轮机工程专业“制冷空调”教学新探

郑超瑜，蔡振雄，刘世杰，俞文胜

(集美大学 轮机工程学院，福建 厦门 361021)

随着我国经济和社会的不断发展，轮机工程专业面临着新的形势。一是随着我国居民生活水平的逐年提高，船/岸工作的收入差距逐渐缩小，愿意从事比较艰苦的船上工作的人员比例逐渐减少，由于主观及客观原因，越来越多的轮机工程专业学生毕业后或主动或被动选择陆上相关工作;二是随着我国航运业实力的不断增强，为了形成完整的技术链条，摆脱国外的技术壁垒，高端人才的培养规模逐年扩大，层次也不断提升。这些形势促使轮机工程专业必须对相关的教学内容进行改革。作为轮机工程专业核心课程之一的“船舶辅机”的重要组成部分，“制冷空调”也面临着同样的形势。本文探讨轮机工程专业“制冷空调”的教学改革对策，并举例探讨船用冷藏集装箱在轮机工程“制冷空调”教学中的综合利用。

一、拓宽就业能力的途径

轮机工程专业教学的任务在于为航运业培养和输送合格的船员，教学过程必须围绕本职任务，很难在正常的教学过程中为想要从事陆上方向的学生单独增加相应的教学内容，但是又确实存在拓宽就业能力的需求，因此必须妥善处理。一方面要充分利用现有的教学资源，根据新法规的要求夯实学生的基础理论和知识技能，提高学生海上就业的竞争力;另一方面要在不影响培养任务的前提下，积极为学生提高和拓宽就业能力创造必要的条件。

1．开放式教学

学生从学校学习到社会工作的跨越中，往往面临所学知识、技能与实际工作需要脱钩的问题，也就是无法实现学校到社会的“无缝链接”，需要较长时间的岗位培训方能适应岗位需要。为了克服这个困难，轮机工程专业在教学中设置了数量众多的“工作场景”式学习和实践的内容，从而满足专业人才培养的要求。然而，这部分教学资源仍然有很大的潜力可以挖掘(如船用冷藏集装箱在理论教学、实践教学和就业方面的潜力并没有得到充分的挖掘)，如能以适当的方式对其进行充分利用，必将提高轮机工程专业学生的就业能力。考虑就业的多样化带来的知识技能需求的差异以及学生个体知识技能结构的差异，要尽快满足就业要求，必须有针对性地学习和实践，最大限度地发挥其主观能动性和自身潜力。以就业为导向可以最大限度地贴近市场的实际需要;“工作场景”式学习和实践可以最大限度地满足实际的岗位要求;开放式教学能够最大限度地发挥学习者的主观能动性和潜力，真正体现每个学习者的学习个性和特点。［1］以就业为导向创造与实际工作环境相类似的学习和实践场景，采取开放式教学，可根据实际的工作需要和学生的要求适当增减学习和实践内容，亦可由学生和教师共同协商学习和实践的具体时间，实用与灵活兼备，能够激发学生的学习热情，在较短时间内使学习者快速掌握实际工作所需要的知识和技能。

2．选修课

作为必修课程的有益补充，选修课程的设置相对灵活，能够发展学生的个性和特长。选修课可根据实际需要进行设置，使之更加贴近社会和生产实际。［2］因此，以就业为导向，选择有较大潜力的就业方向，结合师资的实际配备情况，开设相关的选修课程，在不干扰正常教学的情况下，可为希望从事陆上工作的学生提供相关的学习和实践机会，提高其就业能力。除了海上就业方向，轮机工程“制冷空调”在以下三个方面具有较大的就业潜力:(1)与陆用制冷空调相关的就业;(2)船用制冷空调相关的元件及系统的设计、制造、销售及售后服务;(3)船用冷藏集装箱相关的设计、制造、销售及售后服务。因此，可以开设相关的选修课程，重点讲授与这三个方面相关的内容。

3．毕业环节

作为衔接学校与社会的最后一个环节，毕业实习环节起着非常重要的作用，是学生走向社会之前联系实际、检阅所学知识技能的重要机会。［3］对于希望从事陆上方向工作的轮机工程专业的学生来说，可以在毕业实习环节从两个方面增强其就业能力:一是改变以往毕业论文或毕业设计命题由教师提出，学生选择的模式，改为教师给定命题范围，学生与教师共同协商命题，这样可兼顾专业需要和学生就业的实际需要;二是在毕业实践方面给予学生比较充分的自主权，不应过分强调与轮机工程专业方向的联系，以免出现毕业实践与就业需要不相匹配的问题。在此，建议采用“校内实践+ 校外实践”的模式:校内实践的内容与轮机工程专业相关，满足专业培养的需要;校外实践则由学生根据个人的就业目标自主选择，满足就业的实际需要。

4．凝练课题，课外指导

总体来说，根据轮机工程专业人才培养需要，“制冷空调”的教学侧重于元件与系统的维护和管理，在理论深度、知识广度和整体视野上有所欠缺。以船用空调系统的容量调节(capacity control)为例，虽然在传统的船舶辅机教材和教学中讲授了多种容量调节方法，然而并未将其置于整个空调系统中结合船舶空调的特点进行讲解，学生很难明白各种不同的容量调节方法的控制特点及其对整个船用空调系统的影响，也就难以明白不同的容量调节方法所对应的控制策略和控制算法。当然，这是由于受授课时数以及专业人才培养的限制，显然不利于更高层次人才的培养。从集美大学轮机工程学院近几年招收的从事船舶制冷空调方向研究的研究生来看，本科专业为轮机工程的研究生在制冷空调的基本理论和学科交叉方面有所不足，在研究生阶段，他们往往还需要较长时间的培养方能胜任相关的研究任务，因此，有必要在本科教学过程中，凝练一些核心的、前沿的重要课题，并在课外指导有兴趣、有志于进一步深造的学生对这些课题进行剖析，扩展他们的知识面，提高这部分学生的理论水平和整体视野，为他们的进一步学习提高创造条件。

二、实例探讨——船用冷藏集装箱在轮机工程“制冷空调”教学中的综合利用

20 世纪70年代以来，随着全球化进程的加快，物流业飞速发展，促使集装箱运输方式迅猛普及和发展。为了满足不同种类货物的运输要求，集装箱的形式越来越多样化。有些货物对环境的温湿度甚至是气体成分要求高，管理复杂，需要特殊的集装箱来控制所需要的环境参数。冷藏集装箱能够有效抑制细菌和微生物的活动，减缓或防止长距离运输过程中货物品质的降低，实现“门到门”运输，是食品、医药和生物等行业的物流领域不可或缺的运输手段。据统计，截至2008年，全球运营的冷藏集装箱已经超过130 万个标准箱，并且每年以10%以上的速度增长。中国是世界最大的冷藏集装箱制造基地，同时还是贸易大国、航运大国和物流大国，因此，制造、航运、港口、堆场和物流业对熟悉冷藏集装箱的专业人才有相当的需求。

在海洋运输过程中，为了应对航区、航向、气温、水温、太阳辐射角、货物种类和数量等干扰因素的影响，冷藏集装箱具有很强的保温能力，其制冷系统往往比较可靠和完备，并且具备完善的控制系统和控制策略(如冷藏集装箱的动态热负荷变化范围大，为了实现精确的负荷匹配，冷藏集装箱制冷机组通常具备连续的容量调节能力);此外，冷藏集装箱系统还具备比较完整的故障诊断系统。综上所述，船用冷藏集装箱在制冷空调、保温、控制和故障诊断等方面具备教学潜力。

集美大学轮机工程学院现有大金(Daikin)、冷王(Thermo King)等20 英尺船用冷藏集装箱，同时正在对船用冷藏集装箱的机组、箱体、控制和故障诊断等方面展开相关的研究，为充分利用这些有利条件，建立与船用冷藏集装箱相关的多层次、立体的理论与实践教学体系，从课堂理论教学、现场实践教学和学生自主学习研究等方面入手，探索提高船用冷藏集装箱利用率和效果的方法和途径。

1．结合专业需要提供教学素材

船用冷藏集装箱主要由机组系统和保温箱体两个部分组成。机组系统主要是一个制冷系统，用于控制保温箱体的内部温度;保温箱体由具有良好保温隔热效果的底架、侧板、顶板、前框、后框和门组成，这可以从多个方面为轮机工程制冷空调的教学提供素材:

(1)以简图的形式提供船用冷藏集装箱的制冷系统的原理图作为实例，主要用于讲解真实制冷系统具备哪些功能，由哪些部件组成，有哪些测量参数，哪些参数用于控制，哪些参数用于系统监控与故障诊断。

(2)提供多种用于制冷系统的容量调节方式的实际系统图。轮机工程专业的“制冷空调”教学中虽然讲解了多种容量调节方式，但在实验室里用于船舶冷库和船舶空调系统的制冷系统的容量调节通常采用多缸压缩机卸载和简单的启停控制。集美大学轮机工程学院所购置的船用冷藏集装箱具有热气旁通、吸气调节和数码涡旋等容量调节方式，可以作为“制冷空调”的重要内容——容量调节的教学的有益补充。

(3)提供重要系统部件的结构原理图和安装图。

(4)绘制采用聚氨酯发泡的常规保温材料和采用新型真空绝热板的保温方式的船用冷藏集装箱箱体的结构图，同时制作微缩实物使学生对保温结构有更直观的认识。

(5)利用故障分类法和故障树从多个角度展示船用冷藏集装箱的常见故障。在传统的轮机工程的“制冷空调”的教学中，故障诊断的教学侧重于分析系统部件的影响，而在实际系统中，控制系统(含电路)引起的故障也较为常见。通过故障分类法和故障树完整展示船用冷藏集装箱系统的故障和诊断逻辑，有助于提升学生对故障诊断的全面认识。

2．以就业为导向设置开放式实践内容

由于轮机工程专业的学生实践机会比较多，动手能力一般都比较强。因此，轮机工程专业的毕业生在冷藏集装箱堆场就业具有一定的优势。根据厦门某冷藏集装箱堆场的反馈来看，轮机工程专业的毕业生受到他们的欢迎，但是同时也指出，由于受专业人才培养目标的限制，在船用冷藏集装箱方面的学习和实践缺乏针对性，无法做到无缝链接，轮机工程专业的学生到堆场从事冷藏集装箱方面的维护管理仍然需要从头学起，因此，堆场方面希望能够有针对性地开设一些与船用冷藏集装箱维护管理相关的内容，使学生毕业后能尽快与岗位工作接轨。为了不影响正常的专业教学，采取开放式实践的方法，设置一些与堆场工作相类似的“场景式”的实践内容，由有兴趣的学生自主联系相关的教师进行学习和实践，所设置的实践内容如下:

(1)船用冷藏集装箱机组系统图绘制——通过系统图的绘制了解系统的组成、部件的安装位置和安装方式以及测控点的布置及安装方式;

(2)船用冷藏集装箱的启、停及设置——通过此项实践，使学生掌握电源的连接方式、启停的基本步骤以及触摸屏面板的基本组成，并结合说明书了解冷藏集装箱的运转模式;

(3)船用冷藏集装箱的故障诊断模拟——设置一些典型的故障诊断，让学生进行查找和判断，使学生掌握船用冷藏集装箱故障诊断的方法，掌握诊断不同故障所需要的工具的正确使用方法(如电路故障所需的万用表等)，并利用说明书了解冷藏集装箱系统可能存在的故障;

(4)制冷系统气密、抽空、检漏、制冷剂补充与抽取——使学生掌握气密、抽真空与检漏的方法和所使用的工具，掌握制冷剂补充和取出的基本方法和步骤;

(5)数据读取——使学生掌握从船用冷藏集装箱机组系统读取历史数据的方法和所使用的设备;

(6)其他实践内容——除了以上内容，还可根据堆场的实际需要以及学生的实际要求设置相关的内容。

需要指出的是，还可以根据其他相关的就业方向设置开放式的实践内容，不过，这需要有丰富实践经验的教师配合才可以实现。

3．根据发展需要凝练核心、前沿课题

为了满足培养高层次人才的需要，引导学生自主学习和研究，根据船用冷藏集装箱产品的特点，归纳一些具有重要意义的课题，如:

(1)船用冷藏集装箱的产品及特点:当今世界上的船用冷藏集装箱制冷机组的生产商主要有哪四家?其各自最新的船用冷藏集装箱系统各有何特点?与上一代产品相比，又各自进行了哪些改进?各生产商正在研发的下一代产品的理念是什么?

(2)海洋环境对冷藏集装箱的制冷系统的影响:与陆用制冷系统相比，海洋环境对冷藏集装箱的制冷系统提出了那些不同的要求?如何解决?

(3)船用冷藏集装箱制冷系统的容量调节:阐述应用于船用冷藏集装箱制冷系统的容量调节方法的特点，说明其是如何实现负荷的连续调节的。有哪些已经在陆用制冷系统中得到应用的容量调节方法尚未在船用冷藏集装箱制冷系统中应用?这些方法如果要在船用冷藏集装箱制冷系统应用需要满足什么条件?

(4)船用冷藏集装箱的控制方法:船用冷藏集装箱的控制系统应用了哪些控制方法?可否引入其他先进的控制方法，如神经网络控制、模糊控制等?

(5)船用冷藏集装箱的保温:在保温方面，现在的冷藏集装箱采用了哪些先进的技术?新型的真空绝热板在船用冷藏集装箱的应用存在哪些限制?要如何克服这些限制以实现真空绝热板在船用冷藏集装箱上的应用?

(6)船用冷藏集装箱故障诊断:船用冷藏集装箱的故障诊断有哪些方法?要实现船用冷藏集装箱的智能故障诊断需要在哪些方面进行努力?

(7)船用冷藏集装箱的相关标准:与船用冷藏集装箱相关的国家标准和国际标准有哪些?这些标准规范了哪些方面的内容?从技术发展的角度看，有可能在哪些方面增订与船用冷藏集装箱相关的国家标准或国际标准?

这些课题不仅需要学生查找大量的相关文献和最新信息，而且需要学生对所查找的内容进行深入理解和总结，学生必须充分发挥主观能动性才能完成相关的课题。

三、结语

轮机工程专业正面临着就业形式多样化和高层次人才培养逐年增加的新形势，传统的轮机工程“制冷空调”教学需要在一定范围内进行教学改革方能适应新的形势。通过开放式教学、选修课和毕业环节等多个方面的教学改革，在不占用正常教学时间的前提下实现学生就业能力的提升;通过重要课题的凝练，提高有志于进一步学习的学生的理论水平和整体视野，为其将来进行更高层次的学习和研究打好基础。部分教学改革措施正利用船用冷藏集装箱进行实践，并且获得了学员的好评，今后将根据实践的效果对教学改革的措施进行进一步的检验和调整。

［1］解国珍，法晓明．结合开放式教学法的制冷与空调专业教育［C］．//制冷空调教育教学研究——第五届全国高等院校制冷空调学科发展研讨会论文集．北京:中国制冷协会，2008．

［2］孔立智，刘锁兰．高校选修课教学策略探究［J］．黑龙江教育(高教研究与评估) ，2010(10) :64－65．

［3］庄友明，张建一．制冷空调学科毕业实习模式教学改革探索［J］．集美大学学报(教育科学版) ，2003(3) :103－106．