汽車發(fā)動機(jī)原理課程項(xiàng)目教學(xué)方法研究與實(shí)踐

王 磊，張 藝，孫 鉑，李 昕，陳愛紅

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河北保定071000)

汽車發(fā)動機(jī)原理是車輛工程專業(yè)的核心專業(yè)課之一，主要講述汽車發(fā)動機(jī)的熱功轉(zhuǎn)換過程及性能優(yōu)化、發(fā)動機(jī)的燃料及燃燒科學(xué)、發(fā)動機(jī)有害排放物的控制理論及工程技術(shù)［1］。以培養(yǎng)具有較好理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識的設(shè)計(jì)工程師［2］。

汽車發(fā)動機(jī)原理課程建立在多門基礎(chǔ)課程之上，包括理論力學(xué)、有機(jī)化學(xué)、工程熱力學(xué)、液壓與氣動技術(shù)、工程材料、汽車發(fā)動機(jī)構(gòu)造、電子控制技術(shù)等。同時，影響發(fā)動機(jī)性能的因素繁多，發(fā)動機(jī)的燃燒理論存在爭議，工作過程參數(shù)又難以精確量化，且大多數(shù)工科學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣了定量思維方式，這使得他們把握發(fā)動機(jī)工作原理的要點(diǎn)有較大難度。

由于汽車發(fā)動機(jī)原理課程的理論性很強(qiáng)，導(dǎo)致大多數(shù)同學(xué)在學(xué)習(xí)中感到“內(nèi)容多、記憶難、涉及面廣、重點(diǎn)難把握”，任課教師運(yùn)用傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以獲得理想的教學(xué)效果。筆者結(jié)合近年來圍繞汽車發(fā)動機(jī)原理課程所做的教學(xué)改革和探索，通過在教學(xué)中引入項(xiàng)目教學(xué)法，探討和分析如何提高學(xué)生的理解能力和分析能力，培養(yǎng)工程意識，從而提高教學(xué)質(zhì)量和改善教學(xué)效果。

一、項(xiàng)目教學(xué)法的內(nèi)涵與特點(diǎn)

項(xiàng)目教學(xué)法是指學(xué)生通過引導(dǎo)，在完成工程項(xiàng)目的過程中所進(jìn)行的自主探究學(xué)習(xí)。項(xiàng)目管理教學(xué)法整合了任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、探究式教學(xué)法和案例教學(xué)法的特點(diǎn)，使學(xué)生在工作中完成知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟，較好地提高了理論知識的運(yùn)用能力，對未來的深入學(xué)習(xí)甚至工作都能起到有益的影響［3］。

(一)項(xiàng)目教學(xué)法的一般內(nèi)涵

項(xiàng)目教學(xué)法是在建構(gòu)主義理論的指導(dǎo)下，以實(shí)際的工程項(xiàng)目為對象，通過師生共同實(shí)施一個完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動［4］。首先是教師根據(jù)所學(xué)知識的特點(diǎn)，把某一實(shí)際的工程項(xiàng)目或針對知識點(diǎn)特意構(gòu)建的工程項(xiàng)目進(jìn)行分解，并對項(xiàng)目進(jìn)行宏觀的講解，使學(xué)生了解該項(xiàng)目的目的、意義和要求。然后讓學(xué)生圍繞課程項(xiàng)目進(jìn)行討論分析以及協(xié)作學(xué)習(xí)，包括各項(xiàng)目組內(nèi)部的討論和項(xiàng)目組之間的溝通。最后老師以項(xiàng)目組完成項(xiàng)目的情況來評價組內(nèi)各同學(xué)學(xué)習(xí)情況。通過工程項(xiàng)目的實(shí)踐來引導(dǎo)學(xué)生對理論知識的深入掌握，從而在理論與實(shí)踐的結(jié)合中挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的綜合能力。

項(xiàng)目管理教學(xué)方式能夠培養(yǎng)學(xué)生良好的工程意識，為學(xué)生未來的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這種教學(xué)方法可以改變教師只進(jìn)行課堂理論講授、師生互動較少的傳統(tǒng)方法，可以更好地將基礎(chǔ)知識與工程實(shí)踐結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神，將育人與課堂教學(xué)過程結(jié)合起來［5，6］。

(二)項(xiàng)目教學(xué)法的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)教學(xué)法相比，項(xiàng)目管理教學(xué)法最顯著的特點(diǎn)就是“以項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”的實(shí)踐教學(xué)模式，把以往學(xué)生“聽中學(xué)”的“被動填鴨教學(xué)”改變?yōu)閷W(xué)生“做中學(xué)”的主動教育模式［7］;實(shí)現(xiàn)了“三個中心”的轉(zhuǎn)變:把“以教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”，把“以課本知識點(diǎn)為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙皂?xiàng)目需求為中心”，把“以課堂為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙皂?xiàng)目實(shí)踐為中心”。

項(xiàng)目管理教學(xué)法的特點(diǎn)可歸納為:

1．實(shí)踐性。項(xiàng)目大多來自于工程實(shí)踐或科研項(xiàng)目需求，使學(xué)生清晰地看到理論知識在生產(chǎn)實(shí)踐中的指導(dǎo)作用。

2．自主性。結(jié)合項(xiàng)目組的選擇和組內(nèi)的分工讓學(xué)生具有了更多的選擇空間，以利于學(xué)習(xí)興趣的提升，從而能有效地促進(jìn)創(chuàng)新思維的發(fā)展。

3．發(fā)展性。在項(xiàng)目的構(gòu)建過程中要注意項(xiàng)目之間的聯(lián)系，以形成一個持續(xù)深入探究學(xué)習(xí)的狀態(tài)，把教育的階段目標(biāo)與長遠(yuǎn)目標(biāo)結(jié)合起來。

4．綜合性。具有學(xué)科交叉性和能力綜合運(yùn)用的特點(diǎn)。

5．開放性。體現(xiàn)在學(xué)生圍繞主題所探索的方式、方法和展示、評價具有多樣性和選擇性。

二、項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施

將項(xiàng)目教學(xué)法引入汽車發(fā)動機(jī)原理課程的教學(xué)中，可以將教師目前的科研項(xiàng)目分解為若干和實(shí)際課程章節(jié)內(nèi)容密切相關(guān)的小項(xiàng)目，在理論講解后讓學(xué)生參與到這些項(xiàng)目中，從而可以達(dá)到學(xué)以致用、融會貫通的目的。學(xué)生在參與項(xiàng)目的過程中，充分感受到這些理論內(nèi)容在實(shí)際工程運(yùn)用中的重要性，加強(qiáng)學(xué)習(xí)過程當(dāng)中的工程意識的培養(yǎng)。

根據(jù)基于行動導(dǎo)向的項(xiàng)目教學(xué)法的指導(dǎo)思想，筆者在汽車發(fā)動機(jī)原理課程中開展了項(xiàng)目教學(xué)。在具體實(shí)施過程中采用以下步驟。

(一)課程項(xiàng)目構(gòu)建

項(xiàng)目教學(xué)法的首要環(huán)節(jié)就是項(xiàng)目構(gòu)建，項(xiàng)目構(gòu)建完成后，整個實(shí)施過程就要圍繞這個中心環(huán)節(jié)來展開。因此在進(jìn)行項(xiàng)目構(gòu)建時應(yīng)滿足以下幾個方面的要求:

1．項(xiàng)目能夠理論聯(lián)系實(shí)際，使學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)及實(shí)施過程中操作技能、團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通技能得到訓(xùn)練，提高其實(shí)際的工作能力。

2．項(xiàng)目應(yīng)與學(xué)科研究前沿或研究熱點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，使學(xué)生在對課本知識掌握的基礎(chǔ)上了解學(xué)科前沿發(fā)展及熱點(diǎn)問題研究狀況。

3．項(xiàng)目完成后，能夠進(jìn)行展示，如制作的產(chǎn)品、三維實(shí)體模型及照片等。

4．制定的課程項(xiàng)目內(nèi)容應(yīng)隨技術(shù)、工藝和方法的更新而更新。

5．項(xiàng)目應(yīng)具有一定的難度，要求學(xué)生充分發(fā)揮積極創(chuàng)新的精神去解決項(xiàng)目中的問題。

(二)課程項(xiàng)目實(shí)施步驟

1．成立項(xiàng)目小組。按照項(xiàng)目內(nèi)容及數(shù)目將學(xué)生分組，相關(guān)項(xiàng)目小組之間的聯(lián)系應(yīng)提前告知項(xiàng)目組成員，并要求他們在研究學(xué)習(xí)中分工合作、協(xié)調(diào)配合。

2．師生共同制定項(xiàng)目任務(wù)書。在師生充分討論的基礎(chǔ)上給每個小組制定相關(guān)任務(wù)書，項(xiàng)目任務(wù)書要同時具有引導(dǎo)性和開放性，即在對研究方向有一個總體把握的基礎(chǔ)上鼓勵發(fā)散思維和創(chuàng)新實(shí)踐。

3．項(xiàng)目調(diào)研。學(xué)生依據(jù)項(xiàng)目具體內(nèi)容及要求，對項(xiàng)目相關(guān)方面進(jìn)行實(shí)際調(diào)研、上網(wǎng)查找或到圖書館查找有關(guān)參考資料，了解相關(guān)內(nèi)容的目前實(shí)際狀況、研究前沿狀況及存在的困難。

4．學(xué)生制定項(xiàng)目計(jì)劃書。每組學(xué)生根據(jù)調(diào)研狀況制定出自己小組具體項(xiàng)目完成的步驟、實(shí)施方案，教師進(jìn)行相應(yīng)指導(dǎo)，并協(xié)調(diào)相關(guān)小組之間的分工合作。

5．項(xiàng)目的實(shí)施。各個項(xiàng)目小組在負(fù)責(zé)人的協(xié)調(diào)下分工合作，動手完成具體的項(xiàng)目內(nèi)容。遇到困難的時候應(yīng)積極與其他小組成員或老師進(jìn)行溝通。

6．項(xiàng)目的匯報。項(xiàng)目完成后，要求每個小組要呈報一份詳細(xì)的研究報告，報告中要對項(xiàng)目研究過程中出現(xiàn)的問題和取得的收獲分別進(jìn)行總結(jié)。為了鍛煉學(xué)生利用工程語言交流的能力，要求每個小組至少推舉1人將項(xiàng)目制作成PPT在全班宣講。

(三)課程項(xiàng)目評價

對項(xiàng)目教學(xué)法教學(xué)效果的評價重點(diǎn)應(yīng)放在項(xiàng)目實(shí)施過程上。根據(jù)項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施的目的，著重評價每個學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中的參與程度、合作能力、溝通能力等。同時，要突出評價學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中所表現(xiàn)出來的創(chuàng)新精神和動手實(shí)踐能力，并將最終的評價結(jié)果以一定的權(quán)重計(jì)入本門課程的最終成績。

三、項(xiàng)目教學(xué)案例

下面以教學(xué)過程中的一個實(shí)例說明汽車發(fā)動機(jī)原理課程項(xiàng)目教學(xué)方案的實(shí)施過程。汽車的排氣污染問題是行業(yè)發(fā)展中的一個熱點(diǎn)問題，排放污染物的形成機(jī)理及凈化措施都屬于汽車發(fā)動機(jī)原理課程的教學(xué)內(nèi)容。由于這部分知識結(jié)構(gòu)不完善、知識不成體系甚至存在一定的爭議，在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，出現(xiàn)知識點(diǎn)講授零散、考核困難等現(xiàn)象。針對這種情況，筆者在課堂講授完成后，結(jié)合正在進(jìn)行中的科研立項(xiàng)，設(shè)計(jì)了以下項(xiàng)目，供學(xué)生完成實(shí)施以達(dá)到教學(xué)目的，如表1所示(表中只列出了部分設(shè)計(jì)項(xiàng)目)。

表1 發(fā)動機(jī)排放教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

表中所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目都是針對NOX排放污染這一熱點(diǎn)問題進(jìn)行擬定的。由于這一問題屬于機(jī)動車排氣凈化技術(shù)的前沿技術(shù)，在教材中僅有很簡單的概述，引不起學(xué)生的重視，但這一研究熱點(diǎn)問題在不久的將來必然成為發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)制造中的技術(shù)重點(diǎn)，所以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入研究是很有必要的。

通過這一項(xiàng)目訓(xùn)練，學(xué)生能夠靈活掌握發(fā)動機(jī)的燃料燃燒過程及其影響因素，拓寬對缸內(nèi)減排NOX技術(shù)的理解，探索NOX的后處理技術(shù)，包括對柴油機(jī)的選擇性還原SCR技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)的理解、汽油機(jī)的催化分解技術(shù)的理解、稀燃汽油機(jī)的吸附還原技術(shù)的理解，并通過分析汽油機(jī)和柴油機(jī)在減排NOX技術(shù)上的差異培養(yǎng)對比分析能力，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣。

四、結(jié)語

專業(yè)課的學(xué)習(xí)既是掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論的過程又是培養(yǎng)工程實(shí)踐能力的過程，前者是學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新的基石，后者是實(shí)踐創(chuàng)新的素材。項(xiàng)目教學(xué)法就是“邊做邊學(xué)”原則和“工程項(xiàng)目指引下的教育和學(xué)習(xí)”的集中體現(xiàn)，它通過改革傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，來實(shí)現(xiàn)對學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的積極培養(yǎng)，必將為工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)起到重要的推動作用。然而在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中，實(shí)施這一教學(xué)方法并不容易，學(xué)生學(xué)習(xí)時間的安排和課程學(xué)時的設(shè)置都在不同程度上影響著項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施。通過汽車發(fā)動機(jī)原理課程實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，教學(xué)過程中要注意設(shè)計(jì)的項(xiàng)目和課堂理論教學(xué)形成良性的平衡與互補(bǔ)，重在培養(yǎng)學(xué)生如何分析問題和解決問題，為以后的實(shí)際工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］ 林學(xué)東．發(fā)動機(jī)原理［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008．6．

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