基于CDIO模式的高职院校《空气调节》课程改革

2013-02-01杜娟丽刘群生

职业教育研究 2013年8期

关键词：空调空气模块

杜娟丽刘群生王琳

（郑州牧业工程高等专科学校河南郑州 450011）

基于CDIO模式的高职院校《空气调节》课程改革

杜娟丽刘群生王琳

（郑州牧业工程高等专科学校河南郑州 450011）

《空气调节》是暖通空调专业的核心课程之一，具有理论性强、机理抽象、实用价值高等特点。由于近年来高职院校学生的专业基础知识比较薄弱，学习基础理论知识热情不高，使得教学效果不理想。为了激发学生的学习兴趣，提高教学效果，应基于CDIO教育新模式，对《空气调节》课程进行教学改革，将理论知识与实际应用和动手实操相结合，实现“知识本位”向“能力本位”的转变。

CDIO模式；高职院校；空气调节；课程改革

为了培养出重基础、强技能、满足社会需求的高素质人才，作为高职暖通空调专业主干核心课程的《空气调节》，在课程改革中引入了一种新型的工程教育模式：CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）模式，它是一种国际化高等工程的创新模式，即以“构想——设计——实施——操作”等过程为载体，不仅培养学生的学科知识能力，而且重在培养学生的终身学习能力、团队交流协作能力，以及在企业与社会环境下的构思、设计、实施、运作能力，将学生培养成适应岗位要求、具有创新意识、符合行业需求的高素质技能型人才。

笔者在详细分析《空气调节》课程的特点及高职学生学情的基础上，结合CDIO教育理念，对《空气调节》课程的教学内容、教学方法及教学手段等方面进行改革探索，制定了“教、学、做”一体化的教学编排，将理论知识与实际应用和动手实操相结合，以期将“知识本位”转变为“能力本位”。

课程及学情分析

《空气调节》课程分析对大多数高职院校而言，《空气调节》是暖通空调专业的主干专业基础课程，是后期学习《中央空调设计与施工》和《中央空调系统运行与管理》等核心专业课程的理论基础，是分析优化空气处理过程的理论工具，是实现绿色环保、节能的理论源泉，同时也是保障学生能够顺利地进行高等学历继续深造的基石。该课程具有理论性强、机理抽象、实用价值高等特点，也因此被列为学科、专业的重点核心课程。《空气调节》课程的主要内容按性质可分为基础理论知识和实践应用知识两部分。基础理论包括空气的状态参数、典型的空气处理过程、焓湿图的应用等内容；应用知识包括空调房间负荷的计算、空气处理过程（包括一次回风、二次回风及风机盘管的空气处理过程）、空气处理设备、气流组织形式的设计过程、运行调节手段等内容。以上内容均存在着理论性强、直观可视性差、概念比较抽象等特点，若采用以往的课堂讲授为主、实验为辅的教学方法，会导致理论知识与实践应用相脱节，很难达到理想的教学效果。

学情分析近年来，空调专业的毕业生就业前景好，报考人数逐年增加，但学生的知识基础水平却逐年下降。据统计，2008年全国参加高考人数1050万人，录取人数599万人，录取率为57%；2009年全国参加高考人数1020万人，录取人数629万人，录取率为62%；2010年全国参加高考人数957万人，录取人数657万人，录取率为69%；2011年全国参加高考人数933万人，录取人数675万人，录取率为72.3%。可见高招人数的下降与录取人数的增加，使得高职院校的录取分数线逐年降低，学生的知识基础比较薄弱，学习理论知识的兴趣和积极性比较淡薄，这给专业基础理论教学带来了较大难度。

基于CDIO教育模式的《空气调节》课程改革措施

基于以上对课程及学情的分析，为了弱化课程内容的抽象机理，强化课程的实践应用性，同时为了激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性，笔者通过具体项目引领学生参与到教学中来，即以教师为主、学生为辅，携手共同设计制作一套多功能小型空调箱为目标，在设计、制作过程中，基于CDIO教育模式的指引，对课程进行了项目化、模块化、实践化整合，使学生边学习理论，边应用于实践，边动手制作，将“教、学、做”融于一体，培养学生的工程意识和实践能力，同时结合专业特色培养复合型人才，拓宽学生的就业与社会适应能力。

以项目导学和任务驱动整合知识模块，创建知识体系根据《空气调节》课程中实际应用的核心内容，本教学小组自行研发、制作了一套多功能空调箱。该空调箱不仅可以实现多种空气状态参数的测定，同时也可实现空气的多种处理过程，例如对空气进行加热、加湿、冷却处理等。在教学过程中，以该空调箱为载体，通过具体的设计、制作流程整合知识模块创建知识体系，课程内容具体编排如下：模块一——湿空气的状态参数及焓湿图的应用；模块二——空调房间负荷计算；模块三——空气处理过程的设计计算；模块四——空气处理设备的选型；模块五——设备采购和小型多功能空调箱的制作；模块六——小型多功能空调箱的调试及运行。其中每个知识模块又分成若干个教学任务，使整个教学过程以项目导学、任务驱动的形式体现。这样通过设计、制作流程可使学生了解课程的整体内容；通过项目导学方式可使学生树立学习目标，提高学习动力；通过任务驱动可使学生明确每个知识模块需要掌握的知识内容及这些内容在空气调节中的作用及其意义。这样既可充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用，又可锻炼学生的自学能力，拓宽知识视野。

因地制宜，采取多种教学方法和教学手段（1）教学方法多样化。针对不同知识模块的特点，因地制宜采取多种教学方法和教学手段。对于理论性较强的基础知识，采取课堂讲解与实验实操相结合的方式，通过日常生活案例加深理解，同时通过课下作业练习进一步加以巩固。如讲解“露点温度”、“湿球温度”时，可通过多功能空调箱完成“露点温度”、“湿球温度”的测量过程，并通过改变空气参数或改变测量条件获得不同的测量结果，这样既可以将抽象的理论转变为直观的、可视化的物理过程，激发学生的好奇心和学习兴趣，又可以通过对不同测量结果的分析，使学生掌握影响这些物性参数的因素。同时通过“为什么雾出现在早晚？为什么太阳出来雾会消散？为什么夏天水管外表面会‘出汗’？”等日常生活实例可进一步加深学生对知识的理解，提高学生对知识的应用能力。而对于实践性较强的知识点，则采取理论讲解、实验实操与实践应用相结合的方式。例如在讲解不同的空气处理过程时，可采用案例法和引导法，首先通过冬季与夏季家用空调的实际空气处理过程，提取出与教学内容有关的任务，然后通过多功能空调器实现不同的空气处理过程的操作演示提出问题，加深理解，最后以给定参数要求的小型多功能空调箱的具体设计过程提高学生的工程应用能力，使学生实现边学习、边设计、边实践的完整流程，达到学以致用的目的。另外，在学习、实践过程中可不断引入讨论交流法，将关键知识点或学生有疑问的知识点让学生进行讨论，或师生共同进行讨论，如在设计多功能空调箱的风系统管路走向时，师生共同讨论哪种走向最合理、最经济。这样可充分调动学生的积极性，给学生发表自己的意见和展现自我的机会。（2）教学手段现代化。由于《空气调节》课程的理论性较强，计算过程比较多，同时需辅以焓湿图表示，为了指导学生学习和演练复杂的计算过程，传统的板书教学手段不可丢。但是《空气调节》课程中涉及的设备比较多，空气处理过程比较复杂，单一板书形式的教学手段已满足不了现代的教学要求。为了直观清晰地展示设备的结构、原理和工作过程的特点或复杂的空气处理过程，多媒体教学已成为现代教学过程中不可或缺的教学手段，通过大量生动的二维、三维图片或鲜活的Flash动画可以展示和演绎各类设备及具体的空气处理过程，使课程内容直观化、生动化。除此之外，丰富的网络资料也能给课堂教学增色不少，通过优秀的网络教学，可吸取其他院校的优点和长处，同时也可指导学生充分利用网络资料，拓展个人视野。

分配角色，相互协调，团队协作由于多功能空调箱的设计制作过程比较复杂，且实现的空气处理过程比较多，所需的空气处理设备也比较多，但课程的总学时是有限的，因此，要在学时有限的条件下完成整个设备的设计、采购、制作、调试运行过程，必须根据设备不同的功能段，将学生分成多个小组，分别承担不同的任务。如采购、制作制冷系统的为一组，采购制作加湿器和加热器的为一组，风系统采购、安装的为一组等。为了提高每个小组的做事效率，可设立组长、副组长等职位以承担不同的角色，协调小组成员间的关系，培养学生的团队协作意识。

在企业及社会环境下完成市场采购要想让学生看到实效，必须将设计的理论结果转变成可运行的实际系统。因此，各个小组根据所承担的任务，可自行到市场进行调研、采购。通过实际的市场调研、采购使学生逐渐了解市场行情，产品的性能、价位，同时也可锻炼学生与人沟通的能力，为后期实习奠定一定的基础。通过市场调研、采购活动，可使学生直接与社会相接触，有些学生就通过市场采购选定了适合自己的实习单位。

实际操作，调试运行多功能空调箱的制作是一个比较复杂的过程。例如，外壳的安装需考虑一定的安装工艺，稍有疏忽便会产生装错的后果。因此，各个功能段的组装过程（制冷系统的组装、风道系统的制作及支撑的制作、加湿器的制作等）不仅能锻炼学生的动手能力，而且在制作过程中伴随着不同的问题，可培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，同时，在实践过程中，也可培养学生创新思维与技术应用的综合能力。

通过项目驱动、知识模块、小组协作、市场采购、动手实操等环节构建多功能空调箱的实验设备实体，可充分发挥学生的主体地位，实现边学习、边应用的目标，不仅能培养学生对知识的应用能力和实际动手能力，同时也能培养学生的创新能力、团队协作能力，有效地提高学生的综合素质。