吳學(xué)紅　尹亞領(lǐng)　趙 敏　龔　毅　呂彥力鄭州輕工業(yè)學(xué)院能源與動(dòng)力工程學(xué)院　河南鄭州　450002

案例教學(xué)模式在能源動(dòng)力工程專業(yè)課程綜合改革中的應(yīng)用與實(shí)踐

吳學(xué)紅尹亞領(lǐng)趙 敏龔毅呂彥力
鄭州輕工業(yè)學(xué)院能源與動(dòng)力工程學(xué)院河南鄭州450002

以我校能源與動(dòng)力工程專業(yè)(制冷與低溫工程方向)教學(xué)中的一門重要的專業(yè)課程——空調(diào)設(shè)計(jì)為例，將新型制冷技術(shù)及設(shè)備在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用以案例教學(xué)方式或以專題講座的形式構(gòu)建到教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)這類的教學(xué)方式和方法增加了學(xué)生對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要求以及應(yīng)用范圍有了深入的了解，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂教學(xué)效果。關(guān)鍵詞：案例教學(xué)；專業(yè)綜合改革；實(shí)踐教學(xué)；制冷設(shè)備

目前本科院校的教學(xué)環(huán)節(jié)基本相同，特別是一些普通本科院校的教學(xué)環(huán)節(jié)與重點(diǎn)大學(xué)基本相同，使得一些特色較為鮮明學(xué)校失去辦學(xué)特色。追求研究型大學(xué)的培養(yǎng)模式，造成現(xiàn)在的工科學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)踐操作能力較差，不能適應(yīng)企業(yè)用人需求。因此，近些年教育部針對(duì)該情況，開展了系列的質(zhì)量工程項(xiàng)目，如精品課程、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、國(guó)家精品資源共享課程、特色專業(yè)以及“卓越工程師”計(jì)劃等。主要目的提升學(xué)生的多方面的能力，如綜合素養(yǎng)、知識(shí)應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力等。根據(jù)國(guó)家《中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》的精神，要以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求、培養(yǎng)高層次應(yīng)用型技術(shù)人才為目標(biāo)，按照高校分類管理、分類指導(dǎo)的原則，試點(diǎn)推動(dòng)一批辦學(xué)定位準(zhǔn)確、辦學(xué)思路清晰、專業(yè)建設(shè)特色鮮明、具備相應(yīng)辦學(xué)條件、能夠積極為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供科技創(chuàng)新和人才支撐服務(wù)的專業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。主要目的是推進(jìn)高校教育教學(xué)改革、提高教育教學(xué)質(zhì)量，結(jié)合學(xué)校辦學(xué)定位及學(xué)科特色，明確專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和建設(shè)重點(diǎn)，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，通過(guò)自主設(shè)計(jì)建設(shè)方案，推進(jìn)培養(yǎng)模式、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、課程教材、教學(xué)方式、教學(xué)管理等專業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)的綜合改革，促進(jìn)人才培養(yǎng)水平的整體提升，形成一批特色更加鮮明的專業(yè)點(diǎn)。

專業(yè)綜合改革是為了適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及行業(yè)需求為導(dǎo)向，建立一個(gè)適應(yīng)自身辦學(xué)特色的專業(yè)培養(yǎng)模式，該培養(yǎng)模式要求實(shí)際操作性強(qiáng)，而且能達(dá)到與企業(yè)對(duì)接，培養(yǎng)合適的專業(yè)人才。在專業(yè)綜合改革中的重要一部分是針對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與實(shí)踐教學(xué)等進(jìn)行改革，以提升學(xué)生的創(chuàng)新能力、運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決問(wèn)題的能力和綜合素養(yǎng)。我校能源與動(dòng)力工程專業(yè)作為河南省專業(yè)綜合改革試點(diǎn)專業(yè)，在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)中，注重對(duì)學(xué)生的運(yùn)用知識(shí)能力、創(chuàng)新能力、解決工程問(wèn)題的能力培養(yǎng)。

1　案例教學(xué)的設(shè)計(jì)

案例教學(xué)法是指教師根據(jù)教學(xué)目的和要求，以工業(yè)或生活中的案例為媒體，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，對(duì)案例或產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行討論和剖析，提出各自的見解，以培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問(wèn)題、動(dòng)力手能力、解決問(wèn)題能力的一種啟發(fā)式教學(xué)方法。對(duì)于高等教育來(lái)說(shuō)，案例式教學(xué)是對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)模式有益補(bǔ)充，它有助于促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生學(xué)習(xí)抽象專業(yè)理論的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的雙向互動(dòng)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展和創(chuàng)新精神的形成。實(shí)踐教學(xué)證明，案例對(duì)比教學(xué)作為案例教學(xué)的一種重要方法，將其應(yīng)用到能源與動(dòng)力工程專業(yè)空調(diào)設(shè)計(jì)課程之中，提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決工業(yè)和生活中實(shí)際問(wèn)題的能力，提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的綜合分析能力。通過(guò)2個(gè)年級(jí)的應(yīng)用可看出，案例式教學(xué)產(chǎn)生相當(dāng)積極的效果。

能源與動(dòng)力工程專業(yè)的空調(diào)設(shè)計(jì)與建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的課程差距比較，能源與動(dòng)力工程專業(yè)主要側(cè)重于設(shè)備方面，讓學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)合，學(xué)會(huì)理論設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備選型、設(shè)備控制方案以及基本的CAD繪圖，然后與制造部門結(jié)合進(jìn)行設(shè)備的加工制造。在設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生應(yīng)學(xué)會(huì)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，綜合分析，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，特別是設(shè)備的節(jié)能與智能控制。根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)要求，目前沒(méi)有相關(guān)實(shí)用性很強(qiáng)的教冊(cè)，現(xiàn)有教冊(cè)的內(nèi)容設(shè)計(jì)主要偏注于理論教學(xué)，很少有理實(shí)一體化教學(xué)冊(cè)。針對(duì)該課程教學(xué)過(guò)程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革，在教學(xué)環(huán)節(jié)中壓縮理論教學(xué)學(xué)時(shí)，增加案例教學(xué)環(huán)節(jié)。因此，在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中設(shè)計(jì)了幾個(gè)案例教學(xué)環(huán)節(jié)：如霧霾天氣室內(nèi)空氣品質(zhì)解決方案、工業(yè)余熱利用、蒸發(fā)冷卻技術(shù)、車輛空調(diào)、冷藏陳列柜設(shè)計(jì)等。

案例教學(xué)一：霧霾天氣室內(nèi)空氣品質(zhì)解決方案

當(dāng)前，我國(guó)部分城市的污染較為嚴(yán)重，特別引起人們廣泛關(guān)注的霧霾天氣。2013年，全國(guó)有160萬(wàn)平方公里受到霧霾天氣的影響。根據(jù)歷年的觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析顯示，2013年我國(guó)霧霾日數(shù)較常年同期明顯偏多。以省會(huì)城市為例，1月合肥霧霾日數(shù)達(dá)30天、南京和杭州均為29天，幾乎整月都被霧霾籠罩；北京霧霾日數(shù)有25天，較常年同期偏多13.6天，為1954年以來(lái)同期最多。在教學(xué)過(guò)程中把這個(gè)案例引入到教學(xué)環(huán)節(jié)中，主要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到霧霾天氣的形成原因、構(gòu)成方法和目前國(guó)內(nèi)外空氣凈化設(shè)備的特點(diǎn)。

圖1　CA氣相凈化原理

現(xiàn)以CA公司的氣相凈化技術(shù)及設(shè)備(如圖1所示)為例作些介紹，主要?dú)庀鄡艋夹g(shù)的原理、處理方法和設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。通過(guò)分析，讓學(xué)生了解目前的凈化設(shè)備仍然不能處理PM2.5左右的顆粒。

案例教學(xué)二：蒸發(fā)冷卻技術(shù)

直接蒸發(fā)冷卻是指空氣與水直接接觸。由于水的蒸發(fā)使空氣和水的溫度都降低，空氣的含濕量增加，空氣的顯熱轉(zhuǎn)化為潛熱，這是一個(gè)絕熱加濕過(guò)程。整個(gè)蒸發(fā)冷卻過(guò)程要在冷卻塔、噴水室或其他絕熱加濕設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)，其裝置原理如圖2所示。

間接蒸發(fā)冷卻是指把直接蒸發(fā)冷卻過(guò)程中降溫后的空氣和水通過(guò)非接觸式換熱器冷卻待處理的空氣，就可得到溫度降低而含濕量不變的送風(fēng)空氣，此過(guò)程為等濕冷卻過(guò)程。若把直接蒸發(fā)冷卻中用的空氣稱二次空氣，待處理的空氣稱一次空氣，則可得到用間接蒸發(fā)冷卻裝置原理圖如圖3所示。

圖2　直接蒸發(fā)冷　圖3　間接蒸發(fā)冷

在案例教學(xué)過(guò)程中，主要讓學(xué)生了解各類蒸發(fā)冷卻方式的原理、發(fā)展現(xiàn)狀與性能表征，更重要的是讓學(xué)了解應(yīng)用范圍，設(shè)備制造特點(diǎn)，設(shè)計(jì)計(jì)算和它的優(yōu)缺點(diǎn)。并與目前常用的機(jī)械制冷系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析，增加學(xué)生分析能力。

案例教學(xué)三：余熱利用

截至2020年，我國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，這對(duì)我國(guó)節(jié)能減排提出了更高的要求，各行各業(yè)要進(jìn)行降低能耗和污染物排放。針對(duì)目前這個(gè)熱點(diǎn)，設(shè)計(jì)了余熱利用中的熱泵技術(shù)案例，主要闡述熱泵技術(shù)的特點(diǎn)，在電廠熱能、化工、制藥、冶金等行業(yè)應(yīng)用的技術(shù)要求、設(shè)計(jì)要求、能耗計(jì)算等。

以熱電聯(lián)產(chǎn)的熱電聯(lián)產(chǎn)、乏汽冷凝熱和余熱回收的案例，分析熱泵機(jī)組在工業(yè)余熱方面的應(yīng)用情況及案例分析，如圖4、圖5所示的改進(jìn)前后熱電廠的系統(tǒng)圖。表1給出改進(jìn)前后的節(jié)能效果。

圖4　電廠熱力系統(tǒng)　

　圖5　帶余熱回收的熱力系統(tǒng)

表1　熱電廠余熱回收的節(jié)能效果

整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了幾個(gè)不同的主題案例式教學(xué)環(huán)節(jié)，使得學(xué)生能夠充分了解制冷設(shè)備的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、設(shè)計(jì)計(jì)算、相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，通過(guò)這學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)能夠提高學(xué)生分析問(wèn)題能力、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。在設(shè)計(jì)這種教學(xué)環(huán)節(jié)的過(guò)程中，與學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)相結(jié)合。我校的生產(chǎn)實(shí)習(xí)在第五周到第七周，正好學(xué)生了解了這些設(shè)備的特點(diǎn)與原理，在課堂教學(xué)中有什么不明白地方，可以在生產(chǎn)實(shí)習(xí)過(guò)程中與工程師進(jìn)行充分的討論。例如學(xué)生到中南科萊空調(diào)設(shè)備有限公司的實(shí)習(xí)過(guò)程中，對(duì)水(地)源熱泵中央空調(diào)、風(fēng)源熱泵中央空調(diào)、工業(yè)冷凝冷卻、可再生能源的利用方面的設(shè)備特點(diǎn)有了充分認(rèn)識(shí)與了解，特別是對(duì)滿液式蒸發(fā)器、干式蒸發(fā)器/冷凝器等設(shè)備經(jīng)過(guò)工程師的講解與車間的產(chǎn)品制造過(guò)程，產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)與檢驗(yàn)環(huán)節(jié)的過(guò)程，學(xué)生能充分地了解設(shè)備的特點(diǎn)，增加了學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問(wèn)題能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2　案例的教學(xué)效果

2.1激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

目前的專業(yè)教冊(cè)很難與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生對(duì)枯燥的理論教學(xué)失去了興趣，很多高年級(jí)的學(xué)生變成了“低頭族”。因此，在專業(yè)課的教學(xué)環(huán)節(jié)中增加案例式的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使得學(xué)生能將理論、實(shí)踐與應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使得學(xué)生在專業(yè)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用之間建立了有機(jī)的聯(lián)系，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改變了課堂教學(xué)的不足，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增加了學(xué)生的討論與教學(xué)互動(dòng)。

2.2增加了對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和掌握

與傳統(tǒng)的專業(yè)課教學(xué)相比，案例教學(xué)法將學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生從收集相關(guān)資料、計(jì)算、設(shè)計(jì)、分組討論等環(huán)節(jié)，增加了對(duì)知識(shí)的了解，提高了教學(xué)質(zhì)量。

2.3提高了學(xué)生解決工程問(wèn)題的能力

案例式教學(xué)過(guò)程，使得學(xué)生能對(duì)一些工業(yè)設(shè)備有了深入的了解，訓(xùn)練學(xué)生提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。同時(shí)與學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)過(guò)程結(jié)合，可促進(jìn)學(xué)生對(duì)設(shè)備有深入的了解與認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力和對(duì)相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)、計(jì)算能力，增加了他們的專業(yè)知識(shí)，也有利用于他們的就業(yè)或從事科學(xué)研究工作。

3　結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)專業(yè)課的教學(xué)過(guò)程，在教學(xué)過(guò)程中增加了案例式教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，增加了學(xué)生收集資料、分析問(wèn)題、查找問(wèn)題、解決問(wèn)題和對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)、計(jì)算等方面的能力。由于課程的特征，將課程教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)聯(lián)系在一起，通過(guò)案例式教學(xué)與實(shí)習(xí)中工程師現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備講解、制造過(guò)程、實(shí)驗(yàn)與檢測(cè)過(guò)程的講解聯(lián)系起來(lái)，學(xué)生對(duì)設(shè)備制造的環(huán)節(jié)有充分的認(rèn)識(shí)，整個(gè)教學(xué)過(guò)程激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了他們解決問(wèn)題的能力，提升了教學(xué)質(zhì)量。

[1] 徐存進(jìn).案例教學(xué)法在精細(xì)化學(xué)品化學(xué)中的應(yīng)用[J].廣州化工，2012，40(17):159-160.

[2] 郭濤.案例教學(xué)是促進(jìn)教師成長(zhǎng)的重要途徑[J].西安教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，18(4):68-70.

[3] 杜惠蓉.案例教學(xué)在高師學(xué)生課堂教學(xué)技能培養(yǎng)中的應(yīng)用[J].西華師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2005(4):144-146.

[4] 曾夏玲.案例教學(xué)在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究與實(shí)踐[J].江西科技師范學(xué)院學(xué)報(bào)，201(23):92-95.

[5] 馬千里.試論案例對(duì)比教學(xué)在思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)課中的應(yīng)用[J].學(xué)理論，2009(32):249-250.

Application and Practice of Case Teachingmethod of Comprehensive Reform on The Energy and Power Engineering Courses

Wu Xuehong， Yin Yalin， Zhaomin， Gong Yi， Lv Yanli
Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， 450002， China

The design of air conditioning which is an import course of energy and Power Engineering in our unversity is applied as an example. The new refrigeration technology and equipment in air conditioning system are applied as case in the teaching process， the students can understand deeply the structure characteristics of the product， the design requirements and the scope of application through this kind of teachingmode andmethod and which can provoke learning interest and improve the effect of teaching in the classroom.

case teachingmethod； comprehensive reform； practice； refrigeration equipment

2014-11-24

吳學(xué)紅，博士，副教授。

職業(yè)院校教師素質(zhì)提高計(jì)劃本科專業(yè)職教師資培養(yǎng)資源開發(fā)項(xiàng)目(編號(hào)：VTNE018)；河南省“熱能與動(dòng)力工程”專業(yè)綜合改革項(xiàng)目；鄭州輕工業(yè)學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目。