“制冷原理及设备”教学改革探索与实践

【摘要】“制冷原理及设备”课程是能源与环境系统工程专业的一门专业特色课程。该课程既有深厚的专业理论基础知识，又有很强的工程应用。从教学大纲制定、教学组织与实施、实践教学环节等几方面对该课程的教学方法进行了探讨。实践表明，合适教材的选用、课堂教学以及实践教学的精心组织有利于学生对本课程的理解掌握。

【关键字】制冷课程；教学方法；实践教学

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097（2008）13―0062―03

“制冷原理及设备”是我校能源与环境系统工程专业现代人工环境及自动化专业方向的一门专业特色课程。作为专业主干课程，“制冷原理及设备”课程的地位十分重要[1]。

与其他专业课程不同的是，“制冷原理及设备”这门课程既要求学生有较扎实深厚的专业基础理论知识，它与工程热力学、传热学等专业基础知识紧密相关，同时它又与工程实践密切联系[2]。这就要求在教学中不仅要考虑学生对理论知识的理解和掌握，还应培养学生利用所学知识解决实际问题的能力，注重培养学生的分析能力、创新意识以及实践能力，因此教学上存在一定的难度。经过多年的教学实践和探索，对本课程的教学积累了一定的心得和体会。

一 教学大纲的制定及教材的选用

1 教学大纲的制定

教学大纲的制定必须与学校的定位及该专业的培养目标一致[1]。我校为地方工科大学，学校的办学定位是为地方经济发展与建设培养应用型人才。在制定制冷原理及设备课程的教学大纲时，充分考虑了专业方向和学校的办学定位，以培养学生的创新精神和提高学生的动手能力为教学目标。

考虑到本专业方向所涉及的制冷基本上属普冷范围，因此本课程以目前广泛使用的蒸气压缩式制冷循环为重点，比较全面地阐述了制冷技术的热力学基础、制冷剂与载冷剂、制冷循环的理论分析和计算、制冷设备结构特点及设计计算以及常用制冷装置等内容，同时为了让学生对整个制冷技术有较全面的了解，本课程中还简单叙述了其他制冷循环如吸收式制冷循环、压缩式气体制冷循环、气体涡流制冷、热电制冷、固体吸附制冷的一般原理。通过本课程的学习，使学生获得人工制冷的基本原理和循环特性的知识，掌握蒸汽压缩式制冷机的工作原理及热力计算方法，具有进行设计计算和分析研究的初步能力，掌握制冷换热器的结构特点及其计算方法，了解常用制冷剂的性质以及应用场合，对混合制冷剂的特性有一般了解，对制冷系统的辅助设备及制冷装置有一般了解，为今后进行课程设计及实习环节打下坚实的理论基础，也为其他专业课程的学习做好准备。

2 教材的选用

在教材的选用上，本课程以满足教学大纲所规定的教学内容为依据，同时考虑了先进性和实用性。目前制冷教材很多，较具代表性的教材有：吴业正教授主编的《制冷原理与设备》、韩宝琦教授主编的《制冷空调原理及应用》、王如竹教授主编的《制冷原理与技术》、郑贤德教授主编的《制冷原理与装置》以及贺俊杰教授主编的《制冷技术》等。原先选用的是吴业正教授主编的《制冷原理与设备》，该教材的内容基本满足教学大纲的要求，适合普通本科院校的教学需求，但缺少对制冷的应用即制冷装置的介绍。上海交通大学王如竹教授主编的《制冷原理与技术》注重对目前最新的制冷技术的介绍，可以使学生了解专业发展的前沿但缺少对制冷设备和装置的介绍，比较适合重点大学的本科生和研究生教学。经过综合考虑，最后选用了郑贤德教授主编的《制冷原理与装置》为本课程的教材，而其他几本书则作为课程的主要参考书，提供给学生课后选读。

3 习题库的编写

由于本课程是专业课程，因此目前出版的大部分教材上各章节后都缺乏相应的习题和思考题，而做习题是学生学习完相应知识后检验自己掌握程度，巩固所学知识、培养学生分析问题解决问题能力必不可少的环节。为了方便教学，本教研室经过几任授课教师的多年的积累，着手编写了制冷原理学习指导及习题集，供学生学习参考。

二 课堂教学的组织

1 激发学生的学习兴趣

兴趣是学习最大的动力[3]。在开展教学活动前，首先要激发学生学习的兴趣。所以第一次讲课很重要，通过列举生活中与制冷有关的相关现象，引起学生的学习兴趣。还可以提出一些问题让学生思考，比如市场上有些厂家提出“无氟冰箱”的概念，引导学生思考为什么要提出这个概念，这个概念是否准确？另外空调为什么会滴水？空调管道为什么要保温？将一台开着门的冰箱放在一个封闭的房间内通电运行，房间温度会升高还是降低？通过提问，激发学生的兴趣，引导学生思考。然后告诉学生答案在哪个章节里，引导学生在学习相关知识时注意思考，寻找问题的答案。这样一来，为后续章节的深入学习做好了铺垫。

2 温故而知新

由于制冷原理与工程热力学、传热学等专业基础知识紧密相关，为使学生更好地掌握本课程，在讲述原理前，首先为学生回顾相关的专业基础知识，使学生温故而知新。如讲述制冷循环前，首先让学生复习相关的热力学知识；在讲述制冷换热器前，先复习相关的传热学知识，这对学生理解和掌握本课程很有帮助。

3 课件的组织和应用

制冷设备和装置涉及到许多实物。为了让学生了解这些实物的结构，原先都是采用挂图。有了多媒体课件，就方便多了。采用多媒体教学是目前各高校积极推进教学改革的一个重要内容，其特点是能够将一些在传统教学手段下很难表达的教学内容或无法观察到的现象形象生动地显示出来，内容直观，且信息量大，能在很大程度上调动学生的学习积极性。通过播放实物照片及影象资料，可以让学生直观地了解制冷设备的结构和原理，有助于学生的理解。对于制冷循环及工质流程，则通过播放Flas，可以使学生更直观地掌握相关原理。

4 与学生的互动

传统的教学总是以教师的授课为主，学生坐在下面被动地听课，有时这样的教学效果不甚理想，学生缺乏热情。在我们的教学中，尝试了让学生主讲个别章节的做法，让学生变被动为主动。在上一次课程快结束时，布置学生预习下一节课的有关知识，而在下次课上，则让学生先上讲台讲解。待学生讲解结束后，对他的讲解进行点评，指出学生未讲解清楚的知识点，帮助他纠正有些错误的理解。试行效果还不错，学生也很有兴趣，课堂气氛活跃，对学生理解和掌握知识很有帮助。

5 课堂讨论

有效的课堂讨论有利于巩固学生学到的知识，并将知识融会贯通。可以结合生活中实际的例子、教师的科研经历，开展课堂讨论。如在学习完单级蒸气压缩式制冷循环这一章节后，首先让学生分析第一堂课上提出的问题，即将一台开着门的冰箱放在一个封闭的房间内通电运行，房间温度会升高还是降低？然后让学生分析同一台冰箱的电耗是夏天高还是冬天高？夏天在相同制冷量的情况下，是冰箱的能耗大，还是空调的能耗大？通过学习，学生有了一定的理论知识，再加上他们对于这些实际问题非常感兴趣，因此讨论很热烈，这样有助于培养学生运用理论知识分析实际问题的能力。

另外结合科研中曾经接触过的低温余热利用的案例，在学习完相关知识后，可以让学生对案例进行分析，自行设计热泵循环。学生们对这些分析讨论兴趣很大，强化了学习效果。

6 自主学习

制冷在近十余年来得到了飞速发展，制冷空调技术和产品日新月异。新型热力循环得到了应用、新型制冷压缩机得到了发展。而教材由于受出版时间的限制，不能充分反映这些新进展。为此在教学快结束时，为学生布置了作业，要求学生上网查找相关制冷新技术、新产品，并专门在课堂教学中用一个教学单元的时间，让学生做汇报讲演。这一方面促进了学生自主学习的能力，同时提高了学生查找资料、组织素材、汇报讲演的能力，又让学生接触了解了与本课程有关的更多的新知识，对提升学生的创新能力也很有帮助。学生对于这种汇报讲演的形式积极性很高，纷纷编写了PPT，还互相比较，取长补短。

三 实践教学的组织与实施

实践性教学是学生深入领会知识，巩固课堂所学知识、培养学生基本技能和创新能力的主要途径，是提高学生实际操作技能以及分析问题和解决问题能力所必需的教学环节。本课程的实践教学由三部分组成：课内实验、专业综合实验、实习。

1 课内实验教程

本课程内设置了两学时的课内实验：制冷压缩机性能实验。通过实验，让学生了解单级蒸汽压缩制冷机试验系统和制冷机的运行操作，了解和掌握制冷压缩机制冷量和性能系数的测定方法，掌握制冷压缩机主要性能参数测试仪表的使用方法，强化学生对于单级压缩蒸气制冷循环知识点的掌握。

2 专业综合实验

在教学计划中，安排了为期一周的专业综合实验，实验涉及的专业理论课有流体力学、传热学、流体输配管网、热质交换原理及设备、空气调节、供热工程、清洁燃烧技术、制冷原理及设备、暖通空调、热工自动控制系统、热工测试技术等。开设专业综合实验课程，可以给学生提供一个实践平台，在这个不同于理论教学的平台上，可以充分发挥学生的想象力和创造力，通过开放的综合性实验，激发学生更积极主动的求知欲，提高学生的创新能力。其中与本课程有关的实验有三个：制冷制热智能实训、变频空调实训、变频空调制冷制热实训。这三个实验装置将冰箱、空调内部设备、系统流程及其电路可视化地展示出来，从而使学生可全面了解和掌握空调及电冰箱的热力系统结构流程及工作原理，了解空调及电冰箱的电气控制原理，掌握空调及电冰箱的常见故障及排除方法，提高学生的动手能力。在专业综合实验周内我们采取了开放式实验教学形式，给学生提供一个充分开放和自由的实验环境，在教师有限的指导下由学生自己自觉地学习相关知识，自己去设计实验内容，自己去完成某一个具体的项目或任务。从而激发学生学习的主动性，充分发挥他们的想象力和创造力。

3 实习

在教学计划中安排了认识实习和生产实习两个实习环节。认识实习是在学生学习完基础课程、进入专业课学习前开展的，主要是通过参观实习，对所要学习的专业课程及其应用场合有大概的了解，从而提升学生学习专业课的兴趣。与本课程有关的认识实习是参观冷库或建筑大楼的制冷机房。而生产实习则安排在学习完专业课程后进行。我们组织学生参加制冷、空调中级工的考证实习，使学生对制冷的基本原理和应用有了更深入的理解和掌握。

四 结语

通过几年的教学实践后，发现从教学大纲制定、教学组织与实施、实践教学环节等几方面精心准备，对提高教学质量很有帮助。尤其是组织课堂讨论、让学生自主学习、专业综合实验等教改项目收效很大。本文仅仅是平时教学过程中的一些体会，如何更好地上好制冷原理及设备这门课程，并提炼出具有自身特色的教学方法还需要进行不断地探索与实践。

参考文献

[1] 张超,白静,孙昆峰.“制冷原理与设备”教学改革探索[J].决策探索,2007,(6B):38-39.

[2] 马爱华,郭永辉.素质教育在《制冷技术》教学中的应用[J].制冷与空调,2005,(2):82-83,11.

[3] 徐仁.《制冷与空调装置》课程的教学方法[J].机械职业教育,2004,(10):8-9.