程設置、教學方法、學生組織、任務考核等教學過程進行重新布局、采用項目式，模塊化教學，以任務為導向，從而提高學生學習興趣，達到使學生獲得車輛空調(diào)系統(tǒng)調(diào)試操作檢修的職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)，在這個過程中，可使用“興趣教學法”、“任務驅(qū)動法”、“案例教學法”、“分組討論法”和“現(xiàn)場教學法”等教學方法。

（2）在教、學、做一體化教學改革中結(jié)合具體需求進行校內(nèi)教材的研發(fā)，該校內(nèi)教材需要兼顧實用性和職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，不能單純的進行職業(yè)技能的操作而忽視職業(yè)能力的培養(yǎng)，同時該教材還應將車輛空調(diào)新技術(shù)的發(fā)展等行業(yè)前沿內(nèi)容進行相應篇幅的介紹，培養(yǎng)學生關(guān)注行業(yè)動態(tài)的意識，教材中的活動設計要有較強的可操作性，既要結(jié)合專業(yè)，又要富有新意，可以采用活頁教材的教材制作形式。

3.2.2 關(guān)鍵問題

（1）結(jié)合鐵道車輛空調(diào)維修現(xiàn)場工作要求，進行項目式教學的教材編寫工作，將在實踐中學習，充分融合理論與實踐，體現(xiàn)職業(yè)教學注重動手實踐能力的培養(yǎng)的辦學特色，切實提高教師教學的效果。

（2）保證遵循“教、學、做一體化”職業(yè)能力培養(yǎng)的過程，以本專業(yè)真實工作現(xiàn)場任務及其工作過程為依據(jù)整合、優(yōu)化教學內(nèi)容，科學設計工作任務，實現(xiàn)“在做中教，在做中學”的教、學、做一體化教學模式。在教師教學過程中，充分貫穿教、學、做一體化的教學思想。

（3）要建立全新的考核體系、按照“構(gòu)思—設計—實施—評價”的工作過程安排教學，做到“項目→任務→活動→教、學、做一體化”正確對待學生的能力形成、能力發(fā)展的科學過程，對學生成績的評定更加多維，更加客觀。

3.3 課程改革設計方案

3.3.1 課程設計理念與思路要實現(xiàn)教育思想的三個改變

（1）從以教師的傳授課本知識為主要課堂內(nèi)容的模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生能力培養(yǎng)為主要的課堂模式。

（2）從以教學重點是設計計算轉(zhuǎn)變?yōu)樘岣邔W生技術(shù)使用的能力的培養(yǎng)，把解決工作中遇到的實際問題的能力的培養(yǎng)樹立為教學的重點和難點。

3.3.2 整體設計方案把握以下原則

（1）基礎(chǔ)理論的學習應該多理解概念，以應用性構(gòu)建理論教學內(nèi)容體系，刪除陳舊、重復的知識塊，減少公式推導和運算技巧等方面的內(nèi)容，增加應用性知識；

（2）教學的目的是掌握被投入達到工作現(xiàn)場使用的技術(shù)為主。

（3）加大實踐教學比重，從過去的10%增大到現(xiàn)在的60%左右。

3.3.3 在課堂教學活動設計上要改革教學方法、手段

改革理論教學內(nèi)容，對課程進行綜合化與模塊化改革。制作虛擬制冷元器件、制冷循環(huán)系統(tǒng)運行原理仿真圖、動態(tài)電子教案等，這些素材可以便于多媒體教學、網(wǎng)絡教學的開展。

3.3.4 改革課程考核方法，利用計算機及設備進行成績評價

根據(jù)學生的特長及以后所要從事的工作，合理調(diào)配，盡量做到使學生能結(jié)合專業(yè)發(fā)揮其特長，從而為更好地適應工作崗位打下基礎(chǔ)。

3.4 教學環(huán)境與教學條件支持

3.4.1 良好的“教、學、做一體化”師資力量

我團隊擁有多位有多年教學經(jīng)驗的教師。

3.4.2 良好的“教、學、做一體化”教學環(huán)境

“客車電氣與空調(diào)實訓室”擁有“KLD40型客車空調(diào)機組”1 臺，冷凝器，壓縮機等設備可同時滿足學生“邊理解、邊動手”的需求。

3.4.3 網(wǎng)絡教學環(huán)境及資源

我院擁有多個多媒體教室、機房、移動投影設備，為實施本課程教學提供基礎(chǔ)保障。同時我專業(yè)《客車電氣裝置》課程已經(jīng)實現(xiàn)了教學做一體化改革，為《車輛空調(diào)裝置檢修與維護》一體化改革提供一定的支持。

3.5 教學手段與方法改革

（1）根據(jù)本專業(yè)工作現(xiàn)場專業(yè)項目能力要求將學習過程項目化，學習項目生產(chǎn)化。教會學生利用已經(jīng)學到的知識去解決在工作中可能遇到的具體問題，增強學生處理實際問題的能力。

（2）通過實驗、實習等教學環(huán)節(jié)的設計，讓學生感受到工作現(xiàn)場需要完成的任務。

（3）在教師示范教學的過程中，教師針對教學內(nèi)容中包含的知識點，技能點提出問題，學生通過小組討論學習的方式，得到問題的答案，教師再針對具體的案例進行分析，分析學生答案的正確與否，在這一系列的教學過程中，增強了學生學習的興趣。教師只是示范、引導、啟發(fā)。

（4）在進行現(xiàn)場教學、實習時，讓學生分成實習小組進行分工協(xié)作，共同完成實習任務。使學生既鞏固了知識，又培養(yǎng)了團隊意識和協(xié)作能力。

（5）在學生實訓的過程中，將學生分為不同的小組，在小組之間開展技能比賽，在競爭的氛圍中強化學生的學習熱情，比賽的成績作為學生實訓成績的一部分，鼓勵學生增加自身的團隊合作能力。

（6）教師將教學內(nèi)容分成多個模塊化的教學項目，每個小模塊又包含多個教學任務，按照任務驅(qū)動學生學習。

（7）在模塊化的教學過程中鼓勵學生自主學習，學生是學習的主體，教師是引導者。

3.6 相關(guān)教學文件及教材建設

3.6.1 教學計劃與標準

在原有的教學計劃、教學大綱基礎(chǔ)上，通過與企業(yè)的不斷溝通，征求教學指導委員會的意見和建議，不斷改進、完善和補充新的內(nèi)容，形成完備的人才培養(yǎng)方案和課程標準。

3.6.2 教材

加快教材建設，在原有的《車輛空調(diào)裝置檢修與維護》教材的基礎(chǔ)上，推陳出新，在修訂中按照人才培養(yǎng)的要求，突出人才培養(yǎng)模式和課程特色，打造出工學結(jié)合適合鐵道車輛技術(shù)專業(yè)的《車輛空調(diào)裝置檢修與維護》一體化教材。

3.6.3 教學設備

繼續(xù)引進或開發(fā)更多先進的教學軟件，以輔助教學，適應行業(yè)技術(shù)發(fā)展，以便于制定下一步課程改革安排。

3.6.4 配套教材開發(fā)

2021年7月-2022年7月

（1）特色。

①特色鮮明、結(jié)構(gòu)合理。適用于應用型高等技術(shù)人才培養(yǎng)：利于基礎(chǔ)理論知識的掌握、可以更大程度上提高學生對專業(yè)知識的掌握程度，提高學生增和素養(yǎng)。

②在實驗實訓的設計上，降低演示性實驗所占的比例，提高綜合性實驗的比例，在實驗的教學過程中，要重視實驗的驗證過程，教會學生該實驗實訓的操作方法，教會學生所應用到的儀器的使用方法。

③除實驗教學、生產(chǎn)實習外，還可為師生進行車輛空調(diào)裝置技術(shù)領(lǐng)域新技術(shù)的研究提供良好的平臺。

（2）創(chuàng)新點。

①學習內(nèi)容與工作現(xiàn)場相結(jié)合的教學模式的運行，保證在校學習的知識與實際工作中運用的知識具有的一致性。

②教師示范教學，可以提高學生的崗位適應能力。

(3)推廣應用價值。

①教學做一體化改革可以增強學生對今后所面對的崗位的適應程度。

②以就業(yè)為目標，以提升崗位職業(yè)素養(yǎng)為目標，突出實用性、實踐性和開放性；

③資源共享，利用率高。不僅適用于鐵道車輛技術(shù)專業(yè)，同時還適用于城市軌道交通車輛技術(shù)專業(yè)，鐵道機車車輛制造專業(yè)。可針對上述專業(yè)的相關(guān)課程開設實驗、實習、實訓。