关于制冷压缩机本科教学的反思

制冷压缩机课程是我校能源与动力工程学院，制冷及低温技术工程研究专业的一门必修课，通常在大三下班学期开设，该课程主要是培养本专业工作者基本素质的重要课程。通过学习该课程，使学生既能对各类制冷压缩机有一较全面的了解，同时具备良好的适应压缩机技术发展的能力。
通常在蒸气压缩式制冷装置中，会选用各种不同类型的制冷压缩机。它们是装置中的关键核心设备，对系统的运行性能、噪声、振动、使用寿命和节能有着决定性的作用。然而该课程内容庞杂，涉及往复式制冷压缩机、滚动转子式制冷压缩机、涡旋式制冷压缩机、螺杆式制冷压缩机以及离心式制冷压缩机等较多制冷压缩机类型较多，而且包括压缩机的工作原理、工作过程、发展趋势，压缩机基本结构,主要零件特性主要应用要求,简单的评估、主要热力性能参数的计算，容量调节方法与特点等诸多方面的学习内容，使得学生课程内容的学习和掌握存在一定的困难。针对制冷压缩机课程的教学，很多学者在该课程教学过程及教学手段方面进行了研究。
1、制冷压缩机课程概况
1.1课程内容
制冷压缩机是能源动力等专业中制冷及低温工程方向的基础课程，主要解决是制冷专业、暖通专业学生在学习制冷原理中有关其核心原件制冷压缩机方面理论及应用所遇到的问题。该课程所需预备知识较多，学生需具备包括工程热力学、传热学、制冷原理等方面的理论知识。制冷压缩机课程的主要研究对象为制冷压缩机，在大多数情况下，需要基于实际的应用场景，对制冷压缩机的选型、制冷回路的设计等相关问题开展研究。在笔者工作的上海理工大学，制冷压缩机的教学内容包括：绪论、往复式制冷压缩机、滚动转子式制冷压缩机、涡旋式制冷压缩机、螺杆式制冷压缩机、制冷压缩机的容量调节、离心式制冷压缩机等方面，此外还包括4学时压缩机实验环节。
1.2教学过程中存在的问题
在担任制冷压缩机课程助教期间，对所授专业的学生及
授课教师进行了调研，并结合课堂教学过程的观察，总结了目前教学过程中存在的问题。
（1）理论知识点的教学难度较大，学生接受能力有限。在上制冷压缩机课之前，学生已经在前几学期的“制冷与空调设备”、“制冷原理”、“流体力学”、“工程力学”等课程中对制冷空调的基本原理和压缩机的基本理论知识有了一个感性的了解。而作为制冷空调系统四大件中最主要的压缩机，它是整个制冷系统的核心。为了能连续不断地制冷，需用压缩机将已汽化的低压蒸气从蒸发器中吸出并对其做功，压缩成为高压的过热蒸气，再排入冷凝器中(提高压力是为了使制冷剂蒸气容易在常温下放出热量而冷凝成液体)。在冷凝器中利用冷却水或空气将高压的过热蒸气冷凝成为液体并带走热量，制冷剂液体又从冷凝器底部排出。如此周而复始，实现连续制冷。通常为了方便学生理解，在上课时，我们把压缩机比喻成人的心脏，制冷剂比喻成人的血液。压缩机的种类形式多样其结构都很复杂，如果仅依靠一块黑板一根粉笔上课的教学手段，用教材上的图片教材和挂图，很难把压缩机内部的结构和动态工作过程讲清楚，如压缩机系统的油路润滑系统，在上课时学生没有见过压缩机内部结构，仅靠文字叙述学生理解起来很费劲。学生光靠书本上的图也不容易了解复杂的机械结构，传统的板书方法也无法表达出连续的、动态的压缩机工作过程。
（2）另外堂教学内容与实践课程在时间和内容上存在较大不同步脱节的现象。譬如，书本上重点讲解开启式活塞压缩机的结构工作原理，目前的实际情况是开启式的活塞压缩机在市场上基本淘汰没有使用，市场上以半封闭式和全封闭式压缩机为主。我们把建筑环境与能源技术应用专业的需要掌握的知识分为理论知识、技能知识和工程知识三部分，在目前的教学培养方案下，培养出来的学生显然掌握理论知识更牢固，而技能知识的培养仅仅在所附属的实验课程上有所体现，对工程知识的培养仅仅在专业实习中接触。在学校中实验课程成为“只看最后实验结果”的验证性教学环节。而专业实习中对工程知识的培养，由于学生招生规模扩大实习场地限制，实训老师往往一次带很多的学生，学生都是进行走马观花式的学习。
2、教学方法改进及应对措施
在制冷压缩机教学过程中，可以对教学方法做出适当调整，以激发学生学习的积极性。在目前课堂教学高度信息化、多媒体化的大背景下，如何运用现代化的教学手段取得理想的教学效果，对于制冷压缩机的课堂教学，具有极其重要的意义。
首先，采用多元化的教学手段，活跃课堂气氛，解决问题一课程教学的难点，尝试新的教学手段，采用教师自己根据目前最新的压缩机发展制作的PPT课件教学。随着信息技术的不断发展，多媒体教学提供的信息内容要眼高于传统的板书教学，利用Flash动画演示和GIF动态图片可以将压缩机的运动结构和工作过程等知识点更加形象生动地呈现在课堂上。当然，多媒体教学在上课时也存在一定的局限性。比如在使用多媒体上课的进度一般比传统的上课进度要快，一张图片一个动画有可能学生还没有完全看清楚就结束了。
其次，在教学中把培养学生的综合素质能力作为重要目标，以解决教学中面对的第二个问题。在压缩机的理论教学中我们只要求学生熟练掌握必要的和够用的理论知识，对一些理论推导过程和公式只要求学生有所了解。比如对于各种类型活塞压缩机的工作原理及零件结构、选型和运行等知识要求学生熟练掌握，对压缩机的力学分析计算、力学平衡研究等的理论知识则进行合理删减。
第三，为保证教学质量，我们在上压缩机课时将一些比较小的零部件，在每节课最后10分钟让学生分组进行现场拆卸。比如在上到全封闭式活塞压缩机的结构原理时，事先锯开几台全封闭压缩机的外壳，在上课时分组让学生自己动手拆卸压缩机的气缸盖，教师通过提问，要求学生根据理论课时讲到的知识，对照实物掌握不同形式活塞式压缩机的吸、排气工作原理，观察其吸、排气阀片的结构，利用塞尺、游标卡尺和千分尺等测量仪表测量压缩机的吸排气阀厚度、气缸内径等参数。通过这样的教学方式，可以提高学生的学习兴趣，加深对专业知识的掌握程度。
第四，使课后作业的形式更加丰富。对于相关专业的本科学生，制冷压缩机学是重要的专业基础课，仅仅掌握课后习题的解答不利于今后在相关专业领域的发展。因此，在课后习题之外，教师可分配一些思考类的作业，使学生在课后能够主动回顾相关知识点，而不仅局限于解题及应试。
3、结束语
制冷压缩机是大多数制冷、环建专业本科生的必修课，从目前学生对制冷压缩机相关知识的掌握情况以及课堂教学过程观察，教学效果不理想。本文在总结制冷压缩机教学过程中存在的，从课堂教学、综合素质提高、教学质量调高以及课后作业形式四个方面提出了针对性的教学方法与应对措施，使得学生通过该课程的学习，能够扎实地掌握工程流体力学的相关知识，并能熟练运用相关理论解决实际工程应用中的相关问题。