虛擬仿真實驗在制冷壓縮機拆裝教學(xué)改革中的應(yīng)用

李玉蘋

（山東華宇工學(xué)院 山東 德州 253000）

《教育的等部門關(guān)于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》《教育部關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》和《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標準》等多個政府頒布的文件要求教育教學(xué)改革應(yīng)該更加重視實踐活動，提高實踐分數(shù)所占的比重。目前來看，眾多大學(xué)在工科專業(yè)人才培養(yǎng)的過程中，都非常重視實踐活動，不斷提升實踐學(xué)分的占比。早在2019年全國教育大會，就明確提出各種卓越計劃，并且得到進一步的完善和發(fā)展。在此期間，工程教育專業(yè)的發(fā)展標準和教學(xué)改革方案也在逐步完善，始終保持以學(xué)生為主體的教學(xué)要求，堅持以產(chǎn)出為導(dǎo)向和持續(xù)改進的教學(xué)理念，要求全體學(xué)生參與一些復(fù)雜工程的建設(shè)活動，提高實踐類課程的教學(xué)要求，提升學(xué)生的實踐操作能力。

一、制冷壓縮機拆裝教學(xué)工作現(xiàn)狀

1.制冷壓縮機拆裝實驗內(nèi)容要求

制冷壓縮機拆裝實驗包含多個內(nèi)容，教師會帶領(lǐng)學(xué)生進行制冷系統(tǒng)核心部件的研究工作，完成制冷機的拆除、安裝，分析研究制冷壓縮機的各個零部件的功能作用和運行要求。這一實踐課程主要針對兩種制冷壓縮機進行相應(yīng)的講解，使學(xué)生能深入了解活塞式制冷壓縮機和螺桿式制冷壓縮機的拆裝要求、具體工作原理、工作特征和工作流程。這一課程能為相關(guān)專業(yè)的學(xué)生提供更多的專業(yè)知識，使同學(xué)能夠完成專業(yè)課程中其他科目的學(xué)習(xí)，提升實踐操作能力。

2.制冷壓縮機拆裝實驗課程的模塊設(shè)置

根據(jù)實際的教學(xué)課程要求，制冷壓縮機拆裝實驗課程的模塊設(shè)置非常重要，必須根據(jù)教學(xué)要求和教學(xué)目標，不斷完善制冷壓縮機拆裝實驗的具體環(huán)節(jié)，打造四個實驗?zāi)K，包括活塞式制冷壓縮機的整體拆卸和安裝活動、分析研究活塞式制冷壓縮機各個組件的特征和實際應(yīng)用價值、完成螺桿式壓縮機組的拆卸和安裝活動、充分了解螺桿式壓縮機各個零部件的特征和實際應(yīng)用價值。在制冷壓縮機拆裝實驗的教學(xué)改革中，學(xué)?？梢詫⒃搶嶒灪吞摂M仿真實驗項目完美結(jié)合起來，以提高教學(xué)效率和教學(xué)效果。[1]

3.虛擬仿真教學(xué)體系的組成模式

根據(jù)實驗課程要求，研發(fā)壓縮機拆裝虛擬仿真教學(xué)體系，可以將該體系劃分為兩個部分，包括實際仿真教學(xué)體系和后端監(jiān)管體系。在其前端的仿真學(xué)體系中，學(xué)生可自主選擇活塞式制冷壓縮機或螺桿式制冷壓縮機的模擬仿真實驗?zāi)Ｊ健Ｔ趯W(xué)習(xí)制冷壓縮機拆卸和安裝方法時，可以選擇多種模式，前期可以選擇學(xué)習(xí)模式和練習(xí)模式，后期則可以利用考核模式，檢驗自己的學(xué)習(xí)效果。這種可供學(xué)生自主選擇的學(xué)習(xí)和實踐操作模式，針對每個學(xué)生的特點，提升其實際學(xué)習(xí)和操作能力，強化了實際的教學(xué)效果。

在眾多學(xué)習(xí)模式中，考核模式是至關(guān)重要的，不但能檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，且能夠使教師深入了解學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況，方便教師開展下一步的教學(xué)工作。在考核模式中，主要包含兩個考核環(huán)節(jié)，考查學(xué)生的拆卸和安裝能力。具體的操作環(huán)節(jié)非常簡單，學(xué)生可以根據(jù)自己學(xué)習(xí)、掌握的知識，選擇相應(yīng)的拆卸順序，在系統(tǒng)平臺中選擇自己需要的拆裝工具，點擊兩下需要拆卸的組件，就可以完成拆卸工作。學(xué)生一旦忘記拆卸步驟或者不了解拆卸方法，可以選擇“跳過”這一選項，暫時拆卸其他的零部件，這樣不會影響整體的考核效果和考核進度。在學(xué)生按要求完成拆卸之后，系統(tǒng)中就會出現(xiàn)“提交”這一選項，學(xué)生點擊該選項，就可以獲得自己的考核分數(shù)。[2]考核結(jié)果，既可讓學(xué)生了解自己的實際應(yīng)用能力，還可讓學(xué)生從中了解自己操作失誤的具體步驟和對應(yīng)的零件，改進實驗方法。最終的考核結(jié)果會被傳輸?shù)胶笈_的監(jiān)管系統(tǒng)中，方便記錄和統(tǒng)計，教師也可以從中了解每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，制定更加完善和有針對性的教學(xué)方案，提升教學(xué)改革的效果。

伴隨我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，各高等院校已經(jīng)開始在制冷壓縮機拆裝教學(xué)工作中加入虛擬仿真實驗，不斷開展教學(xué)改革工作，并取得了很好的效果。壓縮機拆裝虛擬仿真教學(xué)體系：學(xué)習(xí)模式—練習(xí)模式—考核模式逐漸形成并發(fā)揮作用。在這個教學(xué)體系中，學(xué)生可以自主選擇學(xué)習(xí)步驟和學(xué)習(xí)次數(shù)，比如：在選擇學(xué)習(xí)模式和練習(xí)模式時，學(xué)生可以根據(jù)實際情況選擇手動操作方案或者自動操作方案，通過壓縮機拆裝學(xué)習(xí)，了解實際工作過程、拆卸方法和注意事項，在練習(xí)中提升實際操作能力。在前期學(xué)習(xí)過程中，教師可以組織學(xué)生完成學(xué)習(xí)模式和練習(xí)模式，學(xué)生也可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)和掌握情況，選擇學(xué)習(xí)模式和練習(xí)模式，多次學(xué)習(xí)和練習(xí)之后，按最終的考核要求進入考核模式。在這個過程中，學(xué)生可以實時監(jiān)控和掌握自己的學(xué)習(xí)情況，學(xué)習(xí)更多的壓縮機拆卸知識，了解制冷壓縮機各個組件的功能特征和具體應(yīng)用要求，不斷調(diào)整實踐方案，提升自己的實際拆卸和安裝能力。教師則可以通過后臺的考核成績了解學(xué)生的實際情況，通過整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄，分析研究模擬仿真實驗的價值和作用，調(diào)整教學(xué)改革方案，提升實際的教學(xué)效果。

除了前端的模擬仿真操作實驗系統(tǒng)，后臺管理體系也至關(guān)重要。教師可以通過后臺管理體系監(jiān)管學(xué)生的實際操作能力和學(xué)習(xí)情況。后臺的管理體系包含多個功能，限制學(xué)生操作次數(shù)，系統(tǒng)完成組織和管理工作，記錄整合學(xué)生的考核成績，進行整體分析。

后臺管理體系具體的操作方法非常簡單，相關(guān)工作人員可以直接應(yīng)用篩選按鈕，根據(jù)自己的實際需求在篩選面板中選擇，管理者和實驗教師可以在考核系統(tǒng)中查看學(xué)生的考核成績，可按班級進行成績篩選，也可直接查找學(xué)生的姓名、學(xué)號，了解其實際成績，能夠充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。后臺管理體系所記錄的信息非常詳細，不僅包含學(xué)生操作失誤的具體步驟數(shù)量，還包含學(xué)生拆卸和安裝過程中出現(xiàn)失誤的具體情況和失誤原因，使教師進一步了解學(xué)生在實際操作過程中出現(xiàn)的問題，不斷改革教學(xué)方案和教學(xué)方法，提高教學(xué)效果及學(xué)生的實際操作能力。總而言之，在進行制冷壓縮機拆裝教學(xué)改革的過程中，應(yīng)用虛擬仿真實驗，不但能解決實驗設(shè)備匱乏問題，還能使教師了解教學(xué)中出現(xiàn)的問題，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和經(jīng)常出現(xiàn)錯誤的地方，進一步改進教學(xué)方案，提升實驗課程教學(xué)效率。

4.應(yīng)用虛擬仿真實驗教學(xué)的意義

我國不斷推進教學(xué)改革步伐，大學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)項目獲得了越來越多人的認可，大家可以通過多種渠道了解實驗仿真課程，將虛擬仿真實驗應(yīng)用到各種實驗課程中，為國家和社會打造更多實踐型精英。

在制冷壓縮機拆裝教學(xué)改革過程中，應(yīng)用虛擬仿真實驗教學(xué)項目，能夠使全體同學(xué)進入實驗室，完成各種實驗，不斷提升動手能力。在整個教學(xué)體系中，動手實踐十分重要，想要真正提升學(xué)生的動手能力，就要不斷完善考核模式。整個操作過程包含三個部分：第一部分是考查學(xué)生的動手能力，這一部分占總成績的40%；第二部分則是中間過程的考核，包括拆卸、安裝壓縮機的每一個零部件，解決拆卸、安裝中出現(xiàn)的各種問題，這一部分占整體成績的30%；第三部分則是實驗后的總結(jié)，學(xué)生在完成一次次的試驗操作之后，將自己的體會和新的認識以實驗報告的形式寫出來，能夠體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，這一部分占總成績的30%。[3]

要想不斷完善制冷壓縮機拆裝教學(xué)工作，就必須讓虛擬仿真實驗教學(xué)項目和實踐操作項目結(jié)合起來。實驗表明，虛擬仿真和實際操作能使學(xué)生更加了解制冷壓縮機的相關(guān)知識，在反復(fù)的虛擬操作中提升操作能力，在發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程中，深入掌握制冷壓縮機的工作原理和特征，提升實際操作能力，解決實際工作中出現(xiàn)的疑難問題；使教師提高實踐教學(xué)能力和效果。

二、制冷壓縮機拆裝實驗課程教學(xué)的發(fā)展方向和具體要求

1.制冷壓縮機拆裝實驗課程教學(xué)的發(fā)展方向

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國亟須大量的實踐型號人才。山東華宇工學(xué)院將能源和動力工程專業(yè)人才培養(yǎng)的重點放在了實踐課程上，以打造更多的高能力、高水平實踐型人才。能源與動力工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程是熱工、力學(xué)及機械科學(xué)理論，教學(xué)目的是使學(xué)生掌握能源的產(chǎn)出、轉(zhuǎn)移和應(yīng)用方案，學(xué)會利用動力系統(tǒng)和相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)，盡早達到節(jié)能減排要求，使學(xué)生畢業(yè)后能在眾多領(lǐng)域發(fā)揮其實際效用。比如在制冷和低溫控制工程中，發(fā)揮自己的能力。參與空調(diào)工程設(shè)計工作，深入研究制冷空調(diào)系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，包括系統(tǒng)的安裝工作、完成日常監(jiān)控和開發(fā)工作、在了解制冷空調(diào)的各個性能的基礎(chǔ)上完成地完成銷售工作，從而成為各領(lǐng)域的實干精英。

2.制冷壓縮機拆裝實驗課程教學(xué)具體要求

就目前的發(fā)展情況來看，活塞式制冷壓縮機和螺桿式制冷壓縮機應(yīng)用得最多，因此制冷壓縮機拆裝實驗主要針對這兩種壓縮機進行。學(xué)生在拆裝過程中，可以深入了解壓縮機的工作流程、結(jié)構(gòu)特征、各零部件的作用，提升判斷壓縮機故障原因、解決壓縮機故障問題的實際操作能力。

制冷壓縮機拆裝實驗課程要求學(xué)生充分了解活塞式制冷壓縮機拆卸、安裝的具體要求，掌握活塞式制冷壓縮機各個組件的結(jié)構(gòu)特征和實際的工作方式；完全掌握螺桿式制冷壓縮機各個組件的結(jié)構(gòu)特征、實際的工作形式及要求。除此之外，想要達到該項目要求，參與制冷壓縮機的拆裝學(xué)習(xí)課程，學(xué)生還必須具備相關(guān)的基本知識，包括故障判斷方法、故障解決方案、維修零部件方法等，為以后的工作奠定良好基礎(chǔ)。[4]

三、結(jié)語

總而言之，制冷壓縮機拆裝教學(xué)改革應(yīng)用虛擬仿真實驗?zāi)軌蛱嵘虒W(xué)效果，在有限的條件下培養(yǎng)更多操作精英。從發(fā)展現(xiàn)狀來看，各大院校已經(jīng)開始將虛擬仿真實驗應(yīng)用于教學(xué)工作中。在制冷壓縮機拆裝實驗課程中，教師可以根據(jù)實驗仿真項目要求和現(xiàn)實要求進行教學(xué)工作，打造一個虛實結(jié)合的實驗課程，使每位同學(xué)真正參與實踐，在練習(xí)、學(xué)習(xí)中提升發(fā)現(xiàn)、解決疑難問題的能力，打造更多具備實踐操作能力的精英，不斷推動社會的發(fā)展和進步。