冷鏈物流技術(shù)在車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)中融合滲透研究

摘 要：文章從農(nóng)業(yè)院校工科人才培養(yǎng)出發(fā)，開(kāi)展冷鏈物流技術(shù)與車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)融合滲透研究，擬提高科學(xué)研究對(duì)本科教學(xué)的支持，在兼顧專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的前提下培養(yǎng)鄉(xiāng)村振興相關(guān)人才。以《汽車(chē)構(gòu)造》中汽車(chē)空調(diào)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容為例，分析了當(dāng)前汽車(chē)空調(diào)課程教學(xué)現(xiàn)狀，提出傳熱學(xué)、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法等內(nèi)容的融合思路。最后，通過(guò)“三位一體”教學(xué)設(shè)計(jì)，提升教學(xué)內(nèi)容與科學(xué)研究的結(jié)合度，促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解。研究結(jié)果將對(duì)農(nóng)業(yè)院校人才培養(yǎng)及車(chē)輛工程教學(xué)改革起到一定作用。

關(guān)鍵詞：科學(xué)研究；汽車(chē)空調(diào)；教學(xué)設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：F570；G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2025.02.036

Abstract： This paper explores the integration and penetration research of cold chain logistics technology into vehicle engineering education， starting from the perspective of cultivating engineering talents in agricultural colleges. The aim is to enhance the support of scientific research for undergraduate teaching while cultivating talents relevant to rural revitalization under the premise of meeting professional training objectives. Taking the teaching content related to automotive air conditioning in the course of Automobile Construction as an example， the current situation of automotive air conditioning course teaching is analyzed， and a fusion approach involving heat transfer and computational fluid dynamics methods is proposed. Finally， through the \"three-in-one\" teaching design， the integration of teaching content with scientific research is enhanced to promote students' understanding of the course content. The research results of this paper will play a certain role in talent cultivation in agricultural colleges and reform of vehicle engineering education.

Key words： scientific research; automotive air conditioning; teaching design; teaching reform

0 " "引 " "言

隨著人們對(duì)食品安全的要求越來(lái)越高，農(nóng)產(chǎn)品的新鮮度、品質(zhì)也越來(lái)越受到關(guān)注。而冷鏈物流技術(shù)與設(shè)施被證明能夠有效延長(zhǎng)農(nóng)產(chǎn)品的保鮮周期，是滿足人們對(duì)食品安全的需求，保障農(nóng)民收入的重要措施之一[1]。2024年中央一號(hào)文件明確提出要優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流體系，加快建設(shè)骨干冷鏈物流基地和縣域產(chǎn)地公共冷鏈物流設(shè)施。X工程學(xué)院自2008年開(kāi)始從事農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流技術(shù)與裝備的研究，形成了包括保鮮環(huán)境調(diào)控、蓄冷節(jié)能、嵌入式控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，研制了果蔬氣調(diào)保鮮運(yùn)輸車(chē)、蓄冷溫控運(yùn)輸箱、溫濕雙控銷(xiāo)售貨架等裝備。

然而，由于X工程學(xué)院沒(méi)有開(kāi)設(shè)物流工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)，冷鏈物流技術(shù)相關(guān)研究對(duì)本科教學(xué)的支撐作用并不明顯，難以培養(yǎng)冷鏈物流相關(guān)人才。另一方面，“新工科”[2]對(duì)傳統(tǒng)的、現(xiàn)有的工科專(zhuān)業(yè)提出了新的要求，目前很多高校的各個(gè)新型工科專(zhuān)業(yè)都已經(jīng)開(kāi)始了升級(jí)轉(zhuǎn)型，學(xué)科建設(shè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)主要體現(xiàn)在課程的教學(xué)改革上。因此，本文以X工程學(xué)院車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)核心課程《汽車(chē)構(gòu)造》為例，將冷鏈物流技術(shù)中的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行融合滲透，促進(jìn)學(xué)生對(duì)冷鏈物流技術(shù)的了解并兼顧原教學(xué)目標(biāo)，以期培養(yǎng)跨學(xué)科、投身于鄉(xiāng)村振興建設(shè)的綜合性人才。

1 " "教學(xué)案例分析——以汽車(chē)空調(diào)教學(xué)為例

保鮮環(huán)境調(diào)控是指通過(guò)包裝、制冷系統(tǒng)調(diào)節(jié)等方式，為農(nóng)產(chǎn)品提供適宜的保鮮環(huán)境，是冷鏈物流裝備的重要功用之一，是保障農(nóng)產(chǎn)品流通品質(zhì)的關(guān)鍵[3]。而汽車(chē)空調(diào)通過(guò)制冷系統(tǒng)調(diào)節(jié)車(chē)廂內(nèi)溫度、風(fēng)速等參數(shù)，為駕駛員和乘客提供舒適的環(huán)境，是影響汽車(chē)駕駛與乘坐舒適性的重要因素。

此外，農(nóng)產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中，其品質(zhì)也會(huì)受到振動(dòng)的影響[4]，通過(guò)包裝緩沖等方式可以有效減小振動(dòng)對(duì)運(yùn)輸品質(zhì)的影響。而在汽車(chē)的性能中，噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness，合稱NVH）對(duì)汽車(chē)的安全性及車(chē)內(nèi)駕駛員和乘客的舒適性有重要影響[5]。保鮮環(huán)境調(diào)控與汽車(chē)車(chē)內(nèi)環(huán)境調(diào)控、運(yùn)輸震動(dòng)與汽車(chē)降噪等學(xué)習(xí)內(nèi)容在作用和原理上相似性較高，可以作為冷鏈物流技術(shù)知識(shí)在車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)上的切入點(diǎn)（見(jiàn)圖1）。

《汽車(chē)構(gòu)造》作為車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的核心課程，在車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)課程體系中起著非常重要的作用[6]。汽車(chē)空調(diào)是《汽車(chē)構(gòu)造》下冊(cè)的教學(xué)內(nèi)容之一，相關(guān)課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，在課程實(shí)施過(guò)程中，需要學(xué)生對(duì)汽車(chē)的空調(diào)制冷、制熱、除濕原理有深入了解。通過(guò)課程的實(shí)施，學(xué)生可以根據(jù)相應(yīng)的汽車(chē)維修手冊(cè)對(duì)機(jī)器進(jìn)行故障診斷，并能夠分析電路原理圖、處理汽車(chē)空調(diào)運(yùn)行中的一般故障，促進(jìn)學(xué)生形成實(shí)事求是的科學(xué)精神，掌握理論聯(lián)系實(shí)際的工作方法[7]。

對(duì)于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，特別是在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度上，汽車(chē)空調(diào)相關(guān)課程的教學(xué)還存在一些問(wèn)題：一是偏重理論研究，實(shí)驗(yàn)以基礎(chǔ)性、演示性和驗(yàn)證性居多，不能真正達(dá)到提高學(xué)生實(shí)踐能力的目的；二是學(xué)科融合不足，汽車(chē)空調(diào)所設(shè)計(jì)的工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)、流體力學(xué)等方面的知識(shí)較多，且在分析汽車(chē)空調(diào)影響人體感受的時(shí)候會(huì)涉及到氣體成分、人體學(xué)等化學(xué)、生物學(xué)知識(shí)，而目前在課程中全部為專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)，并沒(méi)有與專(zhuān)業(yè)課程體系中的其他課程產(chǎn)生必要的聯(lián)系，更沒(méi)有對(duì)其他專(zhuān)業(yè)課程的融合與應(yīng)用。

2 " "課程知識(shí)融合以傳熱學(xué)為基礎(chǔ)

2.1 " "傳熱學(xué)教學(xué)

工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)是眾多本科院校都有開(kāi)設(shè)的課程，特別聚焦在能源類(lèi)、機(jī)械類(lèi)等專(zhuān)業(yè)。其分為兩個(gè)部分，即“工程熱力學(xué)”和“傳熱學(xué)”。工程熱力學(xué)是熱力學(xué)最先發(fā)展的一個(gè)分支，它主要研究熱能與機(jī)械能和其他能量之間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律及其應(yīng)用，是機(jī)械工程的重要基礎(chǔ)學(xué)科之一。傳熱學(xué)，是研究熱量傳遞規(guī)律的科學(xué)，是研究由溫差引起的熱能傳遞規(guī)律的科學(xué)。汽車(chē)空調(diào)涉及到汽車(chē)內(nèi)部空氣的調(diào)節(jié)與循環(huán)，而這恰恰需要?jiǎng)恿?，空氣的調(diào)節(jié)中溫度調(diào)節(jié)是十分重要的一部分。因此，汽車(chē)空調(diào)與工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)密不可分。

隨著 4G、5G相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，以及微課、慕課、各種學(xué)習(xí)軟件、公眾平臺(tái)等網(wǎng)絡(luò)課程的興起，讓學(xué)生有了更多學(xué)習(xí)途徑，不再局限于課堂和書(shū)本。但當(dāng)今大學(xué)生存在缺乏自主學(xué)習(xí)能力和自控能力不強(qiáng)的特點(diǎn)，及高校管理體制欠缺，仍然以課堂面授為主，應(yīng)用其它形式可以起到彌補(bǔ)和輔助作用[8]。對(duì)于工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)的教學(xué)，可以聚焦在教學(xué)方法與手段的改革上，可在課堂上運(yùn)用多媒體技術(shù)向?qū)W生展示多種多樣的傳熱模型與關(guān)系，給學(xué)生一種更加直觀的感覺(jué)，使其更好理解其中的知識(shí)與關(guān)系。

冷藏車(chē)、集裝箱等物流裝備配備的制冷系統(tǒng)與汽車(chē)空調(diào)工作原理類(lèi)似，其將廂內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到廂外，從而實(shí)現(xiàn)廂內(nèi)的低溫環(huán)境，有利于貨物品質(zhì)的維持。另一方面，使用實(shí)際的冷藏車(chē)或汽車(chē)空調(diào)進(jìn)行試驗(yàn)具有一定的條件限制，為了方便演示，可以設(shè)計(jì)相關(guān)的物理模型、傳熱模型進(jìn)行示意。農(nóng)產(chǎn)品保鮮要求內(nèi)部環(huán)境處于滿足產(chǎn)品保鮮需求的相對(duì)平衡狀態(tài)，但內(nèi)外環(huán)境溫差、太陽(yáng)輻射、縫隙漏熱等因素會(huì)影響熱質(zhì)交換，打破平衡直至溫度超過(guò)保鮮溫區(qū)。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中可以畫(huà)出相應(yīng)的傳熱模型示意圖，以線框、箭頭等形式來(lái)呈現(xiàn)，如圖2所示，讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象的熱環(huán)境規(guī)律有更直觀的理解。

圖2中，①為外界氣流與壁面之間存在溫差和相對(duì)速度差，以對(duì)流換熱的形式交換熱量；②為壁面反射與自身發(fā)出的輻射；③為太陽(yáng)輻射與環(huán)境輻射的傳入熱；④為車(chē)壁面吸收的熱量通過(guò)材質(zhì)之間的接觸，以熱傳導(dǎo)的形式傳遞能量；⑤為內(nèi)壁面與箱內(nèi)冷空氣以對(duì)流換熱的方式交換熱量；⑥為貨物因?yàn)榇x而溫度上升，冷空氣經(jīng)過(guò)貨物將以對(duì)流換熱的形式交換熱量。

2.2 " "可視化教學(xué)輔助

計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡(jiǎn)稱CFD），是流體力學(xué)的一個(gè)分支，是近代流體力學(xué)、數(shù)值數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，能夠?qū)?shù)值問(wèn)題可視化，具體操作流程如圖3所示。它以電子計(jì)算機(jī)為工具，套用各種離散化的數(shù)學(xué)方法，對(duì)流體力學(xué)的各類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬和分析研究，以解決各種實(shí)際問(wèn)題。在汽車(chē)空調(diào)與保鮮環(huán)境調(diào)控研究中，空間內(nèi)空氣的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)相關(guān)參數(shù)變化可用數(shù)值模擬預(yù)測(cè)，為降低研究成本、縮短研究周期提供幫助。

制冷系統(tǒng)是冷藏車(chē)車(chē)廂溫度維持的關(guān)鍵，其主要的用途是維持運(yùn)輸過(guò)程中的環(huán)境溫度，目前諸多研究主要集中在送風(fēng)速度、貨物間隙、貨物包裝以及開(kāi)關(guān)門(mén)過(guò)程等因素對(duì)庫(kù)內(nèi)溫度場(chǎng)和食品的影響，并針對(duì)這些研究，CFD得到了廣泛的應(yīng)用[9]。乘用車(chē)進(jìn)氣系統(tǒng)是影響NVH的重要因素之一，運(yùn)用CFD技術(shù)對(duì)進(jìn)氣噪音進(jìn)行研究分析，為優(yōu)化NVH提供參考[10]。利用CFD 技術(shù)，可以對(duì)汽車(chē)空調(diào)的風(fēng)道以及乘員艙內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行仿真模擬，這些因素會(huì)影響風(fēng)量大小從而影響空調(diào)的各個(gè)性能，并且可能引起振動(dòng)噪聲等缺陷。通過(guò)對(duì)管道內(nèi)流場(chǎng)的 CFD 進(jìn)行仿真分析，可以對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的除霜、降溫采暖等性能進(jìn)行一定程度上的預(yù)測(cè)，給出指導(dǎo)意見(jiàn)[11]。

在實(shí)施汽車(chē)空調(diào)相關(guān)課程及保鮮環(huán)境調(diào)控知識(shí)教學(xué)的時(shí)候，需重視CFD基本操作的教學(xué)，其中包括相關(guān)軟件的操作演示，并結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行深化認(rèn)識(shí)，最后針對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行研究分析，從而提出問(wèn)題的解決方案。

3 " "“三位一體”實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)作為高校教學(xué)活動(dòng)的重要組成部分，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究方法、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力方面有非常重要的作用[12]。實(shí)踐教學(xué)不應(yīng)只體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室的物理空間，更應(yīng)明確實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的規(guī)范化和多渠道化，構(gòu)建集課堂、實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)“三位一體”的實(shí)踐教學(xué)體系[13]，如圖4所示。

課堂上的實(shí)踐教學(xué)主要以引入案例教學(xué)為主。針對(duì)冷流物流技術(shù)融合，汽車(chē)空調(diào)相關(guān)課程需要改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，建立分析案例。在汽車(chē)技術(shù)日新月異，冷鏈物流技術(shù)關(guān)注度越來(lái)越高的背景下，建立汽車(chē)空調(diào)相關(guān)課程案例資源庫(kù)。在實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)上需要貼近生產(chǎn)實(shí)際，汽車(chē)空調(diào)相關(guān)的實(shí)踐課程可以添加冷鏈物流設(shè)施的相關(guān)操作及實(shí)驗(yàn)課時(shí)，可以進(jìn)行一些農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和環(huán)境參數(shù)測(cè)定試驗(yàn)，具體方法是在環(huán)境中布置若干傳感器，可以通過(guò)一些試驗(yàn)指標(biāo)來(lái)反映出制冷系統(tǒng)工作性能。X工程學(xué)院的冷鏈物流技術(shù)與裝備研究團(tuán)隊(duì)擁有國(guó)家冷鏈物流裝備研發(fā)專(zhuān)業(yè)中心、廣東省農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流工程研究中心等平臺(tái)，可為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐提供良好的實(shí)驗(yàn)條件，為實(shí)踐教學(xué)的順利實(shí)施提供了保障[14]。

另外，要注重網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)相比傳統(tǒng)的課堂可以減少學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的枯燥和乏味。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)踐教學(xué)模塊可以使學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前，在網(wǎng)上閱讀文獻(xiàn)和觀看視頻，特別是一些汽車(chē)空調(diào)、冷鏈物流技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容，均可以在老師上課前完成一定的前置任務(wù)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可以實(shí)時(shí)更新該領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，為汽車(chē)空調(diào)課程與冷鏈物流技術(shù)融合教學(xué)提供幫助。

4 " "總 " "結(jié)

作為農(nóng)業(yè)院校，X工程學(xué)院肩負(fù)培養(yǎng)鄉(xiāng)村振興、服務(wù)農(nóng)業(yè)相關(guān)人才的責(zé)任。培養(yǎng)冷鏈物流技術(shù)相關(guān)人才對(duì)保障農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、增加農(nóng)民收入具有重要意義。同時(shí)，要準(zhǔn)確定位社會(huì)對(duì)人才專(zhuān)業(yè)知識(shí)與技能的需求，探索教學(xué)內(nèi)容和模式的科學(xué)設(shè)計(jì)，確保對(duì)相關(guān)課程進(jìn)行提升與滲透。本文依托新工科理念對(duì)目前本校汽車(chē)空調(diào)課程與冷鏈物流技術(shù)融合方式進(jìn)行闡述，突出傳熱學(xué)理論、流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)等在教學(xué)過(guò)程中的作用，通過(guò)優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程的理解，提高冷鏈物流技術(shù)融合教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的作用，為相關(guān)領(lǐng)域輸送人才提供幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] 伍景瓊，鄭露，巴雪琴，等. 果蔬農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2023，22（3）：119-135.

[2] 卜德強(qiáng)，孟祥衛(wèi)，王玲.“新工科”背景下汽車(chē)空調(diào)原理教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（22）：241-242.

[3] 張鵬，朱文月，李江闊，等. 微環(huán)境氣體調(diào)控在果蔬保鮮中的研究進(jìn)展[J]. 包裝工程，2020，41（1）：1-10.

[4] 于昕玉，王慶萱，王金燕，等. 輕度失水對(duì)軟棗獼猴桃機(jī)械傷和品質(zhì)的影響[J]. 包裝工程，2024，45（7）：96-103.

[5] 王明陽(yáng).淺析汽車(chē)噪聲振動(dòng)控制和NVH性能的開(kāi)發(fā)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（5）：216-217.

[6] 孫輝，李浩東.新工科背景下汽車(chē)構(gòu)造實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革與探索[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù)，2022，47（19）：157-160.

[7] 黃高勇.淺論《汽車(chē)空調(diào)》教學(xué)課程改革探索[J].時(shí)代汽車(chē)，2022（5）：21-22.

[8] 溫彩鳳，賈彥，王清華，等.“新工科”背景下《工程熱力學(xué)》教學(xué)改革初探[J].中國(guó)電力教育，2020（1）：77-79.

[9] 郭嘉明，陸華忠，呂恩利，等.CFD在食品儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備研發(fā)中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究，2012，34（8）：219-222.

[10] "張志華，王桂林，劉遲.乘用車(chē)進(jìn)氣系統(tǒng)NVHamp;CFD開(kāi)發(fā)案例[J]. 內(nèi)燃機(jī)與配件，2010（Z1）：4-13.

[11] "陳億. 某汽車(chē)空調(diào)性能的CFD分析與優(yōu)化[D].重慶：重慶大學(xué)，2020.

[12] "陳林，肖國(guó)生.實(shí)驗(yàn)教學(xué)在應(yīng)用型本科高校中的重要作用[J]. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2015，13（6）：125-127.

[13] "王紅梅，鄧紅星，馬曉春，等.汽車(chē)構(gòu)造課程實(shí)踐教學(xué)模式改革[J].中國(guó)冶金教育，2020（6）：77-79.

[14] "劉廣海，鄺芷菁，李慶庭，等. 冷鏈物流“校企協(xié)同四階遞進(jìn)”育人模式研究與實(shí)踐[J]. 包裝工程，2022，43（S2）：158-162.