制冷空調(diào)綜合實(shí)驗(yàn)課程改革及效果分析
一、前言
目標(biāo)是行動(dòng)的指南，是行動(dòng)所要得到的預(yù)期結(jié)果。目標(biāo)牽引式教學(xué)多應(yīng)用于大學(xué)生的學(xué)業(yè)規(guī)劃。知識學(xué)習(xí)技巧是國內(nèi)教學(xué)一直強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)，在這種導(dǎo)向下，教學(xué)的目的在于讓學(xué)生牢固地掌握課程的基本概念和理論，而將學(xué)生問題解決技巧能力的培養(yǎng)放在了次要位置。實(shí)驗(yàn)課就是要讓學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合，更好地理解和掌握所學(xué)的知識，通過實(shí)踐鍛煉動(dòng)手能力，掌握操作步驟和方法。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，就要針對具體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一系列的設(shè)計(jì)，使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌剡M(jìn)行并達(dá)到預(yù)期的效果。近幾年來，隨著教學(xué)改革的深入、學(xué)科建設(shè)的進(jìn)行和課程體系的調(diào)整，如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性，提高教學(xué)質(zhì)量，是筆者一直研究的內(nèi)容。
二、制冷空調(diào)綜合實(shí)驗(yàn)課程改革目標(biāo)
根據(jù)學(xué)校的辦學(xué)定位，能源與動(dòng)力工程專業(yè)主要培養(yǎng)以熱工、力學(xué)和機(jī)械科學(xué)理論為基礎(chǔ)，具備能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化、利用與動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)基本理論和應(yīng)用技術(shù)，具備節(jié)能減排理念，能在工業(yè)、國防、民用等領(lǐng)域從事制冷及低溫工程、空調(diào)工程設(shè)計(jì)，制冷空調(diào)系統(tǒng)安裝、運(yùn)行管理、實(shí)驗(yàn)研究，以及制冷空調(diào)機(jī)器設(shè)備的研制、開發(fā)、營銷等工作的高級應(yīng)用型人才。
制冷空調(diào)綜合實(shí)驗(yàn)是能源與動(dòng)力工程專業(yè)的專業(yè)課，屬于必修課程，2學(xué)分，64學(xué)時(shí)，現(xiàn)面向大學(xué)能源與動(dòng)力工程四年級（第七學(xué)期）開設(shè)。授課對象為能源與動(dòng)力工程專業(yè)本科學(xué)生，需要先修課程包括工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、制冷原理與設(shè)備以及制冷壓縮機(jī)等課程。根據(jù)課程目標(biāo)和課程內(nèi)容，自編《制冷空調(diào)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》，授課人數(shù)每年50余人，課程資源有較多積累，包括實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、教學(xué)大綱等。
三、目標(biāo)牽引式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
設(shè)置學(xué)生期望的目標(biāo)作為引導(dǎo)，通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)過程，逐步達(dá)到學(xué)生的目標(biāo)，以提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課程動(dòng)手的積極性和創(chuàng)新性意識。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)背景：此次實(shí)驗(yàn)的對象是大四學(xué)生，理論課已全部結(jié)束，也進(jìn)行過課程實(shí)習(xí)，本次制冷空調(diào)綜合實(shí)驗(yàn)是他們在校期間的最后一次實(shí)驗(yàn)。本次實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室有三次分實(shí)驗(yàn)：
1.小型制冷裝置安裝工程中常用材料和工具的認(rèn)識與使用；
2.小型制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理分析，電路的組成分析；
3.自己動(dòng)手設(shè)計(jì)、組裝一個(gè)小型制冷裝置，并完成控制下的制冷運(yùn)行。
設(shè)計(jì)宗旨在完成本次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，把學(xué)生學(xué)過的知識和實(shí)際生產(chǎn)中的知識盡量多地融匯進(jìn)來，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中得到一次加深和貫通。據(jù)此，設(shè)計(jì)三方面實(shí)驗(yàn)：
1.在“小型制冷裝置安裝工程中常用材料和工具的認(rèn)識與使用”實(shí)驗(yàn)中，聯(lián)系大型制冷系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)和安裝；
2.在“小型制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理分析，電路的組成分析”實(shí)驗(yàn)中，聯(lián)系大型系統(tǒng)中設(shè)備的設(shè)置、設(shè)置依據(jù)、作用、工作原理，包括電路的設(shè)置和原理；
3.在“自己動(dòng)手設(shè)計(jì)、組裝一個(gè)小型制冷裝置，并完成控制下的制冷運(yùn)行”實(shí)驗(yàn)中，聯(lián)系大型制冷系統(tǒng)中設(shè)備的安裝、檢漏、排污、充注制冷劑，試運(yùn)行和調(diào)試運(yùn)行。
實(shí)驗(yàn)動(dòng)員常規(guī)的：實(shí)驗(yàn)的安排、目的、紀(jì)律要求、注意事項(xiàng)等。
特別告知：總結(jié)以前幾屆學(xué)生在本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)效果，將學(xué)生感興趣和想掌握的知識設(shè)置為目標(biāo)，并在實(shí)驗(yàn)開始前告知他們，以充分調(diào)動(dòng)其積極性。
目標(biāo)牽引1：（學(xué)生對于能聯(lián)系今后工作中實(shí)際情況的知識是十分關(guān)心的，也是很想了解和掌握的）告知學(xué)生，將在每個(gè)分實(shí)驗(yàn)中都會聯(lián)系大型制冷系統(tǒng)的實(shí)際情況，添加相關(guān)知識進(jìn)行講解和提問。
目標(biāo)牽引2：（學(xué)生雖然理論知識都學(xué)完了，成套設(shè)備也見過，但對自己動(dòng)手組裝制冷系統(tǒng)并且運(yùn)行還是很不自信，也是很期待的。在這個(gè)目標(biāo)的牽引下，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中會非常積極、主動(dòng)）告知學(xué)生，本次實(shí)驗(yàn)由三個(gè)分實(shí)驗(yàn)組成，其中的第三個(gè)分實(shí)驗(yàn)“自己動(dòng)手設(shè)計(jì)、組裝一個(gè)小型制冷裝置，并完成控制下的制冷運(yùn)行”，是在前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，如果前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)做不好，第三個(gè)實(shí)驗(yàn)將很難完成。強(qiáng)調(diào)能力的培養(yǎng)，在實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生有意識地培養(yǎng)觀察問題的能力、分析問題的能力、解決問題的能力、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)（包括他人的）的能力、理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，這在今后的工作和生活中都是非常重要的。
實(shí)驗(yàn)進(jìn)行第一個(gè)實(shí)驗(yàn)主要是管道的安裝，所以從大型制冷系統(tǒng)安裝公司的資質(zhì)開始，簡述安裝資質(zhì)的取得條件、安裝過程中從材料到施工工藝的質(zhì)量保證措施、質(zhì)量檢測部門對工程質(zhì)量的測評。然后用啟發(fā)的方式，提出一個(gè)問題，讓全體學(xué)生共同回答，教師進(jìn)行評判講解，再提下一個(gè)問題，比如管道的材料、連接方式，有些管道連接的位置關(guān)系等。接下來將小型制冷裝置中管道所用材料、連接方式、加工方法與之對比，找出異同點(diǎn)，然后進(jìn)行工具的認(rèn)識和使用方法的講解、示范；演示完畢，在密切關(guān)注下，讓學(xué)生自己動(dòng)手操作，以及時(shí)糾正操作錯(cuò)誤和避免事故的發(fā)生。在管道的連接操作中，同樣的操作過程，每個(gè)學(xué)生之間、同一個(gè)學(xué)生的兩次操作之間，都會由于掌握的分寸、力度、火候的不同，而影響連接的質(zhì)量。因此，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中就強(qiáng)調(diào)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)（包括他人的），找出影響連接質(zhì)量的原因。
第二個(gè)實(shí)驗(yàn)主要是通過對小型制冷系統(tǒng)的觀察和分析，弄懂小型制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備了三種不同型號的空調(diào)器，分別是單冷（KF）型電源220V、冷熱（KFR）型電源220V、冷熱電輔（KFRD）型電源380V。由于空調(diào)器內(nèi)空間狹小，管道設(shè)備布置緊湊，實(shí)驗(yàn)開始前就告知學(xué)生，實(shí)驗(yàn)過程中不要放過任何細(xì)節(jié)，拆卸過程中也是如此，尤其是塑料構(gòu)件，一定不能強(qiáng)拆，以免造成斷裂損壞。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也鍛煉學(xué)生的觀察能力和分析能力。接下來實(shí)驗(yàn)按步進(jìn)行，先拆卸，再觀察分析，過一段時(shí)間讓學(xué)生對照實(shí)物指出制冷系統(tǒng)的組成和各組件的特點(diǎn)，如發(fā)現(xiàn)有遺漏，不給指出，再次強(qiáng)調(diào)不要放過任何細(xì)節(jié)，讓其繼續(xù)觀察分析。
對于電路也是如此進(jìn)行。待他們能夠完整走完一個(gè)循環(huán)，再進(jìn)行講解。幾次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)他們對實(shí)際電路的認(rèn)知幾近空白，講解電路比講解制冷系統(tǒng)都花費(fèi)時(shí)間。此型號的講解完畢，讓學(xué)生觀察另外兩種型號，找出不同點(diǎn)并分析，再給學(xué)生進(jìn)行講解。最后結(jié)合小型裝置中的設(shè)備設(shè)置，聯(lián)系到大型系統(tǒng)中，并提問講解每個(gè)設(shè)備設(shè)置的依據(jù)、工作原理、正確的工作狀態(tài)和具體的操作。
第三個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，結(jié)合第二個(gè)分實(shí)驗(yàn)中對小型制冷裝置的學(xué)習(xí)和分析，以組為單位設(shè)計(jì)自己想組裝的制冷系統(tǒng)和電路。任務(wù)下達(dá)后，各組根據(jù)自己的設(shè)計(jì)找教師領(lǐng)取所需的設(shè)備和元器件。組裝過程中教師發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤和不合理的地方，讓學(xué)生分析并改正。組裝完成后，教師檢查通過，才能進(jìn)行充壓檢漏，抽真空，設(shè)定控制參數(shù)，充注制冷劑運(yùn)行；然后講述大型系統(tǒng)打壓檢漏、排污、保壓、抽真空、充注制冷劑、單機(jī)空載試運(yùn)行、負(fù)荷試運(yùn)行，
整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行的過程、方法。
四、目標(biāo)牽引式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革效果分析
開展了幾次這種目標(biāo)牽引式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，都收到好于預(yù)期的效果，具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。
1.在聯(lián)系實(shí)際大型制冷系統(tǒng)知識方面，以前學(xué)生都認(rèn)為是教師即興插入的話題，雖然感興趣，但只是想聽，提問他們時(shí)，有些學(xué)生也懶得動(dòng)腦，引不起足夠的重視，所以應(yīng)者寥寥，給他們講了，腦子里也不會留下深刻的印象�，F(xiàn)在學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)中安排了這方面的內(nèi)容，表現(xiàn)出的是期待，肯定頭腦里也有所準(zhǔn)備，這就好比是提前進(jìn)行了預(yù)熱，甚至有些學(xué)生準(zhǔn)備好了問題。
如有一次一個(gè)學(xué)生把參觀時(shí)未搞明白的問題提了出來：虹吸罐怎么有一根較粗的管道接到冷凝器的進(jìn)氣管上了？他這一提問，其他學(xué)生立即進(jìn)入回想和思考當(dāng)中，此時(shí)把問題交給全體學(xué)生來回答，一舉多得：一是讓他們回顧了參觀時(shí)的情景，加深了印象；二是考查了他們參觀時(shí)的觀察能力（有很多學(xué)生沒有發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題）；三是讓他們對虹吸罐這一設(shè)備的作用和結(jié)構(gòu)進(jìn)行一次復(fù)習(xí)。最后，教師再進(jìn)行總結(jié)、講解。在這種氣氛下，學(xué)生全部精力都投入到聽講和對問題的分析與思考當(dāng)中。
2.在“小型制冷裝置安裝工程中常用材料和工具的認(rèn)識與使用”實(shí)驗(yàn)中，以前在教師講解完工具的構(gòu)造、用途、使用方法并演示之后，大部分學(xué)生親自操作一兩次之后，就好像完成了任務(wù)，特別是接頭的制作和焊接實(shí)驗(yàn)，不注重質(zhì)量，僅僅是做了。現(xiàn)在同樣在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，他們知道第三個(gè)實(shí)驗(yàn)要用到這些技能，同樣是接頭的制作和焊接實(shí)驗(yàn)，會為了做到更好而不厭其煩地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、重新制作，直到自己滿意為止。
3.在“小型制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理分析，電路的組成分析”實(shí)驗(yàn)中，以前，學(xué)生將空調(diào)器拆完后，就等教師講解，
只有少數(shù)幾個(gè)學(xué)生能遵照實(shí)驗(yàn)的安排對制冷系統(tǒng)進(jìn)行觀察、分析，基本上無人探討實(shí)際電路。現(xiàn)在的學(xué)生知道，后面的實(shí)驗(yàn)要自己設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)和電路，都能夠積極地投入其中。鑒于這不同的學(xué)習(xí)態(tài)度，實(shí)驗(yàn)效果也就不可同日而語了。
4.在“自己動(dòng)手設(shè)計(jì)、組裝一個(gè)小型制冷裝置，并完成控制下的制冷運(yùn)行實(shí)驗(yàn)”中，以前是學(xué)生在教師指導(dǎo)下進(jìn)行，現(xiàn)在是自己設(shè)計(jì)、組裝，教師只是檢查其正確與否。當(dāng)他們制作的制冷系統(tǒng)在自己連接的控制電路控制下正常運(yùn)行時(shí)，學(xué)生每每爆發(fā)出發(fā)自內(nèi)心的歡呼，這是對目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的勝利的歡呼！也說明這個(gè)目標(biāo)的設(shè)置是成功的。
五、結(jié)語
實(shí)驗(yàn)的圓滿成功，與學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出的認(rèn)真、主動(dòng)、積極分不開。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不僅能認(rèn)真地聽講，而且能主動(dòng)地提出問題，與教師形成了良好的互動(dòng)。這樣的教學(xué)調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、思維的活躍性，拓展了思維空間。通過前后對照，證明實(shí)驗(yàn)中采取目標(biāo)牽引方式，確能提高學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和實(shí)驗(yàn)效率。
針對目標(biāo)牽引式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革總結(jié)有三個(gè)方面：
1）分析學(xué)生的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)；2）將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以學(xué)生感興趣的方式（在這里就是理論與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合）融于實(shí)驗(yàn)；3）設(shè)置學(xué)生期望的目標(biāo)作為引導(dǎo)，使他們有一個(gè)努力的方向。
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