1. 目前课程教学中若干问题
制冷原理与设备是一门涉及制冷技术的必修课程，广泛应用于工业、商业、医疗、交通等多个领域。学习该课程可以让学生了解制冷技术的基本原理和应用，为未来从事相关行业提供必要的知识储备[1]。课程内容主要包括制冷方法、制冷系统、单级蒸汽压缩式制冷的基本概念和理论、系统组成、热力计算、制冷剂的性质及热力性质计算、多级蒸汽压缩制冷循环系统、复叠式制冷循环、溴化锂吸收式制冷机系统、蒸发器和冷凝器及辅助设备等。通过学习，学生能够理解制冷原理和热力学基础，掌握制冷循环的工作原理和性能参数计算方法。学生还将了解各种制冷系统的特点和应用领域，具备分析和解决实际制冷工程问题的能力。
此外，课程还注重培养学生的团队合作和创新能力。通过与制冷原理相关的实验，学生将增强对专业知识的运用能力，熟练掌握小型制冷设备的功能、结构和原理，熟悉设备的调试、使用和维护，从而满足企业对相应岗位的职业能力需求。然而，近年来的教学过程中也存在一些问题，具体问题归纳如下[2]：
1) 知识系统性差
现有教材在知识体系上存在脱节。学生在大三下学期学习该课程时，基础知识薄弱，仅掌握传热学和流体力学等基础课程。虽然本课程数学公式和计算较少，但文字知识信息量庞杂，学生反馈核心问题是知识量大且前期基础薄弱，导致信息不对称。此外，很多章节独立性强，知识体系顺序混乱。研究表明，课程内容的系统性对学生的学习效果至关重要。为解决这一问题，建议采取模块化教学，逐步引导学生学习。
2) 课时量少
理论知识的复杂性与课时安排不匹配，影响学生的理解和掌握程度。增加课时和调整教学方法能够提升学习效果。因此，适当延长课程时间或增加课外辅导，可以帮助学生更好地消化和理解知识。
3) 缺乏实践环节
制冷原理与设备课程理论性强，书中涉及的许多知识点和设备在生活和学习中很少接触到，缺乏实践实验和实践基地，导致学生学习主动性和积极性不足。实践教学在工程课程中至关重要，缺乏实践环节会导致学生对理论知识的理解不足，影响其应用能力。通过引入实验和实习，可以提高学生的学习积极性和主动性，增强其对所学知识的实际应用能力。因此，建立实践基地和开展实验教学是必要的改进措施。
针对制冷原理课程的教学改革，多数研究者主要集中在丰富教学内容、提升教学质量和学生专业素养、实践环节和考评机制等方面[3]-[6]。然而，总体而言缺乏系统性与全面性。本文基于《制冷原理与设备》课程，针对后疫情时代的大学生，提出全面、详细和前沿的教学改革方案，并将AI技术融入其中。
2. 《制冷原理与设备》教学改革研究
2.1. 课程内容优化
对知识体系进行重构，将课程内容按照逻辑关系重组，确保各章节间的衔接性和连贯性。可以划分出几个主要模块，如制冷循环、制冷剂特性和制冷设备，使学生能够逐步深入理解。减少不必要和过于复杂的理论部分，聚焦核心概念和基本原理。避免知识点的过度堆砌，确保每个知识点都能得到充分理解和掌握。通过这种优化，课程内容的系统性和整体性得到了提升，使学生更容易学习并锻炼思维能力[7]。
2.2. 基础知识衔接
预备知识导入。在课程开始前，提供预备知识导入课程，回顾传热学、流体力学等相关背景知识，帮助学生建立与新课程相关的基础知识体系。每个新主题开始时，先回顾相关基础知识，并解释其与当前主题的关系。这对于知识迁移非常必要，可以帮助学生将制冷原理与传热学、流体力学等相关专业课的知识进行结合。通过知识拓扑，寻找知识共性，形成不同专业课间的相通学习方法和体系。例如，探讨制冷过程与传热过程机制的相似性，帮助学生进行引入性思考，保证知识良好衔接。
2.3. 教学方法创新
针对制冷原理与设备课程的理论体系庞杂和各章节内容独立性，需改良教学方法。具体建议如下：
1) 多媒体与案例教学：
① 将制冷过程的实际生产过程通过多媒体和工业生产案例进行教学，增加课程趣味性。
② 使用多媒体、动画等工具，例如课堂中的物理实验过程、简单的制冷机模型(如气体涡流管制冷)。
③ 增加物理过程的可视化，例如通过数值计算的可视化视频，使抽象概念更容易理解。
2) 案例分析与互动学习：
① 通过具体案例分析，组织学生进行小组讨论和互动，促进学生间的交流。
② 帮助学生从不同角度理解知识点，通过互助学习将理论知识与实际应用相结合。
3) 线上线下混合式教学：
① 利用教学平台及教学资源库(如学习通在线、智慧树等)开展线上线下混合式教学。
② 发挥教师的主导作用，提升学生的主动性、积极性和创造性。
③ 通过企业实践、技能大赛、横向项目等方式，培养学生的应用能力[8]。
2.4. 实习环节的加入
制冷原理与设备课程需要增加实践环节，与实际生活和工业生产联系起来，调动学生的学习积极性。具体建议如下：
1) 认识实习和生产实习：
① 学期开展与制冷过程相关的认识实习和生产实习。
② 制冷系统的主要组成部分，如压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，了解各组件的工作原理及在制冷循环中的作用。
③ 用制冷剂的种类及其物理化学性质，了解制冷剂的环保特性及其对臭氧层和全球变暖的影响。
2) 安装与调试：
① 间工程师讲解，观察和参与制冷设备的安装过程。
② 设备的调试和系统的气密性测试，掌握故障诊断与维护的方法。
③ 进行现场教学，学生小组进行手动或自动档制冷系统的操作实习，例如实际测量制冷系统的压力、温度和冷量等参数。
3) 参观与应用分析：
① 带队参观实际应用的制冷设备，如商用冷库、家用冰箱、中央空调等。
② 同应用场合下制冷系统的设计与运行方式。
通过以上的学习内容，学生能够更好地理解制冷原理及其应用，提高实际操作能力，并为制冷原理与设备这门课程的理论知识理解和未来的职业生涯奠定基础。
2.5. 考核模式改革
制冷原理与设备课程的考核重点从理论知识考试转向学生运用所学理论知识分析和解决实际工程问题的能力。具体改革建议如下[9]：
1) 成绩占比调整：
① 期末考试成绩占比由70%调整到50%。
② 平时成绩增加实践能力考核占比，减轻学生期末考试的死记硬背学习模式。
2) 试卷题型整改：
① 减少选择题、填空题和名词解释题。
② 增加实用工业应用的分析问答题和实践操作问题。
3) 平时成绩构成：
① 考勤情况占5%。
② 课堂表现占5%。
③ 作业占10%。
④ 实践技能成绩占20%。
⑤ 阶段性测验成绩占10%。
通过增加实践技能部分，弥补理论考试缺乏实践环节的不足，有效提高学生对理论知识的理解。在这种考核模式下，将显著提高学生对纯理论知识和课程的学习理解效果。
2.6. 学生阶段性反馈模式
针对学生在学习《制冷原理与设备》课程过程中的阶段性反馈可以采取以下模式。
第一阶段：入门适应期
在学习这门课程的初期，学生往往会感到知识系统性较差，出现知识脱节的问题。这个阶段，我们要帮助学生尽快适应课程的知识体系和学习方法。
首先，教师需要对学生的基础知识状况进行全面了解，明确他们的知识掌握程度。可以安排预备性测试，诊断学生的薄弱环节，针对性地进行知识补充和巩固。同时，教师还要介绍课程的整体架构和知识脉络，让学生建立起对课程的整体认知。此外，可以组织学生参与一些与课程相关的实践活动，如参观制冷设备工厂、分析常见的制冷系统等，帮助他们将理论知识与实际应用进行初步对接，为后续的深入学习奠定基础。通过这些措施，我们可以帮助学生尽快适应课程学习，建立起对知识体系的初步了解，减轻知识脱节的问题。
第二阶段：系统学习期
在正式进入课程主体知识学习阶段，我们要注重帮助学生建立系统性认知，克服知识独立性和知识体系混乱的问题。
首先，教师要精心设计教学计划，合理安排知识点的讲授顺序，突出知识点之间的内在联系。可以采用“由浅入深”的教学方法，先让学生掌握基础概念，然后再逐步深入探讨相关原理和应用。同时，在讲授过程中，要注重知识的串联和知识迁移，帮助学生建立系统性认知。其次，教师可以运用多种教学方法，如案例分析、小组讨论、实验实践等，激发学生的主动参与。这不仅有助于学生理解知识要点，还能培养他们的分析问题和解决问题的能力。此外，教师要加强课堂互动，及时了解学生的学习进度和困难，针对性地进行辅导和解答。可以安排小测验，及时诊断学生的学习效果，并针对问题进行讲解和练习通过这些措施，我们可以帮助学生建立系统性的知识体系，掌握课程的核心内容，为后续的深入学习奠定基础。
第三阶段：综合应用期
在学习后期，我们要注重培养学生的知识迁移能力，帮助他们将所学知识灵活运用于实际问题中。
首先，教师可以设计一些综合性的项目实践，要求学生运用所学知识分析实际问题，设计制冷方案等。这不仅能检验学生的掌握程度，还能培养他们的解决问题能力。其次，教师可以组织学生参与学科竞赛或创新实践，鼓励他们将所学知识与工程实践相结合，提出创新性方案。这不仅能提高学生的动手能力，还能培养他们的创新思维。此外，教师还可以邀请行业专家进行讲座，或组织学生参访企业，拓展他们的视野，了解行业前沿动态。这有助于学生理解知识在实际应用中的价值，激发他们的学习热情。通过这些综合性实践，我们可以帮助学生将所学知识灵活运用，培养他们分析问题和解决问题的能力，为他们未来的职业发展奠定基础。
总的来说，针对学生在学习《制冷原理与设备》课程过程中出现的问题，我们要采取分阶段的反馈模式。在入门适应期，帮助学生尽快适应课程知识体系；在系统学习期，注重培养学生的系统性认知；在综合应用期，重点培养学生的知识迁移能力。只有这样，我们才能帮助学生全面掌握这门课程的相关知识，为他们未来的专业发展奠定坚实的基础。
2.7. 课程设计与综合训练的融合
《制冷原理与设备》作为一门技术性很强的专业基础课，其涉及的内容涵盖制冷循环原理、制冷剂性质、制冷系统构造、热交换过程分析等诸多专业知识点。要全面掌握这些理论知识，单纯的课堂讲授和实验操作往往难以满足需求。在此背景下，将绘图实践融入到课程设计中，可以进一步提升学生的学习效果[10]。
首先，在学习制冷循环原理时，应该要求学生绘制p-h图或t-s图，直观地表示制冷循环的各个过程。通过绘图实践，学生不仅能加深对制冷原理的理解，还能培养分析问题、解决问题的能力。例如，在绘制p-h图时，学生需要根据制冷剂的物性参数，准确标注各点的压力、焓值等数据，并根据热力学定律分析各工艺过程的特点。这个过程不仅锻炼了学生的绘图技能，也培养了他们的分析推理能力。此外，在学习制冷系统的构造时，也应该组织学生绘制相关的设备结构图。通过观察和描绘制冷压缩机、冷凝器、蒸发器等关键部件的外观和内部结构，学生能更直观地理解它们的工作原理。例如，在绘制压缩机的剖视图时，学生需要标注出气缸、活塞、连杆等主要部件，并分析它们之间的运动关系，从而掌握压缩机的工作过程。同时，这种绘图实践还能培养学生的观察力和绘图能力。除此之外，在学习制冷系统的设计计算时，也可以让学生进行相关绘图实践。比如在设计换热器时，学生需要根据工艺参数绘制出换热器的结构示意图，标注出进出口位置、流道形状等关键信息，并根据传热理论计算出换热器的尺寸。通过这个绘图过程，学生不仅掌握了换热器的设计方法，而且能将理论知识应用到实际设计中，培养了综合运用知识解决问题的能力。
在综合训练环节，绘图实践同样扮演着重要的角色。比如在制冷系统的安装调试环节，学生需要根据生产现场的实际情况，绘制出管路布置图、电气控制原理图等，为现场操作提供图纸支持。在绘制这些图纸时，学生不仅要运用所学的制冷系统知识，还需要考虑现场的空间限制、接线要求等因素，锻炼了他们的综合应用能力。
在维修保养实践中，也可以要求学生绘制出故障设备的结构示意图，标注出存在问题的部位，并分析原因。通过这个过程，学生不仅掌握了常见故障的分析方法，而且培养了观察问题、解决问题的能力。
除了上述专业技能的培养，将绘图实践融入到《制冷原理与设备》的学习模式中，还能提高学生的创新思维。在某些设计任务中，可以鼓励学生运用创新的绘图手法，探索新颖的制冷系统方案。例如，在设计一种新型换热器时，学生可以尝试绘制出非常规的流道结构，并通过仿真分析验证其传热性能。这种开放性的课题设置，有助于激发学生的创新意识，培养其独立思考、勇于探索的精神。此外，在课程设计中还应注重培养学生的沟通协作能力。与此同时，又可以组织小组合作的绘图实践，让学生分工协作完成图纸绘制任务。在团队讨论、方案优化的过程中，学生不仅能锻炼绘图技能，而且能提高与他人沟通、协调的能力，这也是未来从事相关工作所需的重要素质。
总的来说，将绘图实践融入到《制冷原理与设备》的学习模式中，能够从多个层面提高学生的专业能力。一方面，通过绘制制冷循环图、系统结构图等，学生能加深对理论知识的理解，培养分析问题、解决问题的能力；另一方面，在设计计算和综合训练中的绘图实践，则能提升学生的综合应用能力，并激发其创新思维。同时，小组合作的绘图任务还能锻炼学生的沟通协作技能。综上所述，将绘图实践融入课程设计，必将为学生未来从事制冷相关工作奠定坚实的基础。
2.8. 将AI引入辅导学习
智能学习系统：开发一个基于AI的智能学习系统，能够根据学生的学习情况和反馈，动态调整课程内容和教学方式。系统可以分析学生的知识掌握程度，提供个性化的练习和反馈。
虚拟仿真实验：利用AI技术开发虚拟仿真实验系统，让学生在虚拟环境中进行制冷系统的设计、调试和优化，模拟各种工况条件下的系统运行，以加深对制冷原理的理解。
知识问答系统：开发基于自然语言处理的知识问答系统，让学生可以用自由的语言提出问题，系统能够给出准确的答复，帮助学生解决学习中遇到的问题。
学习分析与反馈：利用AI技术对学生的学习过程和成果进行分析，提供个性化的学习分析报告和改进建议，帮助学生调整学习方法，提高学习效率。
3. 结语
制冷原理与设备课程是能源与动力工程专业制冷方向的一门理论性很强的专业必修课程，分别从课程内容优化、基础知识衔接、教学方法创新、实习环节的加入、考核模式优化、学生阶段性反馈模式、课程设计与综合训练和AI辅助融合这几方面进行了改革与实践。在以后的教学过程中，专业授课教师应与时俱进，对现存教学模式进行反思，及时分析总结存在的问题、不足，利用现代多功能信息技术现代化进行课程教学改革与实践，以提高学生的应用实践能力为目的，实现高素质应用型人才培养的目标。