微课比赛(空调系统的冷源—压缩式制冷机组的工作原理1) 教学设计

全国高校微课教学比赛教学设计

1 课程基本描述

微课程名称：空调系统的冷源--压缩式

制冷机组原理

课程内容所属学科：工学

课程所属专业：建筑环境与设备工程

所属课程：建筑设备适用专业：土木工程、建筑学

教材选用：刘妍主编《建筑设备工程》北京：中国水利水电出版社，2012 刘源全主编《建筑设备》北京：北京大学出版社，2004

张爱民主编《建筑设备工程》北京：中国水利水电出版社，2009

课程时长：18分钟主讲人：刘方亮

所在院校：哈尔滨理工大学所在院系：建筑工程学院土木工程系

2 教学背景

本微课程“空调系统的冷源——压缩式制冷机组原理”，属于“建筑设备”课程中“空调系统”章节内的重点、难点。建筑设备课程面向土木工程及建筑学专业学生，属于这两个专业的专业平台课程。

2.1 建筑设备课程背景及特点

随着现代建筑，特别是高层建筑的迅猛发展，人民物质生活水平提高，对建筑的使用功能和质量提出了越来越高的要求，以至建筑设备投资在建筑总投资中的比重日益增大。从事建筑类各专业工作的技术人员，只有对现代建筑物中的给排水、供暖、通风、空调、燃气供应、消防、供配电、智能建筑等系统和设备的工作原理和功能以及在建筑中的设置应用情况有所了解，才能在建筑和结构设计、建筑施工、室内装饰、建筑管理等工作中合理的配置及使用能源和资源，真正做到既能完美体现建筑的设计和使用功能，又能尽量减少能量的损耗和资源的浪费。

课程的主要内容分为四大部分：一是建筑给水排水工程，主要研究室外给水排水工程、建筑给水工程和建筑排水工程的相关知识；二是采暖、供热、燃气、通风和空气调节，它研究建筑采暖系统、热水及燃气供应、通风、空气调节的相关知识。三是建筑消防，包括建筑消防给水系统、建筑防烟排烟。四是建筑电器及建筑设备自动化，主要研究建筑供电及配电、建筑电气照明。

空气调节一章，是建筑设备课程中的重要内容，指用人为的方法处理室内空气的温度、湿度、洁净度和气流速度的技术。可使某些场所获得具有一定温度和一定湿度的空气，以满足使用者及生产过程的要求和改善劳动卫生和室内气候条件。般比较合理的流程是：先使外界空气与控制温度的水充分接触，达到相应的饱和湿度，然后将这饱和空气加热使其达到所需要的温度。当某些原始空气的温度和湿度过低时，可预先进行加热或直接通入蒸汽，以保证与水接触时能变为饱和空气。而空调设备及空调系统要正常工作，满足建筑内环境对冷量的需求，则必须依靠冷源。

2.2 本微课程特点

本文课程主要讨论的是冷源中压缩式制冷机组的工作原理。由浅入深，在回顾上一节知识点的基础上，首先介绍冷源的定义、分类和组成。然后通过ppt动画，逐步展示制冷剂在压缩式制冷机组中的流动过程和状态变化，从而直观体现压缩式制冷机组的工作过程。在掌握压缩式制冷机组工作原理的基础上，通过“先思考，后讨论”的方式给出了家用冰箱和空调的工作原理及特点。本微课程在基础理论知识教学的基础上，注重知识的实践和应用，力求理论与实践相联系，将原理与设备运行有机结合。同时，利用前导课程的知识，解释课程中的设备运行原理，把握了知识的连贯性。在课堂上通过简单可行的实验，对知识点进行验证。通过这种方式，简单明了的对理论问题进行了分析，又不缺少课堂教学的趣味性，提高学生学习的兴趣。

3 教学目标

3.1 微课程教学目标

通过微课程的学习，主要培养学生以下几个方面的能力：

1.掌握冷源的定义和分类

2.明确压缩式制冷机组的特点和使用场所

3.掌握压缩式这冷机组的组成并理解各组件的功能

4.掌握流体流过膨胀阀前后制冷剂流速和压强的变化关系（难点）

5.理解压缩式制冷机组的工作原理和制冷剂在制冷过程中状态的变化（重点、难点）

6.运用压缩式制冷机组的原理解释冰箱和空调的工作过程（重点、难点）

7.应用压缩式制冷机组的原理明确冰箱和空调的区别

8.以上面的能力为基础，完成自制制冷系统的实验

根据学生在学习基础和能力方面的差异性，将整个微课程教学目标分成三个水平：合格水平（符合课标的最低要求），中等以上水平（符合课标的基本要求），优秀水平（符合或超

出课标提出的最高要求）。具体如下表：

4 教学方法

4.1 重点、难点内容采用诱导法讲授

针对微课程中同学们普遍认为学习难度比较大的部分，如：膨胀阀前后制冷剂流速和压强的变化关系（流体力学的相关内容），一定要采取诱导法，不能采取直接教授的方法。因为若采用直接教授的方法，一旦同学们无法理解所讲授内容。这样很容易引起同学们对于本门课程学习失去兴趣，直接导致教学效果的失败。

例1：在讲解“膨胀阀前后制冷剂流速和压强的变化关系”部分时，结合膨胀阀（节流装置）的实际结构，辅以流体力学的连续性方程，说明流体流速增加是，压强减小的原因。如下图所示。

根据连续性方程

可知 21A A >，则21V V <

制冷剂流过节流装置后，流速增大，压强应如何变化？利用吹纸条实验，对流速压强之间的关系简单进行证明。

吹纸条实验：手拿两张纸，让纸自然下垂，然后在两张纸中间向下吹气，纸会向中间靠拢。如图：

分析：不吹气时，纸的两侧空气可近似看作静止，两侧空气对纸作用的压强相等，气压不会引起纸运动．吹气时，纸间气流的流速增加，压强减小，而纸条外侧空气压强不变，结果纸在两侧压强差的作用下，纸条向压强小的一侧（有气流的一侧）运动，纸就向对方靠近。所以流速增加时，压强应降低。得到的结论是无论制冷剂流入膨胀阀之前压强状况如何，只要流过膨胀阀，制冷剂压强就要降低。

以一个简单的实验为例，让同学们掌握了枯燥的流体力学知识。这样在讲授枯燥理论知识的同时，以简单的例子引入，不但可以加深同学们的理解，同时还能为进一步理解压缩式制冷机组的工作原理打下好的基础。

4.2注重应用性的任务驱动式教学方法

现阶段，本科毕业生大多不是去做理论性研究的,而是直接进入社会，为社会主义现代化建设的直接参与者。学生所学知识的实用性就变得尤其的重要。那么对于《建筑设备》这门课又如何在讲授的过程中体现应用性呢？微课程中“压缩式制冷机组的工作原理”的教学方法是结合所学知识的实际应用进行应用型的学习，即任务驱动式教学方法。

在介绍“压缩式制冷机组的工作原理”知识点之后，为了帮助学生进一步消化、理解原理，使理论与实践有机的结合。将“压缩式制冷机组的工作原理”与实际生活中的冰箱、空调设备相联系。以提问的方式先让学生独立思考以下问题：

冰箱：

问题1. 冰箱冷冻室内部为那个制冷部件？

问题2. 冰箱背部为哪个制冷部件？

问题3. 夏天房间可否通过敞开冰箱达到降低室温的目的？

以“压缩式制冷机组的工作原理”为基础，结合冰箱工作原理图，得出正确结论。 答案1. 冰箱冷冻室内部为那个制冷部件？ 蒸发器

答案2. 冰箱背部为哪个制冷部件？ 冷凝器

答案3. 夏天房间可否通过敞开冰箱达到降低室温的目的？不可实现，因W Q 'Q +=。敞开冰箱时间越长，房间得到的热量越多。