目标牵引式制冷空调综合实验教学改革

1、前言
目标是行动的指南，是行动所要得到的预期结果。目标牵引式教学多应用于大学生的学业规划。知识学习技巧是国内教学一直强调的重点，在这种导向下，教学的目的在于让学生牢固地掌握课程的基本概念和理论，而将学生问题解决技巧能力的培养放在了次要位置。实验课就是要让学生理论与实践相结合，更好地理解和掌握所学的知识，通过实践锻炼动手能力，掌握操作步骤和方法。要实现这个目的，就要针对具体实验进行一系列的设计，使实验能够顺利地进行并达到预期的效果。近几年来，随着教学改革的深入、学科建设的进行和课程体系的调整，如何调动学生的学习积极性和创造性，提高教学质量，是笔者一直研究的内容。
2、制冷空调综合实验课程改革目标
根据学校的办学定位，能源与动力工程专业主要培养以热工、力学和机械科学理论为基础，具备能源生产、转化、利用与动力系统研发基本理论和应用技术，具备节能减排理念，能在工业、国防、民用等领域从事制冷及低温工程、空调工程设计，制冷空调系统安装、运行管理、实验研究，以及制冷空调机器设备的研制、开发、营销等工作的高级应用型人才。
制冷空调综合实验是能源与动力工程专业的专业课，属于必修课程，2学分，64学时，现面向大学能源与动力工程四年级（第七学期）开设。授课对象为能源与动力工程专业本科学生，需要先修课程包括工程热力学、传热学、制冷原理与设备以及制冷压缩机等课程。根据课程目标和课程内容，自编《制冷空调综合实验实验指导书》，授课人数每年50余人，课程资源有较多积累，包括实验指导书、教学大纲等。
3、目标牵引式实验教学改革
设置学生期望的目标作为引导，通过实验内容设计和实验过程，逐步达到学生的目标，以提高学生对实验课程动手的积极性和创新性意识。
实验设计实验背景：此次实验的对象是大四学生，理论课已全部结束，也进行过课程实习，本次制冷空调综合实验是他们在校期间的最后一次实验。本次实验在实验室有三次分实验：
1）小型制冷装置安装工程中常用材料和工具的认识与使用；
2）小型制冷系统的结构、原理分析，电路的组成分析；
3）自己动手设计、组装一个小型制冷装置，并完成控制下的制冷运行。
设计宗旨在完成本次实验的基础上，把学生学过的知识和实际生产中的知识尽量多地融汇进来，让学生在实验过程中得到一次加深和贯通。据此，设计三方面实验：
1）在“小型制冷装置安装工程中常用材料和工具的认识与使用”实验中，联系大型制冷系统的管道设计和安装；
2）在“小型制冷系统的结构、原理分析，电路的组成分析”实验中，联系大型系统中设备的设置、设置依据、作用、工作原理，包括电路的设置和原理；
3）在“自己动手设计、组装一个小型制冷装置，并完成控制下的制冷运行”实验中，联系大型制冷系统中设备的安装、检漏、排污、充注制冷剂，试运行和调试运行。
实验动员常规的：实验的安排、目的、纪律要求、注意事项等。
特别告知：总结以前几届学生在本项实验中的表现和实验效果，将学生感兴趣和想掌握的知识设置为目标，并在实验开始前告知他们，以充分调动其积极性。
目标牵引1：（学生对于能联系今后工作中实际情况的知识是十分关心的，也是很想了解和掌握的）告知学生，将在每个分实验中都会联系大型制冷系统的实际情况，添加相关知识进行讲解和提问。
目标牵引2：（学生虽然理论知识都学完了，成套设备也见过，但对自己动手组装制冷系统并且运行还是很不自信，也是很期待的。在这个目标的牵引下，学生在实验中会非常积极、主动）告知学生，本次实验由三个分实验组成，其中的第三个分实验“自己动手设计、组装一个小型制冷装置，并完成控制下的制冷运行”，是在前两个实验的基础上进行的，如果前两个实验做不好，第三个实验将很难完成。强调能力的培养，在实验中要求学生有意识地培养观察问题的能力、分析问题的能力、解决问题的能力、总结经验教训（包括他人的）的能力、理论与实践相结合的能力，这在今后的工作和生活中都是非常重要的。
实验进行第一个实验主要是管道的安装，所以从大型制冷系统安装公司的资质开始，简述安装资质的取得条件、安装过程中从材料到施工工艺的质量保证措施、质量检测部门对工程质量的测评。然后用启发的方式，提出一个问题，让全体学生共同回答，教师进行评判讲解，再提下一个问题，比如管道的材料、连接方式，有些管道连接的位置关系等。接下来将小型制冷装置中管道所用材料、连接方式、加工方法与之对比，找出异同点，然后进行工具的认识和使用方法的讲解、示范；演示完毕，在密切关注下，让学生自己动手操作，以及时纠正操作错误和避免事故的发生。在管道的连接操作中，同样的操作过程，每个学生之间、同一个学生的两次操作之间，都会由于掌握的分寸、力度、火候的不同，而影响连接的质量。因此，在这个实验中就强调总结经验教训（包括他人的），找出影响连接质量的原因。
第二个实验主要是通过对小型制冷系统的观察和分析，弄懂小型制冷系统的结构特点。本实验准备了三种不同型号的空调器，分别是单冷（KF）型电源220V、冷热（KFR）型电源220V、冷热电辅（KFRD）型电源380V。由于空调器内空间狭小，管道设备布置紧凑，实验开始前就告知学生，实验过程中不要放过任何细节，拆卸过程中也是如此，尤其是塑料构件，一定不能强拆，以免造成断裂损坏。这个实验也锻炼学生的观察能力和分析能力。接下来实验按步进行，先拆卸，再观察分析，过一段时间让学生对照实物指出制冷系统的组成和各组件的特点，如发现有遗漏，不给指出，再次强调不要放过任何细节，让其继续观察分析。
对于电路也是如此进行。待他们能够完整走完一个循环，再进行讲解。几次实验发现他们对实际电路的认知几近空白，讲解电路比讲解制冷系统都花费时间。此型号的讲解完毕，让学生观察另外两种型号，找出不同点并分析，再给学生进行讲解。最后结合小型装置中的设备设置，联系到大型系统中，并提问讲解每个设备设置的依据、工作原理、正确的工作状态和具体的操作。
第三个实验，让学生根据所学知识，结合第二个分实验中对小型制冷装置的学习和分析，以组为单位设计自己想组装的制冷系统和电路。任务下达后，各组根据自己的设计找教师领取所需的设备和元器件。组装过程中教师发现有错误和不合理的地方，让学生分析并改正。组装完成后，教师检查通过，才能进行充压检漏，抽真空，设定控制参数，充注制冷剂运行；然后讲述大型系统打压检漏、排污、保压、抽真空、充注制冷剂、单机空载试运行、负荷试运行，
整个系统调试运行的过程、方法。
4、目标牵引式实验教学改革效果分析
开展了几次这种目标牵引式实验教学，都收到好于预期的效果，具体表现在以下几点。
1）在联系实际大型制冷系统知识方面，以前学生都认为是教师即兴插入的话题，虽然感兴趣，但只是想听，提问他们时，有些学生也懒得动脑，引不起足够的重视，所以应者寥寥，给他们讲了，脑子里也不会留下深刻的印象。现在学生知道实验中安排了这方面的内容，表现出的是期待，肯定头脑里也有所准备，这就好比是提前进行了预热，甚至有些学生准备好了问题。
如有一次一个学生把参观时未搞明白的问题提了出来：虹吸罐怎么有一根较粗的管道接到冷凝器的进气管上了？他这一提问，其他学生立即进入回想和思考当中，此时把问题交给全体学生来回答，一举多得：一是让他们回顾了参观时的情景，加深了印象；二是考查了他们参观时的观察能力（有很多学生没有发现这个问题）；三是让他们对虹吸罐这一设备的作用和结构进行一次复习。最后，教师再进行总结、讲解。在这种气氛下，学生全部精力都投入到听讲和对问题的分析与思考当中。
2）在“小型制冷装置安装工程中常用材料和工具的认识与使用”实验中，以前在教师讲解完工具的构造、用途、使用方法并演示之后，大部分学生亲自操作一两次之后，就好像完成了任务，特别是接头的制作和焊接实验，不注重质量，仅仅是做了。现在同样在这个实验中，他们知道第三个实验要用到这些技能，同样是接头的制作和焊接实验，会为了做到更好而不厌其烦地总结经验、重新制作，直到自己满意为止。
3）在“小型制冷系统的结构、原理分析，电路的组成分析”实验中，以前，学生将空调器拆完后，就等教师讲解，
只有少数几个学生能遵照实验的安排对制冷系统进行观察、分析，基本上无人探讨实际电路。现在的学生知道，后面的实验要自己设计制冷系统和电路，都能够积极地投入其中。鉴于这不同的学习态度，实验效果也就不可同日而语了。
4）在“自己动手设计、组装一个小型制冷装置，并完成控制下的制冷运行实验”中，以前是学生在教师指导下进行，现在是自己设计、组装，教师只是检查其正确与否。当他们制作的制冷系统在自己连接的控制电路控制下正常运行时，学生每每爆发出发自内心的欢呼，这是对目标实现的胜利的欢呼！也说明这个目标的设置是成功的。
5、结语
实验的圆满成功，与学生在实验中表现出的认真、主动、积极分不开。学生在实验中不仅能认真地听讲，而且能主动地提出问题，与教师形成了良好的互动。这样的教学调动了学生的学习积极性、思维的活跃性，拓展了思维空间。通过前后对照，证明实验中采取目标牵引方式，确能提高学生的主动性、积极性和实验效率。
针对目标牵引式实验教学改革总结有三个方面：
1）分析学生的特点和实验内容，对实验进行设计；2）将实验内容以学生感兴趣的方式（在这里就是理论与生产实际相结合）融于实验；3）设置学生期望的目标作为引导，使他们有一个努力的方向。