“制冷技術(shù)與節(jié)能”研究生課程建設(shè)與思考

何國(guó)庚++李嘉

摘 要：課程建設(shè)是教學(xué)質(zhì)量提高的基礎(chǔ)。文章從制冷技術(shù)與節(jié)能課程的發(fā)展歷史與作用入手，分析了新形勢(shì)下，制冷技術(shù)與節(jié)能課程所面臨的問(wèn)題，并以華中科技大學(xué)為例，提出了加強(qiáng)制冷技術(shù)與節(jié)能課程建設(shè)的措施。

關(guān)鍵詞：研究生；制冷技術(shù)與節(jié)能；課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G643 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2015）06-0026-03

研究生教育是我國(guó)高等教育體系中的最高層次，是我國(guó)高等教育綜合實(shí)力和整體水平的直接反映。我國(guó)研究生教育興起于20世紀(jì)初，但直到1949年，僅畢業(yè)了200多名研究生。新中國(guó)成立后，研究生教育有了一定的發(fā)展，但仍然處于小規(guī)模、低水平的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，1950年到1965年的16年間，共招收研究生2.3萬(wàn)人。1966年后由于“文化大革命”的原因，研究生教育中斷長(zhǎng)達(dá)12年。

我國(guó)研究生教育的發(fā)展，是在1978年恢復(fù)研究生招生制度以后。1978年至1999年的22年間，累計(jì)招收研究生77.3萬(wàn)余人。1999年以后隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，研究生教育進(jìn)入了一個(gè)前所未有的超常規(guī)發(fā)展時(shí)期。僅2013年，我國(guó)研究生的招生規(guī)模就達(dá)到了60.8萬(wàn)人，接近1978年至1999年22年招生總數(shù)的80%。

這種研究生教育的超常規(guī)發(fā)展，雖說(shuō)也達(dá)到了某些初衷，產(chǎn)生了多方面的積極意義，但是，數(shù)量上的急劇增長(zhǎng)也帶來(lái)了許多問(wèn)題和矛盾，尤其是研究生的培養(yǎng)質(zhì)量不容樂(lè)觀[1-3]。加之中國(guó)的研究生教育由于歷史的原因，本來(lái)基礎(chǔ)就比較薄弱，條件也相對(duì)欠缺，這就加劇了這些問(wèn)題和矛盾可能帶來(lái)的消極后果。

研究生的培養(yǎng)過(guò)程涉及到許多方面，其中課程建設(shè)是教學(xué)質(zhì)量提高的基礎(chǔ)，教學(xué)質(zhì)量的提高又是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。這里就華中科技大學(xué)研究生課程制冷技術(shù)與節(jié)能的建設(shè)與思考談點(diǎn)自己的體會(huì)。

一、制冷技術(shù)與節(jié)能課程的發(fā)展歷史與作用

（一）制冷技術(shù)與節(jié)能課程的發(fā)展歷史

我國(guó)制冷及低溫工程專業(yè)研究生的培養(yǎng)始于上世紀(jì)60年代初，但由于文化大革命的原因，制冷及低溫工程的研究生教育剛剛起步就戛然而止。文化大革命結(jié)束后，1978年才又重新恢復(fù)研究生培養(yǎng)。華中科技大學(xué)制冷及低溫工程的研究生培養(yǎng)也同步開(kāi)始，并于1981年獲得制冷及低溫工程專業(yè)碩士學(xué)位授予權(quán)[4]。

在學(xué)校制冷低溫工程專業(yè)研究生培養(yǎng)初期，制冷技術(shù)與節(jié)能主要針對(duì)當(dāng)時(shí)我國(guó)制冷技術(shù)開(kāi)始起步，僅在本科專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上略微提高，確定以制冷新理論、混合工質(zhì)節(jié)能研究以及當(dāng)時(shí)剛剛開(kāi)始應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)的理論與性能為主要教授內(nèi)容。1987年聯(lián)合國(guó)關(guān)于臭氧破壞物質(zhì)的《蒙特利爾議定書(shū)》獲得通過(guò)，制冷技術(shù)與節(jié)能的內(nèi)容逐漸淘汰混合工質(zhì)的內(nèi)容，而代之以CFCs物質(zhì)的淘汰，尤其是電冰箱用R12的制冷劑替代技術(shù)與節(jié)能技術(shù)。同時(shí)由于制冷劑環(huán)保性能和多能源驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，吸收式制冷技術(shù)蓬勃興起并逐漸壓縮已經(jīng)日漸成熟的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)技術(shù)和渦旋壓縮機(jī)技術(shù)的內(nèi)容。進(jìn)入21世紀(jì)后，全球變暖的趨勢(shì)使得具有較高全球溫室氣體潛能值（GWP）的制冷劑受到擠壓，新型更環(huán)保的制冷劑研究日漸興起，空調(diào)器與電冰箱的能耗標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，儲(chǔ)能技術(shù)與可再生能源的利用等都對(duì)制冷技術(shù)與節(jié)能課程的教學(xué)產(chǎn)生了沖擊。

（二）制冷技術(shù)與節(jié)能課程的作用

制冷技術(shù)與節(jié)能課程針對(duì)制冷及低溫工程專業(yè)中的普冷技術(shù)，與早期針對(duì)低溫技術(shù)的低溫傳熱學(xué)課程一起構(gòu)成了學(xué)校制冷及低溫工程專業(yè)研究生教育的兩門(mén)專業(yè)必修課程。制冷技術(shù)與節(jié)能課程是建立在熱力學(xué)、傳熱學(xué)、制冷原理與裝置等課程的基礎(chǔ)上，也就是學(xué)生們?cè)谡莆樟藷崃W(xué)和傳熱學(xué)理論，獲得人工制冷的基本原理和循環(huán)特性的知識(shí)，具有制冷循環(huán)分析和計(jì)算能力，獲得有關(guān)制冷設(shè)備方面的知識(shí)和相應(yīng)的分析和計(jì)算能力的基礎(chǔ)上，通過(guò)制冷技術(shù)與節(jié)能課程的學(xué)習(xí)，需要進(jìn)一步掌握制冷循環(huán)新理論、制冷劑替代新進(jìn)展、冰箱空調(diào)的新要求及其節(jié)能措施以及二氧化碳制冷技術(shù)、最新蓄冷技術(shù)、高效吸收式制冷技術(shù)、太陽(yáng)能等可再生能源在制冷空調(diào)中的應(yīng)用技術(shù)等，既要拓寬學(xué)生的知識(shí)面，又要培養(yǎng)學(xué)生的理論與應(yīng)用能力，這對(duì)于培養(yǎng)既具有寬廣知識(shí)面、適應(yīng)能力強(qiáng)，又具備良好的專業(yè)知識(shí)和技能的高水平、有創(chuàng)新精神的優(yōu)秀學(xué)生具有舉足輕重的作用。

二、制冷技術(shù)與節(jié)能課程教學(xué)面臨的問(wèn)題

（一）研究生數(shù)量急劇增多

在學(xué)校開(kāi)始招收制冷及低溫工程專業(yè)研究生初期，每年招收的研究生數(shù)量均只有幾個(gè)人。由于人數(shù)少，課程教學(xué)一直都是采用課堂教學(xué)、課堂討論、專題講座及討論等方法，互動(dòng)性比較強(qiáng)，學(xué)生參與度也比較高。后來(lái)隨著1999年后全國(guó)研究生教育進(jìn)入一個(gè)超常規(guī)發(fā)展時(shí)期，加上除了與原來(lái)相同的學(xué)術(shù)性碩士研究生外，近年來(lái)又增加全日制專業(yè)型研究生的招生，使得學(xué)校制冷及低溫工程專業(yè)的研究生數(shù)量每年都在30人左右，已經(jīng)是一個(gè)班的規(guī)模，從而對(duì)原有教學(xué)方式帶來(lái)沖擊。

（二）研究生來(lái)源不同，知識(shí)背景差異大

由于招生人數(shù)的增加，本專業(yè)的研究生來(lái)源除主要為本校畢業(yè)的學(xué)生以及其他相類似的重點(diǎn)高校的畢業(yè)生外，也開(kāi)始有一定數(shù)量的二本甚至是三本院校的畢業(yè)生考入。雖然這些學(xué)生大部分來(lái)自于熱能與動(dòng)力工程專業(yè)制冷與低溫方向，但也有一部分學(xué)生來(lái)自于建筑環(huán)境與設(shè)備專業(yè)。另外還有一些其他專業(yè)的研究生將這門(mén)課程作為選修課程。除了應(yīng)屆本科畢業(yè)生外，也有一些參加工作數(shù)年后再來(lái)讀研究生的。由于研究生的來(lái)源不同，學(xué)科背景也有一定差距，對(duì)本課程相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度也都存在一定的差異，從而也為本課程的教學(xué)帶來(lái)一定的難度。

（三）學(xué)科發(fā)展迅速，缺乏適合教材

制冷技術(shù)與節(jié)能課程主要面向制冷空調(diào)技術(shù)。隨著我國(guó)改革開(kāi)放的進(jìn)行，制冷空調(diào)行業(yè)走上健康發(fā)展的軌道，進(jìn)入1990年代以后，整個(gè)制冷空調(diào)迎來(lái)了高速增長(zhǎng)的發(fā)展階段?，F(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)躋身于世界制冷空調(diào)設(shè)備制造大國(guó)之列，多項(xiàng)產(chǎn)品產(chǎn)量已穩(wěn)居世界第一的位置，部分技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。這些都表明，制冷空調(diào)行業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)裝備工業(yè)的有生力量和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。另一方面，全球的制冷空調(diào)技術(shù)在近三十年中也取得了長(zhǎng)足發(fā)展，如制冷劑替代從最初的CFCs淘汰，到HCFCs的淘汰，再到目前HFCs的限制使用，自然制冷劑的重新興起；國(guó)際社會(huì)也從最初的只重視破壞臭氧層物質(zhì)的淘汰，到臭氧層與溫室氣體效應(yīng)并重，形勢(shì)發(fā)展錯(cuò)綜復(fù)雜，各方利益博弈激烈，新的技術(shù)層出不窮；制冷換熱器、制冷系統(tǒng)、制冷壓縮機(jī)也都取得巨大進(jìn)步，難以有一本教材能夠跟上，即使是一些專著，也是在出版兩三年就已經(jīng)落后。近些年，制冷劑的替代發(fā)展日新月異，自然工質(zhì)與新出現(xiàn)的HFOs類工質(zhì)及各種混合物，由于其0ODP、低GWP受到世界各國(guó)的廣泛重視，研究力度也大大加強(qiáng)，涌現(xiàn)了很多新技術(shù)和新的研究方向。這就需要結(jié)合現(xiàn)在最新研究成果對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整與改革。

三、加強(qiáng)制冷技術(shù)與節(jié)能課程建設(shè)的措施

（一）精選教學(xué)內(nèi)容

在我國(guó)恢復(fù)研究生教育初期，我國(guó)的制冷技術(shù)尚處于發(fā)展起步階段，制冷技術(shù)與節(jié)能課程的內(nèi)容僅限制在一個(gè)很窄的范圍里。經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放三十多年的發(fā)展，我國(guó)的制冷界與國(guó)際制冷界實(shí)現(xiàn)完全接軌，并且在亞洲國(guó)家中首次成功承辦國(guó)際制冷大會(huì)。現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)成為全球最大的制冷空調(diào)產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)，部分產(chǎn)品已近處于國(guó)際領(lǐng)先水平，空調(diào)器和電冰箱的產(chǎn)量已經(jīng)分別占全球產(chǎn)量的近80%和近70%。同時(shí)制冷空調(diào)的研究與應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，新的制冷理論與方法、制冷劑的替代與應(yīng)用、壓縮機(jī)的新結(jié)構(gòu)新理論與高效化、換熱器的新結(jié)構(gòu)與強(qiáng)化傳熱理論與方法、制冷系統(tǒng)的優(yōu)化匹配與仿真、吸收式與吸附式制冷系統(tǒng)的研究與應(yīng)用以及可再生能源在制冷空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用研究等等，每一個(gè)方面都涉及到許多內(nèi)容，由于課時(shí)的限制，全面講述制冷空調(diào)的所有知識(shí)是不現(xiàn)實(shí)的，或者只能對(duì)每個(gè)方面做一個(gè)簡(jiǎn)單的進(jìn)展介紹。因此合理選擇制冷技術(shù)與節(jié)能的教學(xué)內(nèi)容對(duì)于研究生掌握必要的專業(yè)知識(shí)具有重要意義。針對(duì)目前制冷空調(diào)技術(shù)與行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和研究生就業(yè)去向，節(jié)能與環(huán)保已經(jīng)成為制冷空調(diào)技術(shù)的核心發(fā)展方向，空調(diào)器、電冰箱在制冷空調(diào)行業(yè)中占據(jù)2/3的份額，且其能效標(biāo)準(zhǔn)還在不斷提高，因此我們?cè)诩骖櫻芯可鷣?lái)源不同、知識(shí)背景有差異而概述制冷技術(shù)的基本理論的基礎(chǔ)上，確定制冷技術(shù)與節(jié)能的核心內(nèi)容為制冷劑替代與應(yīng)用技術(shù)、空調(diào)器節(jié)能技術(shù)與電冰箱節(jié)能技術(shù)，同時(shí)兼顧新的制冷理論與方法、工商制冷中的最新技術(shù)以及可再生能源的應(yīng)用，使學(xué)生不但了解制冷空調(diào)的未來(lái)發(fā)展，更重要的是掌握當(dāng)前制冷空調(diào)技術(shù)主流發(fā)展的狀況，使學(xué)生獲得最大收益，以便更好地適應(yīng)社會(huì)的需要。

（二）緊盯學(xué)科發(fā)展前沿

制冷空調(diào)技術(shù)和制冷空調(diào)行業(yè)在近三十年來(lái)，接連遇到了與人類生存直接相關(guān)的大問(wèn)題。首先是臭氧層破壞問(wèn)題。研究表明，過(guò)去制冷空調(diào)中常用的CFCs和HCFCs物質(zhì)是破壞臭氧層的罪魁禍?zhǔn)祝?987年通過(guò)的關(guān)于破壞臭氧物質(zhì)的《蒙特利爾議定書(shū)》明確提出了在制冷空調(diào)設(shè)備中淘汰和禁止使用CFCs和HCFCs制冷劑，并在2007年全球?qū)崿F(xiàn)淘汰CFCs物質(zhì)的同時(shí)，又達(dá)成了比原計(jì)劃提前10年淘汰HCFCs的目標(biāo)。另一方面全球變暖對(duì)人類的威脅也使得關(guān)于氣候變化的《京都議定書(shū)》于1997年得以通過(guò)。在《京都議定書(shū)》中，曾經(jīng)作為CFCs和HCFCs物質(zhì)替代物的HFCs類物質(zhì)，由于其較高的全球溫室氣體潛能值（GWP）而被列為限制使用的物質(zhì)名單中。包括美國(guó)在內(nèi)的一些國(guó)家從2009年開(kāi)始相繼在《蒙特利爾議定書(shū)》工作組會(huì)議上提出議案，要求將HFCs類物質(zhì)納入《蒙特利爾議定書(shū)》的管制范圍予以限制和淘汰。一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)也相繼進(jìn)行修訂，將可燃制冷劑納入制冷空調(diào)允許使用的范圍。這些都將對(duì)整個(gè)制冷空調(diào)行業(yè)產(chǎn)生巨大影響，并對(duì)制冷空調(diào)技術(shù)提出更高的要求。我們?cè)谶M(jìn)行制冷技術(shù)與節(jié)能的課程教學(xué)時(shí)緊盯當(dāng)前學(xué)科的最新發(fā)展，隨時(shí)將最新的發(fā)展動(dòng)態(tài)、最新的技術(shù)成果納入教學(xué)內(nèi)容，并且緊跟空調(diào)器和電冰箱能耗標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)介紹空調(diào)器、電冰箱節(jié)能技術(shù)的進(jìn)展、方法、措施以及未來(lái)的走向，使學(xué)生在課堂上學(xué)的知識(shí)與實(shí)際同步，并略有超前。同時(shí)注意結(jié)合教師的研究項(xiàng)目及其研究結(jié)果講解相關(guān)內(nèi)容，努力提高教學(xué)的實(shí)用性、生動(dòng)性和靈活性，以使研究生們能夠盡早了解、適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室的研究，有效地將教學(xué)與科研有機(jī)結(jié)合起來(lái)。

（三）堅(jiān)持理論與應(yīng)用并重

制冷技術(shù)與節(jié)能課程不僅針對(duì)制冷及低溫工程專業(yè)的研究生，部分工程熱物理和流體機(jī)械的研究生也將其作為選修課程。作為一門(mén)應(yīng)用技術(shù)的專業(yè)課程，教給學(xué)生的不僅是一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)的知識(shí)，更是一種研究方法。因此，這門(mén)課程教學(xué)不僅要傳授原理知識(shí)，更重要的是通過(guò)教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法，做到學(xué)以致用。我們?cè)诮虒W(xué)中堅(jiān)持以基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理為先導(dǎo)，在讓學(xué)生了解、掌握制冷的基本理論、節(jié)能的基本方法和措施的基礎(chǔ)上，著重介紹如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解釋、解決制冷空調(diào)技術(shù)研究中出現(xiàn)的現(xiàn)象，遇到的問(wèn)題。從傳熱強(qiáng)化的基本原理到制冷換熱器的強(qiáng)化傳熱、從壓縮機(jī)的基本原理到壓縮機(jī)的高效化，從制冷系統(tǒng)的基本構(gòu)成到制冷系統(tǒng)的優(yōu)化匹配，從部件到系統(tǒng)深入分析制冷空調(diào)的節(jié)能方法與措施。同時(shí)引用自己和同行工作中的研究經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生更容易理解、掌握應(yīng)用方法，深入了解其具體應(yīng)用并能夠加以拓展。

（四）改革教學(xué)方法，建立合理的考核方式

1.采取靈活的教學(xué)方法，充分利用多媒體教學(xué)

在授課時(shí)為使學(xué)生能夠抓住重點(diǎn)，用最短時(shí)間學(xué)到對(duì)自己有用的知識(shí)，我們根據(jù)不同的內(nèi)容需要、學(xué)生的接受程度，把教學(xué)內(nèi)容分為精講內(nèi)容和簡(jiǎn)單介紹內(nèi)容。只講基本的、關(guān)鍵的內(nèi)容和前沿知識(shí)以及在科研實(shí)踐中典型的應(yīng)用實(shí)例；同時(shí)，適當(dāng)?shù)亓粝乱恍﹩?wèn)題，給學(xué)生一個(gè)討論和思考的時(shí)間，以便于學(xué)生能夠更深入地理解相關(guān)知識(shí)。針對(duì)課程教學(xué)中存在的從原理系統(tǒng)到組成設(shè)備再到實(shí)際系統(tǒng)和裝置的過(guò)渡問(wèn)題，為使學(xué)生能更好地理解復(fù)雜的系統(tǒng)、設(shè)備、裝置及其工作過(guò)程，我們?cè)O(shè)計(jì)了完整的電子課件，借助于動(dòng)畫(huà)和多媒體技術(shù)來(lái)豐富課程內(nèi)容和表現(xiàn)形式，將過(guò)去因沒(méi)有實(shí)物對(duì)象或由于實(shí)物過(guò)于復(fù)雜而難學(xué)的抽象工作原理、復(fù)雜的設(shè)備結(jié)構(gòu)具體化、形象化，加深學(xué)生的理解。同時(shí)，對(duì)多媒體教案和課堂應(yīng)用進(jìn)行研討完善，努力將生動(dòng)講述、形象投影、直觀演示、啟發(fā)思考、活躍課堂有機(jī)結(jié)合起來(lái)。

2.建立合理的課程考核方式

考核是一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，直接反映學(xué)生學(xué)習(xí)成果與教師的教學(xué)質(zhì)量。建立合理的考核方式，可以準(zhǔn)確地反映學(xué)生對(duì)課程的了解、掌握程度，幫助教師準(zhǔn)確地掌握課程教學(xué)效果和改進(jìn)方向。本課程成績(jī)的考核目前主要從課堂表現(xiàn)和課程論文兩方面來(lái)進(jìn)行考核。并在課程開(kāi)設(shè)之初即告知學(xué)生，使其對(duì)各個(gè)部分都引起足夠重視。課堂表現(xiàn)主要是從到課率、問(wèn)題回答與分析來(lái)實(shí)時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，提高課堂的學(xué)習(xí)效率；課程論文則是要求學(xué)生根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合自己的研究?jī)?nèi)容撰寫(xiě)綜述性論文。從目前的效果看，本課程的課程論文為研究生進(jìn)入課題研究的開(kāi)題報(bào)告的撰寫(xiě)階段的論文查閱、文獻(xiàn)綜述、研究目標(biāo)的制定和研究方法的確定奠定了扎實(shí)基礎(chǔ)，取得了良好的效果。

四、關(guān)于制冷技術(shù)與節(jié)能課程建設(shè)的思考

綜上所述，我們?cè)谥评浼夹g(shù)與節(jié)能課程的教學(xué)過(guò)程中得到一些啟示和經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)中以拓寬學(xué)生知識(shí)面、掌握必要的研究方法與手段、了解本學(xué)科研究前沿為目的，做到精選教學(xué)內(nèi)容，兼顧理論與應(yīng)用并重；教學(xué)內(nèi)容要反映制冷空調(diào)技術(shù)的最新進(jìn)展；教學(xué)方式要靈活并充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。上述教學(xué)理念已在并將在以后的教學(xué)中繼續(xù)起到一定的指導(dǎo)作用，以提高制冷技術(shù)與節(jié)能課程的教學(xué)質(zhì)量，從而有利于培養(yǎng)高質(zhì)量的研究生。

盡管本課程建設(shè)取得了一定成效，但由于目前條件的限制，還存在著一些可以通過(guò)努力來(lái)進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量的方面，其一是適當(dāng)增加一些的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，提高學(xué)生在制冷空調(diào)方面的實(shí)驗(yàn)技能；其二是在課時(shí)允許的情況下適當(dāng)增加課堂專題討論內(nèi)容，進(jìn)一步加強(qiáng)與學(xué)生互動(dòng)，了解學(xué)生的學(xué)術(shù)需求，力爭(zhēng)通過(guò)課程的教學(xué)實(shí)踐讓學(xué)生學(xué)有所用。

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