制冷基本技能實訓綜合性任務的設計及其應用

肖 震

（佛山市南海技師學院 廣東 佛山 528237）

制冷基本技能實訓的任務是使學生掌握與制冷設備專業(yè)相關的基本技能操作工藝，重點掌握制冷操作基本技能，為本專業(yè)其他課程的學習和具體項目操作技能的掌握打下堅實的基礎。通過實訓，要求學生達到的基本要求包括：熟悉小型制冷設備管道的加工工藝，熟練掌握割管、彎管、擴口和脹口等制冷管道加工技術；了解氣焊工藝和電焊工藝，熟練掌握小型制冷設備管道的氧氣—乙炔氣焊操作技能；會使用制冷維修中常用的電子、電工儀表及制冷專用工具等。

在實訓教學中，雖然在教學方法上，我們注重理論與實踐相結合，講解與示范相結合，集體指導與個別指導相結合，但仍感到存在的問題。主要是每個實訓任務是一個過于具體的操作內容。例如，練習紫銅管的銅釬焊，我們要求學生完成的任務是在Φ6、8、10mm紫銅管之間進行同管徑或異管徑的低銀釬焊，并進行銀釬焊外觀與質量分析。又如，為了掌握制冷劑加注組合工具的功能，我們要求學生利用加注組合工具在制冷劑瓶、真空泵和制冷實驗裝置間進行連接和觀察。這些具體操作只停留在掌握技能本身的層面。由于任務太具體，學生不需要進行太多的思考及分析，只要在教師的示范和指導下完成即可，沒有拓展的空間。學生學習的知識與技能是零碎的、孤立的。對這樣的任務，學生沒有興趣，無法獲得比較大的成就感，也就無法較好地調動學生的學習積極性。為此，我們設計了一個“直冷電冰箱制冷系統(tǒng)組裝”的綜合性任務。在掌握了相關專業(yè)知識與技能后，學生完成這個綜合性任務，可取得較好的教學效果。

任務設計及實施

（一）任務描述

本次任務的總體目標是組裝直冷式電冰箱制冷系統(tǒng)，并進行必要的安裝效果檢測。直冷式電冰箱制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、毛細管和蒸發(fā)器等組成。

為了讓學生注意壓縮機和冷凝器、蒸發(fā)器、毛細管的匹配問題，保證制冷系統(tǒng)運行工況符合冰箱制冷系統(tǒng)工況，我們提供壓縮機和冷凝器，但要求學生自己選擇銅管長度并制作外露蛇形管式蒸發(fā)器，確定毛細管的長度。在蒸發(fā)和冷凝系統(tǒng)上，設計有多個檢測口、檢測壓力和溫度信號。為觀察系統(tǒng)內制冷劑的流動情況，供液管路上加裝了視液鏡。根據(jù)雙門直冷式電冰箱實物結構，學生在模擬鐵架內進行制冷系統(tǒng)的安裝。壓縮機置于下部，并做成較大的操作空間，便于調試、檢測。鋼絲盤管式冷凝器置于側面。自制蛇形管式蒸發(fā)器安裝在降溫箱體內，上部為冷凍室，下部為冷藏室，運行時可模擬冰箱的運行工況，更適用于制冷系統(tǒng)的調試教學。

（二）任務分解及考核設計

教師進行工作任務設計時，要仔細推敲每個知識點、統(tǒng)籌兼顧，為學生設計、構造出一系列典型操作性任務，讓學生在完成任務中掌握各種能力。為此，在學習總體目標的框架上，我們把總體目標進行細分，用數(shù)個系統(tǒng)化的小目標涵蓋學習模塊的要素，每一個小目標均成為一個階段性的小任務，它們是總學習目標的具體體現(xiàn)。

在實際操作中，制冷工要使用各種類型的金屬材料，工程中也經(jīng)常對一些金屬進行現(xiàn)場加工，都要應用到鉗工及焊工技術。為了加強學生的鉗工及焊工基本操作技能，要求他們根據(jù)尺寸利用型鋼和板材制作一金屬框架，為后續(xù)的安裝做平臺。

電冰箱是一個在一定工況條件下運行的完整封閉系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，壓縮機扮演了制冷系統(tǒng)中心臟的角色。制冷系統(tǒng)其他部件與壓縮機制冷量匹配情況的優(yōu)劣決定了電冰箱運行效能的高低。自行組裝電冰箱制冷系統(tǒng)，在選擇冷凝器、蒸發(fā)器的傳熱面積和毛細管的規(guī)格時，必須與壓縮機做制冷量匹配。為了讓學生明白這個道理，我們提供相關的資料供學生參考，并讓他們自行制作外露蛇形管式蒸發(fā)器及確定毛細管的長度。

根據(jù)《直冷式電冰箱制冷系統(tǒng)圖》，對壓縮機及其他設備定位并進行管道連接。在安裝過程中學生熟悉了小型制冷設備管道的加工工藝。

對制冷系統(tǒng)進行加壓試漏、抽真空及充注制冷劑，完成調試作業(yè)，檢驗安裝實訓效果。由于學生還未進行家用電冰箱檢修技能訓練，所以這項任務主要由教師完成，學生進行觀察。

在實訓過程中，我們要求以2～4人為小組正確完成制冷系統(tǒng)的安裝，在教師的指導下集體完成制冷系統(tǒng)的調試運行工作。實訓中通過提問或實操對學生進行抽查和考核。

（三）任務設計要點

毛細管長度的確定 實際上市售電冰箱每一根毛細管都是憑經(jīng)驗設計的，憑經(jīng)驗或現(xiàn)成的毛細管尺寸定位模型初步估算毛細管的內徑和長度。實訓中，因為不知道從銷售商獲得的毛細管的內徑大小，且實訓臺配用的壓縮機功率（排氣量）都不相同，通過毛細管與壓縮機的匹配尺寸速算公式或者對照表的數(shù)據(jù)來確定毛細管的長度，往往不能得到很好的匹配。故我們通過實測法來確定。在冰箱冷凝器輸出端焊接一個雙尾干燥過濾器，干燥過濾器的工藝管焊接針閥，可與維修表閥連通以檢測壓力。干燥過濾器的毛細管端焊接約3.5~4m長的待測毛細管，毛細管的另一端敞開，壓縮機工藝口與大氣相通。毛細管內徑的選取與系統(tǒng)使用的制冷劑有關，目前冰箱中使用的制冷劑主要有R600a、R134a兩種。開啟壓縮機觀察接在干燥過濾器上的壓力表壓力。對于R600a及R134a系統(tǒng)，此壓力應 分 別 在 9.6～10.5kg/cm2、10.5～11.5 kg/cm2之間。若壓力過高，可適當截短一些毛細管，其長度一般以300mm為調整單元。

外露蛇形管式蒸發(fā)器配管長度的確定 自制蒸發(fā)器選用外徑8mm、壁厚0.5～0.6mm的紫銅管，主要是因其有利于焊接和加工。配管長度根據(jù)經(jīng)驗值確定。當冷凍室容量分別為20、35、50升時，長度分別約為3.3、5、6.8米；冷藏室容積分別為120、150升時，長度分別取2.4、2.9米（回氣管除外）。也可應用估算法：由于電冰箱冷凍室深度基本固定在400～450mm，故其容積大小主要與其高度和寬度有關。冷凍室配管總長度為5倍的冷凍室上、下、左、右四壁周長。冷藏室繞管長度根據(jù)冷藏室容積大小確定，長度多在2～3m，即可達到冷藏溫度0～10℃的要求。

降溫箱體的制作 為配合降溫調試作業(yè)，制作的金屬框架上安裝用真空雙層玻璃做成的箱體，上部為冷凍室，下部為冷藏室。由于使用了雙層玻璃結構，保溫性能好，故運行時可模擬冰箱的運行工況，使其用于制冷系統(tǒng)的調試教學更具正確性。同時，通過透明的真空雙層玻璃，可清晰地觀看到蒸發(fā)器的結構和運行時的結霜情況。若條件不允許，也可選擇一臺結構符合自己設計要求的舊冰箱，用手提切割機切去電冰箱箱體表面面板，挖掉電冰箱的保溫材料，留下電冰箱的框架結構。在完成自制蒸發(fā)器安裝后，再在電冰箱箱體切去面板的地方鑲上有機玻璃（或玻璃板）。

驅動學生主動學習

本次任務涉及家用電冰箱，是一個與學生經(jīng)驗相關的真實性任務。真實性的任務，可以使學生圍繞著解決實際問題進行學習和理解，在完成任務的過程中，可以使學生逐步建立解決實際問題的方法。

在任務驅動過程中要進行有效的學習，探究活動是必不可少的。我們要求學生通過測試的方法確定毛細管的長度，通過經(jīng)驗值或估算來計算蛇形管蒸發(fā)器銅管總長度，也是為了在提出問題和解決問題的不斷循環(huán)中驅動學生主動地學習。在完成測試和計算過程中，我們沒有手把手地教，而是提供相關資料，讓學生積極思考，通過任務分析，提出問題，然后，在實訓中自己去探索。這既有利于調動學生的學習積極性，還有利于學生將原有知識庫中相關的知識再現(xiàn)出來，從而完成新知識的意義建構。

任務驅動的方式，應是一種開放性的教學方式。例如，學生在進行壓縮機及其他部件定位并進行管道連接時，我們只給出柜架要求，并不指明具體位置。保溫箱體中怎樣布置盤管式蒸發(fā)器、視液鏡及檢測口的位置，也交給學生自定。在制冷系統(tǒng)安裝過程中，會出現(xiàn)多種故障。例如，壓縮機的排氣管（銅）與冷凝器進氣管（鐵）焊接時堵塞管道，毛細管插入干燥過濾器過深而引起堵塞，毛細管長度、蒸發(fā)器銅管長度選擇不當引起制冷效果的惡化等。在實訓過程中，我們允許學生犯錯。學生通過故障現(xiàn)象觀察分析及故障排除過程，克服了以往同類實訓裝置只能進行故障分析，不能對制冷系統(tǒng)常見故障進行實際維修操作的缺點，學生獲得了寶貴的維修經(jīng)驗。開放式的教學能給學生以充分的探索時間與空間，讓學生自己去理解、去發(fā)現(xiàn)、去解決，培養(yǎng)了發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力。

在任務完成過程中，學生所獲得的成就感是驅動學生繼續(xù)學習的良好動機。由于學生還未進行家用電冰箱檢修技能訓練，不能獨立完成對制冷系統(tǒng)的加壓試漏、抽真空、充注制冷劑及調試作業(yè)。但檢驗實訓效果卻非常重要。教師應指導對每臺“產(chǎn)品”進行調試作業(yè)，比較制冷效果，并點評各“產(chǎn)品”在設備、管路布置上的亮點及不足之處。教師積極的評價有利于激發(fā)學生學習熱情，保持濃厚的學習興趣，對學生的后續(xù)課程學習將產(chǎn)生強大的動力。

在制冷基本技能訓練課程教學過程中，在教師的幫助下，學生緊緊圍繞一個共同的任務，在強烈的問題動機的驅動下，通過對學習資源的積極主動應用，進行自主探索和互動協(xié)作的實訓。實踐證明，在完成任務的過程中，不僅可培養(yǎng)學生分析問題、解決問題所需的各種能力，而且學生還會不斷地獲得成就感，可更好地激發(fā)他們的求知欲望。

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