曹振華
科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源的探析——以空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用技術(shù)研究為例
曹振華
(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 西安 710302)
以空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用技術(shù)研究科研項(xiàng)目為背景,介紹了該科研項(xiàng)目的基本情況、搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及最終的科研成果。探析了將該科研成果轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的過(guò)程及方法,通過(guò)將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源,有力的促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng)新能力,大大增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力,有力的促進(jìn)了高職院校的教育教學(xué)質(zhì)量的提高,為高職院校的教育教學(xué)發(fā)展開(kāi)辟了一片新天地。
空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用技術(shù);實(shí)驗(yàn)平臺(tái);科研成果;教學(xué)資源
科學(xué)研究和教育教學(xué)是高職院校工作中相輔相成的兩個(gè)不可分割的部分。教學(xué)工作是教師把已知的已經(jīng)成熟的知識(shí)傳授給學(xué)生,主要是把已有的知識(shí)講解清楚,讓學(xué)生能夠理解整個(gè)的知識(shí)體系以及相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn),做到能夠熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí);科學(xué)研究則是老師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)未知領(lǐng)域的探索研究,重在培養(yǎng)學(xué)生在遇到問(wèn)題時(shí)如何去分析以及如何去解決的思路和能力。如果能夠?qū)⒖蒲谐晒^好的轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源,將會(huì)對(duì)學(xué)生以后走上工作崗位自行解決實(shí)際問(wèn)題起到不可估量的作用。同時(shí),在學(xué)校期間也可以吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)習(xí)慣和鉆研能力,從而培養(yǎng)了學(xué)生在今后的工作崗位上鉆研并解決問(wèn)題的基本能力。對(duì)學(xué)校來(lái)說(shuō),也可增加科研項(xiàng)目設(shè)備儀器一次性投入的重復(fù)利用,提高了科研項(xiàng)目的收益率,節(jié)約學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投資成本。因此,如何將科研成果有效地轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源值得所有高職院校教師的思考和探索。
隨著人們節(jié)能節(jié)水的意識(shí)不斷提高和我國(guó)節(jié)能減排政策的大力提倡和堅(jiān)決貫徹,空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的大量冷凝水的有效回收利用進(jìn)入了大眾的視野,經(jīng)空調(diào)行業(yè)相關(guān)研究人員分析研究探索,已經(jīng)取得了一定的碩果,但目前而言,人們對(duì)空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水認(rèn)知還不是很足,對(duì)其回收利用技術(shù)不認(rèn)可及不接受、對(duì)其回收的冷凝水水質(zhì)問(wèn)題的懷疑等原因,真正將其付諸于建筑實(shí)際工程中的并不多。
伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展,中央空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)遍布于我國(guó)各個(gè)建筑中,中央空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)是制冷量特別大,因此其產(chǎn)生的冷凝水量也大,如果能設(shè)計(jì)出一套冷凝水回收利用系統(tǒng),那么經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)顯而易見(jiàn)。例如,我國(guó)深圳機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓的中央空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用的設(shè)計(jì),其由何志豪[1]等人對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)分析研究,對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了冷凝水量的計(jì)算,根據(jù)其分析計(jì)算結(jié)果對(duì)該空調(diào)系統(tǒng)冷凝水提出了回收利用設(shè)計(jì)的方案,根據(jù)設(shè)計(jì)方案對(duì)該空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)的工程改造。首先將冷凝水集中收集起來(lái),然后將其通過(guò)水泵和管道與冷卻塔相連,將空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水送入冷卻塔集水池中,從而將冷凝水作為冷卻水的補(bǔ)水進(jìn)行回收利用,并且經(jīng)這樣的改造當(dāng)年就收回了成本,可見(jiàn)經(jīng)濟(jì)效益明顯。該空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用方案也可推廣到其他候機(jī)樓空調(diào)系統(tǒng)中。再譬如,青島即墨某大型超市的中央空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用的設(shè)計(jì),其由李景帥[2]等人對(duì)該商場(chǎng)的空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析,通過(guò)工程實(shí)例分析了其空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生冷凝水量的大小和其影響產(chǎn)生量大小的因素等兩個(gè)方面,發(fā)現(xiàn)將其冷凝水作為冷卻塔的補(bǔ)水系統(tǒng),具有初投資較小、經(jīng)濟(jì)效益見(jiàn)效快等一系列優(yōu)點(diǎn)。
在國(guó)外,空調(diào)冷凝水的回收利用技術(shù)研究也早已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展,并已經(jīng)廣泛應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域。例如,在德國(guó),基本所有的家用空調(diào)產(chǎn)生的冷凝水都回收用于直接冷卻室外的冷凝器,這個(gè)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。而在美國(guó),關(guān)于空調(diào)冷凝水回收利用技術(shù)研究已經(jīng)取得很多的發(fā)明專(zhuān)利,譬如,Kevin Teller教授發(fā)明了一種將空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水直接送入新風(fēng)機(jī)組的回收利用裝置,用來(lái)直接調(diào)整新風(fēng)溫度,起到了一定的節(jié)能效果。在1996年,Michael Charles L發(fā)明了將空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水作為制備飲用水的原水的回收利用裝置,該裝置將空調(diào)冷凝水經(jīng)過(guò)過(guò)濾和再凈化,從而作為辦公樓、住宅等地方的飲用水,大大節(jié)約了水資源。
在全球,大部分地區(qū)都水資源及其短缺,那么空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用技術(shù)的研究和應(yīng)用就意義尤為重要,例如,在中東國(guó)家伊朗,其僅國(guó)際機(jī)場(chǎng)一個(gè)地方每年就能回收利用104m3左右的中央空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水,他們將回收來(lái)的冷凝水用來(lái)灌溉機(jī)場(chǎng)周?chē)幕ú輼?shù)木、沖刷機(jī)場(chǎng)周邊廁所等,這樣不僅合理的回收并充分的利用了空調(diào)產(chǎn)生的大量冷凝水,而且給國(guó)際機(jī)場(chǎng)節(jié)約了大量的水資源,對(duì)這些水資源短缺的國(guó)家該技術(shù)具有重要的借鑒意義[3]。
因此,本科研項(xiàng)目以空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用技術(shù)作為研究的對(duì)象,進(jìn)行深入研究,以探討空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用的技術(shù)方法、可行性分析及產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益等問(wèn)題。
本項(xiàng)目研究及擬解決的核心問(wèn)題:
(1)根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和相關(guān)空調(diào)工程實(shí)例,對(duì)其產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)行特性分析研究,對(duì)其水質(zhì)進(jìn)行化學(xué)分析,對(duì)不同空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的水量進(jìn)行分析計(jì)算,根據(jù)這兩個(gè)方面,設(shè)計(jì)出空調(diào)冷凝水的水處理工藝流程。
(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析探索各種空調(diào)系統(tǒng)冷凝水的回收利用方法,并與校外空調(diào)工程公司合作,根據(jù)實(shí)際工程實(shí)例,進(jìn)行相關(guān)空調(diào)系統(tǒng)的冷凝水回收利用工程技術(shù)的設(shè)計(jì)研究。
(3)根據(jù)空調(diào)公司安裝的實(shí)際工程實(shí)例對(duì)冷凝水回收利用系統(tǒng)進(jìn)行其經(jīng)濟(jì)效益分析和可行性分析,其分析結(jié)果將會(huì)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)冷凝水的回收利用技術(shù)有一定的參考意義。
課題組通過(guò)搭建了一下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)很好地對(duì)該項(xiàng)目涉及的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了研究:
(1)建立制冷系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)。要研究空調(diào)冷凝水系統(tǒng)的回收利用技術(shù),首要問(wèn)題就是搭建一個(gè)合理的制冷系統(tǒng),本課題將通過(guò)查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)及走訪相關(guān)專(zhuān)家來(lái)建立一個(gè)合理的制冷系統(tǒng)。
(2)搭建戶(hù)式中央空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收試驗(yàn)臺(tái),分析其運(yùn)行節(jié)能效果。
(3)搭建中央空調(diào)冷凝水系統(tǒng)回收實(shí)驗(yàn)臺(tái),分析其運(yùn)行節(jié)能效果。
該項(xiàng)目通過(guò)對(duì)戶(hù)式中央空調(diào)和中央空調(diào)系統(tǒng)(新風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤(pán)管)的冷凝水產(chǎn)生量進(jìn)行分析計(jì)算,并加以利用分析,得出以下三個(gè)研究結(jié)論:
(1)本項(xiàng)目對(duì)戶(hù)式中央空調(diào)和中央空調(diào)系統(tǒng)(新風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤(pán)管)的冷凝水發(fā)生量進(jìn)行了理論計(jì)算,并以西安某高級(jí)辦公樓為例,計(jì)算出單位空調(diào)面積上產(chǎn)生的冷凝水量為1.93×10-5kg/(m2·s)。其中新風(fēng)處理過(guò)程中產(chǎn)生的冷凝水量占74%,室內(nèi)人員散濕產(chǎn)生冷凝水量占19%,室內(nèi)空氣產(chǎn)生冷凝水量占7%[4]。
(2)空調(diào)中回收的冷凝水可以作為冷卻塔補(bǔ)充水,城市綠化用水和景觀用水。經(jīng)實(shí)踐運(yùn)行計(jì)算分析,結(jié)果表明,投資的回收系統(tǒng)設(shè)備一年即可收回成本,其節(jié)能和節(jié)水效果明顯[5]。
(3)空調(diào)冷凝水是一種高度純凈的水,腐蝕性強(qiáng),必須考慮采用防腐蝕材料;同時(shí)也可能攜帶污染物和細(xì)菌,應(yīng)根據(jù)具體情況對(duì)冷凝水進(jìn)行消毒處理[6]。
項(xiàng)目組全體人員團(tuán)結(jié)合作,投入了大量的精力,在廣泛調(diào)研查閱有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,高水平、高質(zhì)量地完成了本項(xiàng)目的研究,并在隨后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不斷地充實(shí)完善,取得了滿(mǎn)意的成果。
(1)在某些課程的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,可以利用本科研成果進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。比如,制冷技術(shù)、空氣調(diào)節(jié)工程技術(shù)這兩門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課,在教學(xué)中如果能很好的利用此研究成果,將會(huì)起到事半功倍的效果。例如,在制冷技術(shù)課程教授過(guò)程中,在有關(guān)空調(diào)四大件工作原理、運(yùn)行等理論時(shí),以前在課堂上只是理論講解,對(duì)教師來(lái)說(shuō),很費(fèi)勁,但學(xué)生還不理解,現(xiàn)在可以直接利用此項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行功能演示,其區(qū)別和相同點(diǎn)很直觀的顯示出來(lái)了,對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō),大大地加深了制冷系統(tǒng)的理解力和印象,學(xué)習(xí)本課程的興趣也會(huì)大大提高。在空氣調(diào)節(jié)工程技術(shù)課程授課中,在有關(guān)戶(hù)式中央空調(diào)系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)系統(tǒng)兩個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)講解過(guò)程中,同樣存在這個(gè)問(wèn)題,教師在課堂上用理論講兩種空調(diào)的組成及工作過(guò)程、特點(diǎn)等,學(xué)生同樣理解不深。那么,現(xiàn)在利用本科研項(xiàng)目搭建的中央空調(diào)平臺(tái)可直觀的將其呈現(xiàn)給學(xué)生,其教學(xué)效果明顯提高。通過(guò)在理論課程中融入科研成果的講解,也可以表現(xiàn)出教師本人的科研能力和專(zhuān)業(yè)素養(yǎng),這將大大提高教師個(gè)人的教學(xué)魅力,大大提高課堂教學(xué)吸引力,對(duì)教學(xué)質(zhì)量的提高將會(huì)產(chǎn)生巨大的影響[7]。
(2)在中央空調(diào)課程設(shè)計(jì)中可以讓學(xué)生利用此項(xiàng)目平臺(tái)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)空調(diào)冷凝水回收系統(tǒng)。課程設(shè)計(jì)是普通高等職業(yè)院校教育實(shí)踐環(huán)節(jié)的一個(gè)重要組成部分,是對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐教學(xué)能力的重要一環(huán)[8]。通過(guò)課程設(shè)計(jì),不僅可以提高學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)課程進(jìn)行全角度的總結(jié)分析的能力,而且可以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程中遇到的問(wèn)題的本領(lǐng),因此課程設(shè)計(jì)在高職院校中是非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。科研成果研究本身就是解決工程中遇到的一些實(shí)際問(wèn)題,通過(guò)學(xué)生借助其項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行課程設(shè)計(jì),讓學(xué)生能夠體會(huì)到在進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)的感覺(jué),大大增加學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)的興趣,提高了課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量。
(3)空調(diào)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)可利用此項(xiàng)目研究平臺(tái)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)研究。高職院校畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。學(xué)生通過(guò)三年的大學(xué)學(xué)習(xí),運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí),應(yīng)獨(dú)立完成本畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)情況可以反應(yīng)學(xué)生在校學(xué)習(xí)和掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)情況,是學(xué)生對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的匯總、分析、運(yùn)用、創(chuàng)新的一個(gè)綜合過(guò)程,將會(huì)對(duì)學(xué)生以后走上工作崗位獨(dú)立分析和解決問(wèn)題起到重要的作用[9]。此科研成果是解決空調(diào)工程實(shí)際問(wèn)題的項(xiàng)目,因此引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合該科研成果選題,貼合實(shí)際,鼓勵(lì)學(xué)生查閱文獻(xiàn),學(xué)習(xí)研究已經(jīng)成熟的研究方法,并在此基礎(chǔ)上,對(duì)該科研成果項(xiàng)目進(jìn)一步進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn),也可不斷完善實(shí)驗(yàn)研究成果,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)雙贏。
(4)在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)過(guò)程中可充分利用此研究成果。充分發(fā)揮本科研項(xiàng)目搭建的三個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),將所有搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)都可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中,不僅可以很好地培養(yǎng)學(xué)生,鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力,而且可以讓教師本人參與進(jìn)來(lái),可以有針對(duì)性地解答學(xué)生提出的問(wèn)題,整個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)過(guò)程教師可以進(jìn)行有效的控制[9]。通過(guò)將本科研成果有效轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容,不僅可以利用自身的科研優(yōu)勢(shì),提高了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)能力和水平,而且還實(shí)現(xiàn)科研向教學(xué)方面的逐步滲透,大大地增加了科研項(xiàng)目設(shè)備儀器一次性投入的重復(fù)利用,從而提高了科研項(xiàng)目的收益率。
(5)項(xiàng)目科研成果可有效的激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),在校學(xué)生在該課題的研究基礎(chǔ)上可通過(guò)自己的不斷探索和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法,進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)環(huán)境,對(duì)該課題的研究成果進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,不斷促進(jìn)該成果的進(jìn)一步改良和發(fā)展。從而不但培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力,而且也有可能在不斷地實(shí)踐實(shí)驗(yàn)和檢驗(yàn)下促進(jìn)本行業(yè)的技術(shù)發(fā)展。
(6)在各級(jí)各類(lèi)制冷技能大賽中可充分利用此項(xiàng)目試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練。目前各級(jí)各類(lèi)技能大賽基本涵蓋了戶(hù)式中央空調(diào)系統(tǒng)的組裝與調(diào)試、制冷與空調(diào)設(shè)備組裝與調(diào)試、制冷設(shè)備安裝與調(diào)試等幾種大賽。而這幾種大賽都可以利用本項(xiàng)目的三種試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練。大大的提高了學(xué)生的實(shí)操能力,并且為學(xué)校節(jié)約了投資購(gòu)買(mǎi)大賽設(shè)備的資金。本校學(xué)生就是利用該項(xiàng)目的試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行刻苦訓(xùn)練,在2017年全國(guó)機(jī)械行業(yè)職業(yè)院校技能大賽——“三向杯”制冷設(shè)備安裝與調(diào)試技能大賽中獲得全國(guó)二等獎(jiǎng)的優(yōu)異成績(jī)。
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),在我國(guó)大量高職生畢業(yè)后,在走向工作崗位時(shí),并不能立即轉(zhuǎn)正,都要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的企業(yè)或公司的培訓(xùn),是什么原因?qū)е逻@樣的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮呢?原因有很多,其中最主要的原因是學(xué)生在校期間所學(xué)到的理論課程與社會(huì)上所需要的能力相脫節(jié)。隨著社會(huì)科技的發(fā)展,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷地加劇,就業(yè)壓力也越來(lái)越大,如何提高高職畢業(yè)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力已經(jīng)是目前各個(gè)高職院校迫切需要解決的問(wèn)題。因此,我們應(yīng)該改變?nèi)瞬排囵B(yǎng)模式,使培養(yǎng)出的人才具有一定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。那么如何能將高校具有前沿的科研項(xiàng)目很好地轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源,讓其學(xué)生沒(méi)有出校門(mén)前就能接觸并熟練掌握了本行業(yè)的前沿知識(shí),讓學(xué)生真正能達(dá)到出了校門(mén)就能上崗工作,這些問(wèn)題值得我們所有從事高職教育人的思考和探索。
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Research on the Transformation of Scientific Research Achievements into Teaching Resources——A Case Study of Recycling Technology of Condensed Water in Air Conditioning System
Cao Zhenhua
( Shaanxi Institute of Technology, Xi’an, 710302 )
Based on the research project of condensate recycling technology in air conditioning system, the basic situation of the research project, the experimental platform and the final research results are introduced. The process and method of transforming the scientific research achievements into high-quality teaching resources are discussed. By transforming research achievements into teaching resources, students' innovative ability has been effectively promoted, the practical ability of students has been greatly enhanced, and the quality of education and teaching in higher vocational colleges has been effectively promoted, thus opening up a new world for the development of higher vocational education and teaching.
Recycling technology of condensed water in air conditioning system System; Experimental Platform; Scientific Research Achievements; Teaching Resources
TU831.6
A
1671-6612(2021)02-272-04
陜西省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度立項(xiàng)課題:“職業(yè)院??蒲谐晒行мD(zhuǎn)化為教學(xué)資源的探索與實(shí)踐”(課題批準(zhǔn)號(hào):SGH20Y1578)
曹振華(1978.02-),男,研究生,副教授,E-mail:106741438@qq.com
2020-08-04