職業院校科研成果有效轉化為教學資源的探索與實踐

(陜西國防工業職業技術學院，西安 710302)

0 引 言

科學研究和教育教學是高職院校工作中不可分割的兩個方面。教學工作是教師把已知的成熟的知識傳授給學生，主要是把已有的知識講解明了，讓學生能夠明白整個的知識體系以及相應的知識點，做到學有所用；科研則是老師引導學生對未知領域的研究，重在培養學生在遇到問題時如何去分析以及如何去解決的思路和能力。如果能夠將科研成果較好的轉化為教學資源，將會對學生以后走上工作崗位自立解決實際問題起到不可估量的作用，同樣，在學校期間也可以開闊學生的眼界，大大提高學生的學習積極性，激發學生的創新意識，培養學生的自我學習習慣，為以后走上工作崗位打下了堅實的鉆研并解決問題的基本能力。對學校來說，也可增加科研項目設備儀器一次性投入的重復利用，提高了科研項目的收益率。因此，如何將科研成果有效地轉化為教學資源值得所有高職院校教師的深思。

1 科研成果簡述

1.1 項目簡介

隨著我國經濟的高速發展，人民的生活品質也不斷地提高了，人們不再滿足于吃飽穿暖，而是開始最求更高的生活品質，在炎熱的夏季，家用空調已經走入了我們每個小家庭。目前，家用空調在我國居民住房中已經普及，根據相關部門調查數據[1]，在2015年度，家用空調在全國城鎮中用量每100戶已超過195臺，在2018年度，家用空調在全國城鎮居民中用量每100戶已超過260臺，可以看出，空調用量增速很快，至少有一臺家用空調的居民家庭高達95%以上，截止到2018年，家用空調在居民家庭占有量已經達到平均一戶兩臺空調。目前，我國建筑行業發展迅速，人民的生活水平也越來越高，隨著人們對生活質量不斷的高要求，家用空調必將進入每個普通家庭，家用空調給人們帶來舒適和美好環境的同時，同樣也帶來了一些煩惱，諸如，浪費能源，冷凝水排放問題等等[2]。

在以前，空調系統產生的冷凝水的排放方式一般都是無序無組織的直接排放到室外或收集起來排往下水道，但隨著我國開始大力實施節能減排政策，居民們的節能的意識開始增強了，對空調系統產生的冷凝水是否能夠回收利用及怎么回收利用問題開始進行關注和重視起來，但就我國目前對空調系統冷凝水回收利用問題的研究工作還處在初級階段，并且其研究內容還主要集中在家用分散式空調系統上。

陳楠[3]等高級工程師對各種空調系統在不同的氣候條件下產生的冷凝水量進行了相關分析和研究，得出相關結論：在我國，南方地區比北方地區空調產生的冷凝水量要大，東部地區比西部地區大，因此，在我國南方和東部地區采用空調冷凝水回收利用技術的意義十分重大，其節能效果將會非常明顯。可利用空調系統產生的冷凝水來冷卻冷凝器，從而可將空調的排氣溫度降低，大大的增加了該空調系統的制冷量，節能效果明顯，而且對整個空調系統的使用壽命的延長有利。

在國外發達國家,有關空調系統冷凝水再回收并被以各種方式利用的技術早已普及。例如，在發達國家德國，其科學家主要研究發明了將空調冷凝水回收作為冷卻冷凝器的工質，其技術已經很成熟；在發達國家美國，關于空調系統產生的冷凝水回收利用方面的實用新型專利擁有多項；CharlesL.Michael[8]教授在1996年，申請了一種利用空調器的冷凝水回收利用為生活飲用水的凈水裝置專利，該實用新型專利可用于大部分普通辦公室和居民家庭。KevinTeller[8]教授講述了美國自1993到1998年發明的幾種回收利用空調冷凝水的專利裝置[4]，并詳細介紹了幾種發明專利裝置的工作原理和節能效果。具體介紹了自己本人的有關空調冷凝水回收利用系統的發明專利，該專利是利用空調系統產生的冷凝水回收后進行冷卻室外新風，降低其進入冷凝器的新風冷卻溫度，起到一定的節能作用。

全球各個國家都有部分地區存在水資源緊缺問題，不只是在我國的西北部，那么這些國家或者地區，如果能夠將空調系統的冷凝水進行最大化的回收利用，將會對當地的水資源問題的解決起到尤為重要的作用，比如，在沙特阿拉伯國家，一個國際機場每年中央空調系統就可以產生的冷凝水量高達約9 500 t，這些空調冷凝水如果能夠通過一定的設備和技術加以回收，那么，這些回收的冷凝水就可以用在本機場的所有廁所用水、機場周圍的景觀用水及機場周圍的草坪樹木綠化等用水，這樣做既可以防止空調冷凝水由于無序無組織排放影響周圍環境和室外墻體美觀及結構，又解決了機場自身的水資源短缺的問題，其節能效果相當明顯[5]。因此，在這些國家或地區如何能夠最大化的回收利用空調系統冷凝水將值得我們相關人員研究。

雖然我國水資源總量較多，但我國13億人口，數量龐大，人均用水量遠低于西方發達國家，而其中真正能作為生活飲用水的水資源則更加有限。尤其在我國西北部有些城鎮，很多地方常年干旱，人民的飲用水都不能夠保證，偏遠農村的飲用水的水質更不能保證。對于這些西北部城鎮飲用水相對短缺的區域,本研究項目設計的分散式空調系統冷凝水回收利用為飲用水可以在很大程度上緩解當地的飲用水短缺情況。所以該研究項目對任何飲用水水資源緊缺的地區都具有非常重要現實的意義。

因此，本課題以一個家用分體式空調為例,計算其冷凝水產生量，設計其冷凝水凈化裝置，并對其空調冷凝水經凈化后進行水質監測實驗，得出結論，其完全可以作為飲用水源，從而實現了空調冷凝水作為飲用水的回收利用技術。

本項目研究及擬解決的核心問題

(1)根據空調系統實驗和相關空調工程實例，對其產生的冷凝水進行特性分析研究，對其水質進行化學分析，對分散式空調系統產生的水量進行分析計算，根據這兩個方面，設計出空調冷凝水的凈化裝置。

(2)通過實驗分析探索空調系統冷凝水的回收利用為飲用水的技術和方法，與校外空調工程公司合作，根據實際工程實例，進行分散式空調系統的冷凝水回收利用工程技術的設計。

(3)根據空調公司安裝的實際工程實例對冷凝水回收利用為飲用水系統進行其經濟效益分析和可行性分析，其分析結果將會對分散式空調系統冷凝水的回收利用為飲用水技術有一定的參考意義。

1.2 本項目研究需搭建的實驗平臺

課題組通過搭建了一下幾個實驗平臺很好地對該項目涉及的幾個問題進行了研究：

(1)建立各種空調系統冷凝水回收系統模型。要研究空調冷凝水系統的回收利用為飲用水技術，首要問題就是建立一個合理的冷凝水回收系統模型，本課題將通過查閱大量相關文獻及走訪相關專家來建立一個合理的冷凝水回收模型。

(2)根據空調系統實驗和相關空調工程實例，對其產生的冷凝水進行特性分析研究，對其水質進行化學分析，對分散式空調系統產生的水量進行分析計算，根據這兩個方面，設計并搭建空調冷凝水的凈化裝置。

(3)空調冷凝水回收利用為飲用水技術的設計問題。對不同型號大小的空調系統冷凝水，根據其特點提出不同的冷凝水回收利用為飲用水系統的設計方案，通過實驗室模擬實驗，根據不同的空調種類設計出不同的冷凝水回收利用為飲用水系統的模型并進行搭建。

1.3 項目研究最終科研成果

(1)本項目對格力KFR-26GW/NhDbB3型壁掛式空調室內機(制冷量2.6 kW,標準風量630 m3/h)的冷凝水發生量進行了理論計算，計算出KFR-26GW/NhDbB3型空調器的冷凝水量為3.86 kg/h。隨著制冷量的增加,產生的冷凝水量也增加。因此,一臺大1匹的分體式空調器一天工作5 h,可以產生大于19.2 kg的冷凝水,足以提供一家三口(人均每日飲水量大約2 500 ml，即大約2.5 kg,按此計算一個大1P的空調日產水量可供6-7人飲用)的日常飲水需求。

(2)針對其壁掛式家用空調的結構特點，本項目設計出了對其產生的冷凝水凈化的工藝[6]。經過過濾、凈化及消毒這些工藝的處理,最終達到可供人體飲用的飲用水。

(3)本凈水裝置適應范圍較廣,可適用于單個家庭、企事業單位等只要有分體式空調可用的私人或公共場合,特別適合飲用水水資源較短缺的地區。

2 本科研成果有效轉化為教學資源的應用

項目組全體人員團結合作，投入了大量的精力，在廣泛調研查閱有關文獻的基礎上，高水平、高質量地完成了本項目的研究，并在隨后的實驗教學中不斷地充實完善，取得了滿意的成果。

(1)在某些課程的理論和實驗教學中，可以利用本科研成果進行理論和實踐教學。比如，制冷原理、空調電路技術及空調器維修這三門專業核心課，在教學中如果能很好的利用此研究成果，將會起到事半功倍的效果。例如，在制冷原理課程教授過程中，在有關空調四大件工作原理、運行等理論時，以前在課堂上只是理論講解，對教師來說，很費勁，但學生還不理解，現在可以直接利用此項目的實驗平臺進行功能演示，其區別和相同點很直觀的顯示出來了，對學生來說，大大地加深了制冷系統的理解力和印象，學習本課程的興趣也會大大提高。在空調電路技術課程授課中，在有關家用空調電路講解過程中，同樣存在這個問題，教師在課堂上用理論畫電路圖,將電路是如何運行、工作和檢修的，學生同樣理解起來很困難。那么，現在利用本科研項目試驗平臺直接可以讓學生進行現場拆卸、連接和檢測電路。使學生能夠理論和實踐融會貫通，大大提高了課堂教學效率。在空調器維修這本課中，完全可以在該平臺上進行現場教學，管路制作、安裝和電路的講解、檢測以及家用空調的抽真空、加制冷劑等一系列操作都可以在該平臺上實現。通過在理論課程中融入科研成果的講解，也可以表現出教師本人的科研能力和專業素養，這將大大提高教師個人的教學魅力，大大提高課堂教學吸引力，對教學質量的提高將會產生巨大的影響。

(2)在制冷課程設計中可以讓學生利用此項目平臺來設計一個制冷系統，根據設計的制冷量計算所選蒸發器和冷凝機組的大小，并進行圖紙的設計。課程設計是普通高等職業院校教育實踐環節的一個重要組成部分，是對學生工程實踐教學能力的重要一環[7]。通過課程設計，不僅可以提高學生的理論聯系實際的能力，培養學生對所學專業課程進行全角度的總結分析的能力，而且可以培養學生解決實際工程中遇到的問題的本領，因此課程設計在高職院校中是非常重要的教學環節。科研成果研究本身就是解決工程中遇到的一些實際問題，通過學生借助其項目的實驗平臺進行課程設計，讓學生能夠體會到在進行實際工程設計的感覺，大大增加學生對課程設計的興趣，提高了課程設計的質量。

(3)制冷專業的學生畢業設計可利用此項目研究平臺進行畢業設計研究。高職院校畢業設計是培養學生獨立分析和解決實際問題的能力。學生通過三年的大學學習，運用所學專業知識，應獨立完成本畢業設計。通過畢業設計情況可以反應學生在校學習和掌握專業知識情況，是學生對所學專業知識的匯總、分析、運用、創新的一個綜合過程，將會對學生以后走上工作崗位獨立分析和解決問題起到重要的作用[8]。此科研成果是解決制冷工程實際問題的項目，因此引導學生結合該科研成果選題，貼合實際，鼓勵學生查閱文獻，學習研究已經成熟的研究方法，并在此基礎上，對該科研成果項目進一步進行創新和改進，也可不斷完善實驗研究成果，實現學習和改進實驗平臺雙贏。

(4)在實驗實訓過程中可充分利用此研究成果。充分發揮本科研項目搭建的幾個實驗平臺，將所有搭建的實驗平臺都可應用于實驗實訓教學中，不僅可以很好地培養學生，鍛煉學生的動手能力，而且可以讓教師本人參與進來，可以有針對性地解答學生提出的問題，整個實驗實訓過程教師可以進行有效的控制[8]。通過將本科研成果有效轉化為實驗實訓教學內容，不僅可以利用自身的科研優勢，提高了實驗實訓的教學能力和水平，而且還實現科研向教學方面的逐步滲透，大大地增加了科研項目設備儀器一次性投入的重復利用，從而提高了科研項目的收益率。

(5)項目科研成果可有效的激發學生的創新意識，在校學生在該課題的研究基礎上可通過自己的不斷探索和改進實驗方法，進一步優化實驗環境，對該課題的研究成果進一步優化設計方案，不斷促進該成果的進一步改良和發展。從而不但培養了學生的創新能力，而且也有可能在不斷地實踐實驗和檢驗下促進本行業的技術發展。

(6)在各級各類制冷技能大賽中可充分利用此項目試驗平臺進行實操訓練。目前各級各類技能大賽基本涵蓋了戶式中央空調系統的組裝與調試、制冷與空調設備組裝與調試、制冷設備安裝與調試等幾種大賽。而這幾種大賽都可以利用本項目的幾種試驗平臺稍作改造便可進行實操訓練。大大的提高了學生的實操能力，并且為學校節約了投資購買大賽設備的資金。本校學生就是利用該項目的試驗平臺進行刻苦訓練，在2017年全國機械行業職業院校技能大賽-“三向杯”制冷設備安裝與調試技能大賽中獲得全國二等獎的優異成績。在2018年全國機械行業職業院校技能大賽-“三向杯”制冷設備安裝與調試技能大賽中獲得全國優勝獎的優異成績。首次參加2020年全國職業技能大賽制冷與空調賽項即獲得全國第十四名的好成績。

3 結束語

據統計，在我國，大量高職生畢業后，在走向工作崗位時，并不能馬上進入自己的角色，都要經過一段時間的企業或公司的培訓，是什么原因導致這樣的現象屢見不鮮呢？原因有很多，其中最主要的原因是學生在校期間所學到的理論課程與社會上所需要的能力相脫節。隨著社會科技的發展，市場競爭不斷地加劇，就業壓力也越來越大，如何提高高職畢業生的就業競爭力已經是目前各個高職院校迫切需要解決的問題。因此，我們應該改變人才培養模式，使培養出的人才具有一定市場競爭力。那么如何能將高校具有前沿的科研項目有效地轉化為教學資源，讓其學生沒有出校門前就能接觸并熟練掌握了本行業的前沿知識，這個問題值得我們所有從事高職教育人的深思。