基于項目過程管理的《制冷壓縮機課程設計》教學改革

張業強* 何永寧 王 濤 金聽祥 程傳曉

《制冷壓縮機課程設計》作為《制冷壓縮機》課程重要的實踐性教學環節，是培養學生運用所學的制冷壓縮機知識，結合《理論力學》、《工程熱力學》、《機械制圖》等課程的理論知識，鍛煉學生獨立開展制冷壓縮機設計的一個實踐教學過程。在整個課程設計期間,要求學生使用設計手冊、查閱文獻資料、正確使用專業規范和標準圖集，掌握制冷壓縮機主要零部件設計的基本步驟、方法、要求和技能，要求工藝方案選擇合理、計算過程正確、設計圖紙表達清晰。通過這樣一個實踐環節，不僅能夠檢驗學生對相關理論知識的掌握程度，還可以培養和鍛煉學生工程實踐能力、團隊協作能力，在本科人才培養過程中起到非常重要的作用。

在《制冷壓縮機課程設計》的教學過程中，我們發現存在這樣幾個現象：（1）學生在課程設計前幾天比較放松，不能夠有效利用時間，整體設計效率很低；而提交課程設計圖紙和設計報告的前兩天，出現學生晚上通宵加班、不能按時提交設計圖紙和設計報告的現象，而這些同學的課程設計質量往往不高；（2）部分學生在課程設計前期基本不去或者很少去制圖專業教室，即使采用點名或者簽到等方式，學生的出勤率也不高；（3） 課程設計任務針對的是制冷壓縮機課程，設計任務較單一，一定程度上存在學生抄襲的現象。

在課程設計過程中出現以上問題并不是個案，普遍存在工程設計類的課程中[1-2]。分析原因，一方面是由于學生對課程設計的重視程度不夠，而另一方面也與現在課程設計采取的形式和管理方法相關系。現在的課程設計采取的方法往往是將課題分給不同的小組或者學生，提供指導書，在課程設計的時間段內由學生自主掌握設計進度，對學生的松散管理及學生自我管理能力的缺失造成設計環節出現問題。基于以上出現的問題，有的學者采用OBE 教育理念[2-3]、CDIO 工程理念進行教學改革和研究[4-5]，有的學者基于能力導向[6]、任務驅動[7]、職業崗位需求[8]以及專業認證[9]等方面進行課程設計的教學改革和研究。

為了更好地提高學生的課程設計能力，更加有效地提高課程設計效果，在課程設計的過程引入工程中的過程管理理念，將學生的課程設計任務分解為不同的子任務，設定各子任務完成的時間節點，及時地對子任務的完成效果進行考核，由教師監督子任務按時完成設計進度、提高學生課程設計質量，達到培養學生能力的目的。

1 將課程設計任務分解成不同子任務

根據培養方案，《制冷壓縮機課程設計》共1.5 周，需要完成設計工況下的往復式制冷壓縮機的曲柄-連桿機構的設計，即活塞組、連桿和曲軸的設計。根據設計任務書的要求，主要分為兩大部分，即設計計算和圖紙繪制，其中設計計算又可以分解為設計工況下的熱力學計算、尺寸設計計算、尺寸校核計算，圖紙繪制可以分解為活塞組的繪制、連桿的繪制、曲軸的繪制和曲柄-連桿，機構的裝配圖繪制。因此，整個課程設計可以分解成以下子任務：（1） 設計工況的熱力學計算；（2）尺寸設計計算；（3） 尺寸校核計算；（4） 活塞組的零件圖；（5）連桿的零件圖；（6）曲軸的零件圖；（7）曲柄-連桿機構的裝配圖。

2 設定各子任務完成的時間節點

由于整個課程設計過程只有7 天的有效時間，時間緊，設計任務重。考慮到在設計計算過程中，學生需要查手冊，討論設計方案，所需要的時間比圖紙繪制的時間要長。通過3 次《制冷壓縮機課程設計》的實踐，我們對各子任務完成的時間進行了限定：（1） 設計工況的熱力學計算，1.5 天；（2） 尺寸設計計算，2 天；（3） 尺寸校核計算，0.5 天；（4）活塞組的零件圖，0.75 天；（5）連桿的零件圖，0.5 天；（6）曲軸的零件圖，0.75 天；（7）曲柄-連桿機構的裝配圖，1 天。另外，剩余0.5 天用于整理設計說明書。在到達規定的時間后，學生將完成的工作上交給指導老師。未及時完成子任務的學生的考核將被酌情扣分。子任務完成時間節點橫道圖如圖1 所示。

3 優化項目組成員組成

《制冷壓縮機課程設計》的完成和考核以項目組為對象。為了避免有些學生不參與課程設計工作，同時考慮到整個課程設計的時間為1.5 周，項目組成員人數以3 人為宜。由于在整個課程設計包含有設計計算和繪圖，要求學生在自由組合的同時，組內人員特點要有所區別，要避免出現組內所有成員都不擅長設計計算或者繪圖的現象。另外，學習成績好的學生和學習成績差的學生要搭配組合，由學習成績好的學生帶動學習成績差的學生完成課程設計，避免有的項目組無法完成設計工作。

4 豐富課程設計題目

在布置課程設計任務書時，通過設定不同的制冷工況和制冷量等數據，使每個項目組拿到的課程設計任務書數據都不相同，并且不限定制冷劑工質的選擇，這樣避免了課程設計中抄襲雷同現象，同時促使學生獨立思考的同時加強團隊合作，促進學生分析問題、解決問題能力的提高，加深學生對理論知識及課程設計全部環節的掌握程度，進而激發了學生學習的主動性。

5 完善課程設計的考核方式

以往《制冷壓縮機課程設計》的考核只包括考勤、設計說明書和設計圖紙三部分，無法反映學生在課程設計過程中的具體參與度和各設計子任務是否按時完成。因此，在新的考核方式中，增加了對各子任務完成時間的考核。通過3 次實踐，制定了《制冷壓縮機課程設計》的考核標準如下：考勤占比20%，設計說明書占比25%，圖紙占比25%，設計答辯占比10%，任務完成時間情況占比20%各項指標在考核中的占比情況如圖2 所示。

圖1 子任務完成時間節點橫道圖

為了督促學生按時按質的完成各項子任務，指導教師在課程設計期間的每天上午和下午均會安排2 小時在課程設計專用教室進行現場指導，及時解決學生在設計過程中遇到的問題和指出學生在設計過程中存在的問題。

圖2 各項指標在考核中的占比情況

圖3 《制冷壓縮機課程設計》成績分布

對照2018 屆、2019 屆和2020 屆學生的《制冷壓縮機課程設計》成績分布如圖3 所示，2018 屆學生的成績主要分布在中等和及格區間，而且沒有學生達到優秀；而2019 屆和2020 屆學生達到優秀的分別為11%和17%，而且大部分學生的成績分布在良好和中等區間，成績為及格的學生只占到9.9%和7.1%。因此，在《制冷壓縮機課程設計》的教學過程中采用項目過程管理后，學生的成績均得到了較大幅度的提高，特別是及格學生所占比例逐步減小。

自從在《制冷壓縮機課程設計》教學中采用工程項目管理的過程管理理念以來，學生在課程設計過程中的主動性和積極性明顯提高，課程設計設計說明書和設計圖紙大部分都能夠在規定時間內上交，課程設計完成質量有了比較明顯的提高，該方案為本科課程設計類課程具體實施提供了有效參考。