何永寧 張業(yè)強 邢林芬 王濤 金聽祥 吳學(xué)紅 許培援

[摘 要]基于一流課程建設(shè)對課堂教學(xué)的要求，結(jié)合制冷壓縮機課程教材內(nèi)容，提出了以容積效率為授課主線，構(gòu)建不同類型壓縮機章節(jié)聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生以容積效率為基點，提升壓縮機專業(yè)知識的掌握程度?；谌莘e效率相關(guān)知識點豐富課堂提問，活躍課堂氣氛，引導(dǎo)學(xué)生思考壓縮機運行工況、制冷劑特性對壓縮機容積效率的影響，構(gòu)建制冷壓縮機課程與其他核心課程的聯(lián)系，啟發(fā)學(xué)生思考，提升學(xué)生的綜合能力。

[關(guān)鍵詞]一流課程建設(shè);制冷壓縮機;容積效率

[基金項目]2019年河南省高等教育教學(xué)改革研究與實踐項目“基于一流本科專業(yè)建設(shè)的能源動力類專業(yè)培養(yǎng)方案和課程體系改革研究與實踐”（2019SJGLX328）

[作者簡介]何永寧（1988—），男，河南鄭州人，博士，鄭州輕工業(yè)大學(xué)能源與動力工程學(xué)院講師，主要從事制冷壓縮機研究;張業(yè)強（1981—），男，河南鄭州人，博士，鄭州輕工業(yè)大學(xué)能源與動力工程學(xué)院講師，主要從事容積式壓縮機研究。

[中圖分類號] G642.0[文獻標(biāo)識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）32-0175-02[收稿日期] 2020-03-09

一、引言

一流本科教育是建設(shè)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科的重要基礎(chǔ)，課程作為人才培養(yǎng)模式的核心要素，一流課程建設(shè)是實現(xiàn)“雙一流”建設(shè)目標(biāo)的基石[1]。“新工科”建設(shè)是國家應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革對工程教育的改革和發(fā)展做出的積極回應(yīng)[2]。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和線上學(xué)習(xí)課程的增加，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力獲得提升，教師如何高效地利用課堂時間，將課程的核心內(nèi)容傳授給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合能力，是教學(xué)改革的一個主要研究方向。

鄭州輕工業(yè)大學(xué)能源與動力工程專業(yè)是國家特色專業(yè)、國家級卓越工程師計劃試點專業(yè)、河南省一流本科專業(yè)建設(shè)點，家用制冷與空調(diào)、小型制冷低溫設(shè)備等方面在全國行業(yè)中具有較高的社會知名度。制冷壓縮機是制冷系統(tǒng)的核心設(shè)備，而制冷壓縮機則是制冷與低溫工程方向的核心課程，教材選用吳業(yè)正老師主編的《制冷壓縮機》[3]（P18-25）。

二、制冷壓縮機課程教學(xué)現(xiàn)狀

制冷壓縮機課程教材每一章介紹一種類型壓縮機，各章節(jié)內(nèi)容相對獨立，各章之間由于編者不同而缺乏內(nèi)在聯(lián)系，內(nèi)容之間存在部分脫節(jié);學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，對壓縮機的認識局限于該類壓縮機內(nèi)容，缺乏對壓縮機整體內(nèi)容的認知及對比，掌握程度較差。部分高校采用多人授課方式，由各壓縮機領(lǐng)域?qū)＜抑v述相關(guān)內(nèi)容，該種授課方式對師資力量要求較高。大部分高校對該課程采用單人授課的方式，如何構(gòu)建不同類型壓縮機之間的聯(lián)系，將整本教材內(nèi)容有機統(tǒng)一，是提高課堂教學(xué)效果的關(guān)鍵。同時制冷壓縮機課程專業(yè)性極強，授課過程主要以教師講解為主，教師與學(xué)生討論較少，學(xué)生參與度有限，課堂氣氛較為沉悶[4]。結(jié)合制冷壓縮機課程教學(xué)經(jīng)歷與教學(xué)改革經(jīng)驗，本文提出了以容積效率為主線的制冷壓縮機課程教學(xué)方式，以容積效率構(gòu)建不同類型壓縮機內(nèi)容間的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生對比容積效率隨系統(tǒng)工況、制冷劑變化的規(guī)律、構(gòu)建制冷壓縮機與其他核心課程之間的聯(lián)系，并啟迪學(xué)生思考提升容積效率的有效方法。

三、制冷壓縮機課程改革內(nèi)容

（一）以容積效率構(gòu)建五類壓縮機聯(lián)系

五種壓縮機結(jié)構(gòu)存在較大差異，其中容積式壓縮機工作腔結(jié)構(gòu)各不相同，而離心式壓縮機又屬于速度型壓縮機。五類壓縮機內(nèi)容的連續(xù)性差，授課過程被動分為了五個分割的模塊。各章編者均按照本類型壓縮機知識點的重要性組織教材內(nèi)容，與前后章節(jié)之間的聯(lián)系較少，而學(xué)生由于缺少對壓縮機領(lǐng)域的整體認知，學(xué)習(xí)效果不理想?；谝陨犀F(xiàn)狀，分析總結(jié)五種壓縮機的知識點中都包含容積效率的概念，以容積效率作為主線將五種壓縮機連線，將其內(nèi)容有機地串聯(lián)，增加學(xué)生對制冷壓縮機的整體認知。例如，活塞式壓縮機容積效率的計算，教材給出了大篇幅的介紹，而在渦旋式壓縮機章節(jié)提到了其容積效率高達0.95，給出了該類型壓縮機容積效率高的原因。引導(dǎo)學(xué)生從兩類壓縮機結(jié)構(gòu)和工作過程分析兩類壓縮機容積效率的差異及其原因，提升學(xué)生對壓縮機知識的掌握程度，同時將壓縮機各部分內(nèi)容進行有機聯(lián)系。

（二）以容積效率對比引導(dǎo)學(xué)生思考

在四類容積式壓縮機中都提到了容積效率，從影響壓縮機容積效率的四個系數(shù)分析壓縮機容積效率，得出每一類壓縮機容積效率的具體值。在影響容積效率的四個系數(shù)的介紹中，對四類容積型壓縮機進行分類介紹，知識碎片化導(dǎo)致學(xué)生掌握程度較低。統(tǒng)一地將四類壓縮機的結(jié)構(gòu)與工作過程做對比，緊密聯(lián)系壓縮機容積效率，有效提升知識的整體性，學(xué)生通過壓縮機結(jié)構(gòu)對比及容積效率分析，能夠有效地掌握該部分知識。在幾類壓縮機容積效率數(shù)值的差異上，設(shè)置提問環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生思考容積效率的影響因素。如滾動轉(zhuǎn)子式無吸氣閥在壓力系數(shù)上優(yōu)于存在吸氣閥的活塞式壓縮機;渦旋壓縮機和螺桿壓縮機無余隙容積的膨脹過程在容積系數(shù)上優(yōu)于活塞式壓縮機;螺桿壓縮機和渦旋壓縮機移動的封閉容積腔在溫度系數(shù)上存在優(yōu)勢。通過設(shè)置該類型問題引導(dǎo)學(xué)生思考，提升學(xué)生活躍度和參與度，解決專業(yè)課程課堂氣氛沉悶的問題。

（三）構(gòu)建壓縮機課程與其他核心課程聯(lián)系

能源與動力工程專業(yè)包含多門核心課程，如制冷壓縮機、制冷原理與設(shè)備、機械設(shè)計、制冷空調(diào)電氣控制、冷庫設(shè)計及空氣調(diào)節(jié)等。在壓縮機容積效率計算的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建該課程與其他核心課程之間的有效聯(lián)系，使學(xué)生融會貫通，提升其對制冷知識全面掌握的能力。從壓縮機容積效率的容積系數(shù)與壓縮機壓比的關(guān)系出發(fā)，解釋制冷系統(tǒng)在大壓比工況下采用雙級壓縮制冷循環(huán)的必要性，構(gòu)建制冷壓縮機與制冷原理的聯(lián)系?；诳照{(diào)系統(tǒng)變工況運行工況下，變頻壓縮機在不同轉(zhuǎn)速下容積效率的變化情況，對比變頻空調(diào)系統(tǒng)的運行能效，多方面構(gòu)建制冷系統(tǒng)知識的融合。針對制冷系統(tǒng)工作的高溫、中溫和低溫工況，采用哪種制冷循環(huán)及制冷劑，提高制冷系統(tǒng)循環(huán)性能，對學(xué)生的綜合能力提出了要求。通過該提問環(huán)節(jié)，學(xué)生可直觀掌握不同類型壓縮機性能參數(shù)范圍及其影響因素，有助于提升課堂教學(xué)效果。

（四）提升培養(yǎng)質(zhì)量

以容積效率為主線的制冷壓縮機課程教學(xué)，在保證學(xué)生掌握課程知識的基礎(chǔ)上，利用容積效率相關(guān)內(nèi)容提升學(xué)生的綜合能力。壓縮機容積效率是影響壓縮機性能的關(guān)鍵因素，課本上給出的容積效率計算為理論計算過程，實際壓縮機的容積效率如何測量的介紹則較少。以該問題為引導(dǎo)，由學(xué)生討論壓縮機性能測試的實驗方法，根據(jù)容積效率的計算公式尋找相關(guān)參數(shù)，最終計算獲得容積效率。結(jié)合容積效率的計算及壓焓圖，引導(dǎo)學(xué)生思考如何保證制冷系統(tǒng)處于理想循環(huán)的狀態(tài)點，在此基礎(chǔ)上引入《GB/T 5773-2016 容積式制冷劑壓縮機性能試驗方法》，掌握制冷壓縮機在產(chǎn)品層面的性能測試。設(shè)置討論環(huán)節(jié)，結(jié)合制冷系統(tǒng)實際運行條件，并具體到每一類壓縮機影響容積效率的影響系數(shù)，由學(xué)生討論如何有效提升壓縮機的容積效率，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力。

四、結(jié)論

以容積效率為主線的制冷壓縮機課程改革，要抓住容積效率的主線，有效串聯(lián)教材不同章節(jié)之間的內(nèi)容，提升學(xué)生對制冷壓縮機專業(yè)知識的掌握程度。通過不同壓縮機容積效率的理論分析及實際計算對比，引導(dǎo)學(xué)生思考壓縮機容積效率的影響因素，設(shè)計討論環(huán)節(jié)，活躍課堂氣氛。通過容積效率構(gòu)建制冷壓縮機課程與其他核心課程的關(guān)聯(lián)，使學(xué)生對制冷系統(tǒng)形成全面的認知，提高學(xué)生的專業(yè)能力。利用容積效率的測試及提升途徑，提升學(xué)生對壓縮機性能測試、國家標(biāo)準(zhǔn)認知，以及解決實際工程的能力，有效提升畢業(yè)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻

[1]周光禮.“雙一流”建設(shè)中的學(xué)術(shù)突破—論大學(xué)學(xué)科、專業(yè)、課程一體化建設(shè)[J].教育研究，2016，37（5）：72-76.

[2]林健.面向未來的中國新工科建設(shè)[J].清華大學(xué)教育研究， 2017，38（2）：26-35.

[3]吳業(yè)正，李紅旗，張華.制冷壓縮機（第3版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2017：18-25.

[4]王煥光.中國礦業(yè)大學(xué)制冷壓縮機研討課探索與實踐[J].教育教學(xué)論壇，2019（17）：146-147.