“空气调节用制冷技术”教学改革探索与实践

摘要:本文结合“空气调节用制冷技术”课程,从改进教学方法,加强实践实习教学环节等方面,对学生实践和综合运用能力的培养和提高做了有益的探索。

关键词:多媒体技术;实践教学;形象对比法;网络教学平台

作者简介:宋桂梅(1976-),女,山西大同人,山东科技大学土建学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:制冷与空调;亓玉栋(1976-),女,山东莱芜人,山东科技大学土建学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:制冷空调、矿井通风。(山东 青岛 266510)

基金项目:本文系2009年山东科技大学教育教学研究“群星计划”项目(项目编号:qx0902059)的研究成果。

“空气调节用制冷技术”是建筑环境与设备工程专业的主干专业课程,是一门实践性和理论性都很强的专业技术课程。该课程理论讲授36学时,课程设计时间为一周。为了适应社会对应用型合格人才的需求,我们在教学中特别注重理论联系实际,改进教学方法,提高教学效果,通过多种途径对培养和提高学生的实践技能做了有益的探索。

一、多媒体技术在教学中的应用[1]

“空气调节用制冷技术”课程最突出的特点之一是设备结构图和管路配置图比较多。在传统的教学过程中,教师多是在黑板上画图,或者利用挂图、模型等教学工具。特别是在讲述各种设备的结构和原理时,需要大量的挂图,不仅费时费力,而且呆板枯燥,对于那些没有实际生产经历且想象力较弱的学生来说,再努力描述也不够生动直观,学生觉得枯燥无味,从而直接影响学生的学习积极性,往往难以达到良好的教学效果。

多媒体技术是指采用计算机交互式综合处理文本、图形、图像、动画和声音等多种媒体信息的一种新技术。在教学过程中积极利用多媒体教学手段,可以将图形、文字、声音、动画等融为一体,使抽象的概念具体化,复杂问题简单化,繁琐内容精练化,实际问题形象化,便于学生接受和理解。大大提高了课堂教学的生动性,激发了学生的学习热情。

建筑环境与设备工程系于2004年从北京东方仿真公司引进了一套完整的专业仿真模拟软件,在结合其他院校精品课程网站的基础上,制作了《空气调节用制冷技术》多媒体教学课件。在课件中加入以下内容:(1)大量的实物图片,比如,制冷设备及部件、制冷机房的布置等图片,可以使学生对实物有一定的感性认识;(2)大量的二维和三维动画,使学生加深对制冷工作原理以及工作过程的认识和理解,激发学习兴趣;(3)视频录像,如压缩机的拆装、国内制冷空调企业的介绍等。

在讲解制冷的热力学原理一章时,涉及的热力学知识较多,理论性较强,教师在黑板前的讲解很难让学生透彻地理解和掌握本部分内容。利用多媒体课件中的动画,形象动态展示蒸气压缩式制冷工作过程中制冷剂的流动方向及状态变化,热量的传递过程,解决在传统教学中遇到的难题。动画不仅能展示单级蒸气压缩式制冷循环,对于更复杂的多级蒸气压缩式制冷循环同样能形象地展示,相比传统教学具有巨大的优势,在帮助学生理解这些知识的过程中起到了很好的作用。

在换热设备、压缩机、节流机构和辅助设备等章节讲授过程中,传统的教学方法对蒸发器、冷凝器、调节阀等设备的结构图和工作过程难以用语言描述清楚,利用多媒体的图形和动画展示,可以使学生直观地了解设备中的每一部分构造、结构特点及工作的过程。

多媒体教学技术不仅改变了教学手段,丰富了教学方法,提高了教学效果,同时推动了教学思想、教学内容、教学过程、教学方式以及课堂教学结构的变革。

二、实践教学与理论相结合

实践教学环节是学生由理论到实践的再认识过程,是培养学生主动正确地运用理论知识解决复杂实际问题能力的重要环节,抓好这一环节是提高学生工程能力的关键。“空气调节用制冷技术”课程实践教学环节包括实验、课程设计、实习3种形式,实践教学内容是理论教学内容的有益补充和验证。

1.实验环节

实验课是教学环节的重要组成部分,其直观性、操作性以及学生在实验中的主动性、探索性、创造性是课堂讲授无法比拟的。为真正达到实验课的目的,还应加强实验室建设,及时更新和维护实验设备和仪器仪表。这样才能使学生在有限的实验课学时内,真正获得培养动手能力,提高观察、分析、解决问题能力的机会。[2]

2006年山东科技大学为了迎接本科教学评估,投入大量资金购买了新的实验设备,增加了电冰箱制冷系统、压缩机制冷系统等新实验设备,使学生对制冷系统各部件的结构、功能及基本原理有一个直观的认识。另外,将原教学大纲安排的部分认识演示性实验改为综合性实验。其中“蒸气压缩式制冷系统的性能测定”是完全模仿式验证性实验,实验过程中需要测定制冷机组蒸发温度、冷凝温度、压缩机吸气温度、冷冻水和冷却水进出口流量及温度,通过计算即可得到压缩机制冷量;测定压缩机电流和电压,即可得到压缩机耗功率,然后进行压缩机性能分析。分析工况改变对制冷性能产生的影响,寻找消弱不利影响的方法,并在实验中加以验证,为学生进行探索性和创造性思考和研究提供了平台。

2.现场实习环节

“空气调节用制冷技术”的实践性非常强,不少学生不能清晰、准确地掌握具体的制冷设备结构、制冷系统的构成、管路系统等内容。在学习该课程之前,先安排学生进行认识实习。认识实习是学生明确专业培养方向、行业状况的重要一环,是培养学生专业认同感的有效环节,对日后课程的学习很有帮助。目前,我们主要以海尔、海信作为认识实习基地,带领学生参观海尔、海信生产车间,了解工艺流程,了解企业发展理念及最新的空调制冷产品开发。通过认识实习,引导学生将专业知识与工程实际联系起来,激发其学习的兴趣和信心。

专业认识实习对增强学生的感性认识有一定的帮助,但对深入学习仍显不够,还需进一步强化学生的感性认识。我们部分章节的讲解采用现场教学。利用青岛机电工程培训中心的设备讲解制冷空调设备的结构及工作原理;让学生亲自动手拆装制冷压缩机,深入理解压缩机的工作原理及故障排除。在制冷机房内对照实物讲解空调制冷系统、管路系统的构成,收到了良好的教学效果。

3.课程设计环节

课程设计是在本课程的讲解结束后,运用本课程的知识,进行为期一周的制冷机房设计。通过拟定制冷工艺设计方案和初步的施工设计,让学生掌握具体实践与理论相结合的方法,使学生熟悉有关制冷工艺设计的标准、规范等并在设计中培养独立思考和解决问题的能力。

目前,课程设计要求学生在一周的时间内完成课题理解、冷负荷计算、设备选型、机房布置、绘制图纸以及编写设计计算说明书等任务,由于时间短,任务量较大,有一部分学生完成设计有一定困难。为此我们编写了《课程设计指导书》,并将设计题目提前发给学生,让他们提早准备参考资料,同时为学生联系了专用的设计教室,加大对学生的辅导量并进行网上答疑。此外,该环节也培养了学生的计算机应用能力,如熟练运用AutoCAD及一些专业设计软件绘制图纸,提高了学生系统工程设计的能力。

三、其他教学方法的应用

1.形象对比法

在课堂教学过程中,为了提高学生对制冷循环和设备的深入理解,可与日常生活中比较容易理解的事物对比,从而加深学生对制冷原理和设备的理解。比如,讲制冷中的热泵装置,可与水泵进行对比,水泵可以使水从低处流向高处,热泵可以使热量从低位热源流向高位热源。在讲解压缩机作用与结构时可以类比人体心脏的作用与工作原理,[3]使学生很容易理解压缩机的作用是压缩和输送制冷剂形成循环,就如同心脏是压缩和输送血液形成循环一样,进而也就理解了压缩机的结构组成等知识。在讲解制冷循环时,可与人体的血液循环进行对比。通过对比讲解,学生在学习专业知识时既能集中注意力,又容易接受,且印象深刻。

2.活跃课堂气氛,加强互动

传统填鸭式的教学方法对于教师来讲效率很高,授课内容很充实,但是学生理解的知识会很有限,很难发挥学生的主体作用,不能充分调动学生的学习积极性和创造性。因此,我们一改以往满堂灌的方式,开展了交互式、启发式教学改革。在教学中,教师精心设计教学过程,设计一些问题,以问答或自问自答的形式,留一些时间和空间,让学生自己去理解、思考和想象。比如在讲解热泵空调时,为了说明热泵的工作原理,教师设问“在一个密闭的房间,放置了一台开着门的冰箱,经过一段时间后,房间内的温度会如何变化?”有人说温度会降低,有人说温度会升高。在说明问题以后,进一步提问是否可以利用制冷装置进行采暖加热呢?如果可以,一台热泵空调,夏天是按制冷循环工作,而冬天要想实现采暖,室内机组肯定是冷凝器,但空调机组室内外装置没有进行变化移动,如何实现蒸发器和冷凝器对换?这样“问答式”教学能促进学生思考,有利于师生间互动,有利于学生理解、深化、拓宽所学内容。

此外,在讲解制冷机房设计时,结合清华大学建筑节能中心节能改造工程实例边讲边讨论,让学生思考采取什么样的措施可以节能,为什么这样做?活跃课堂气氛,引导学生发散思维,激发其学习主动性。采用讨论的方法,使学生能够多角度、多视点、较全面地理解设计内涵,提高学生的思辨能力,增加学生间和师生间的交流。

3.网络教学平台的应用

由于专业培养目标的调整,专业课的学时普遍进行了压缩。专业课学时的压缩,给课堂教学带来了很大的压力,教师要想在规定的时间内完成教学大纲规定的教学内容,就必须加快讲课节奏,删减授课内容。这就导致课堂上信息量减少,教师与学生交流减少。学生普遍反映与老师沟通交流太少,部分课程讲授内容无法满足考研要求的广度。因此,我们结合现代计算机技术和网络的发展,引入了网络教学平台。

“空气调节用制冷技术”课程在学校的网络资源中开设有“网络教学课堂”,及时地把课堂上所用到的多媒体课件及教学大纲放到“网络教学课堂”中,方便学生课后笔记的整理和以后的复习。在“网络教学课堂”中还开辟有BBS,通过BBS,教师可以了解学生对这门课程的理解与疑问,可以有针对性地给予解答和辅导。学生也可以在教师的指导下开展讨论,这种讨论可以成为课堂教学的补充,尤其在课堂教学的学时比较紧张时,更显出其优越性。及时了解学生的所学所想,实现真正无障碍的师生互动,同时在BBS上建立本专业的最新进展及学科前沿跟踪,引发学生对本专业的学习兴趣;建立不同方向和课程的专业探讨话题,及时回答学生疑问。

四、结束语

经过近几年的教学改革与实践,“空气调节用制冷技术”课程教学效果良好,学生的学习兴趣浓厚,学到了最新制冷空调专业知识,动手操作技能有了很大提高,综合素质明显提高。

参考文献:

[1]马瑞华.现代化教学手段在制冷原理与设备课程中的应用[J].内江科技,2008,(11):129-129.

[2]毕明华,凌勋.《制冷工艺设计》课程教学改革的思考[J].桂林航天工业高等专业学校学报,2008,(1):19-21.

[3]闫师杰,梁丽雅.《冷库建造与制冷技术》课程教学中加强实践技能培养的探索[J].山西农业大学学报,2005,(4):5-7.

(责任编辑:麻剑飞)

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