“討論教學(xué)法”在汽車發(fā)動機(jī)原理課程中的應(yīng)用和實踐

[摘 要] 研究了“討論法”在汽車發(fā)動機(jī)原理課程中的應(yīng)用和實踐，“討論法”具體實施的五個步驟，即“設(shè)計情景、確定問題、討論問題、尋求問題的解決途徑、得出結(jié)論”。

[關(guān) 鍵 詞] 課程特點；討論法步驟；實踐

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）27-0094-02

一、課程的特點

汽車發(fā)動機(jī)原理課程是我院汽車服務(wù)工程專業(yè)本科班開設(shè)的一門專業(yè)課程，這門課程是以“理論力學(xué)”“發(fā)動機(jī)構(gòu)造及檢修”“工程熱力學(xué)”“傳熱學(xué)”等課程為基礎(chǔ)，在熟悉汽車發(fā)動機(jī)基本工作原理、發(fā)動機(jī)的基本組成、零件的結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)的一門課程。該課程的概念多、曲線多、統(tǒng)計數(shù)據(jù)多、公式多，學(xué)生學(xué)習(xí)的難度大，畏難情緒大。若照本宣科，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性將大為減弱，形成惡性循環(huán)，給教學(xué)帶來很大的問題。

為了解決這一教學(xué)中的難題，首先是要分析該門課程的內(nèi)在規(guī)律，該門課程是以講述發(fā)動機(jī)“實際循環(huán)”為總的目標(biāo)，討論了“實際循環(huán)”所能達(dá)到的動力性、積極性、排放性能，從而引入相應(yīng)的概念，“實際循環(huán)“分解為“換氣過程”“燃燒過程”幾個階段，分階段討論學(xué)習(xí)；其次，每一個階段都建立大量的概念、曲線、公式，是以工質(zhì)氣體狀態(tài)參數(shù)的變化，來宏觀研究發(fā)動機(jī)所經(jīng)歷的“進(jìn)氣、排氣、壓縮、燃燒、膨脹做功”等階段。第三，該課程綜合研究了“有效功率、有效轉(zhuǎn)矩、有效燃油消耗率”隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等的變化規(guī)律。

在眾多的教學(xué)方法中，討論教學(xué)法解決了這一難題，“討論法”是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生以全班或小組為單位，圍繞中心問題，各抒己見，通過討論或辯論活動，獲得知識或鞏固知識的一種教學(xué)方法。

二、“討論法”的內(nèi)容及實施步驟

“討論法”的優(yōu)勢是“學(xué)生參與”，培養(yǎng)學(xué)生的“合作精神”，強(qiáng)化了學(xué)生的學(xué)習(xí)“獨立性”，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。討論法的基本過程是“設(shè)計情景、確定問題、討論問題、尋求問題的解決途徑、驗證結(jié)論、得出結(jié)論”。

第一個步驟“情景設(shè)計”，設(shè)計的情景與所要討論的問題密切相關(guān)，問題是在情景中體現(xiàn)，情景貼近實際、有討論的價值。

第二個步驟“確定問題”，按照設(shè)計的情景，在情景中發(fā)現(xiàn)問題，按照情景描述的程度，簡單的情景，確定的問題是單一的一個，復(fù)雜的情景，確定的問題就是多個。

第三個步驟“討論問題”，這是學(xué)生探究問題的過程，好的問題，吸引學(xué)生，有價值的問題，學(xué)生是樂于討論的，并且有極大的興趣，學(xué)生樂于解決問題的動力就強(qiáng)。

第四個步驟“尋求問題的解決途徑”，解決問題的途徑有實驗法、閱讀法、集體討論法等。

第五個步驟“得出結(jié)論”，這是關(guān)鍵的一步，它是檢驗問題是否解決的環(huán)節(jié)，這個環(huán)節(jié)能使學(xué)生獲得系統(tǒng)的知識和正確的觀點。

三、“討論法”在汽車發(fā)動機(jī)原理課程中的應(yīng)用與實踐

（一）單一問題情景的設(shè)計

發(fā)動機(jī)曲軸的最高轉(zhuǎn)速通常設(shè)計在6000～7000r/min，當(dāng)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速太高之后，機(jī)械損失將極大地增加，磨損加劇，機(jī)械效率下降，有效功率降低，為了使學(xué)生明確這一問題，我們采用了“討論法”。步驟如下：

1.情景設(shè)計：某客戶駕駛一輛轎車在高速公路上行駛，在五個小時的車程中，大部分時間轎車發(fā)動機(jī)的時速都超過了7000 r/min，在后來的車程中，客戶發(fā)現(xiàn)其發(fā)動機(jī)無力，動力性下降，并且出現(xiàn)了異常的響聲。請你學(xué)習(xí)“轉(zhuǎn)速對機(jī)械損失的影響”一節(jié)，分析該車輛“發(fā)動機(jī)無力，動力性下降”的原因。

2.確定問題：以上設(shè)計的情景是單一問題情景，這個情景所包含的問題是“發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速如何影響機(jī)械損失？”“發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速”與“機(jī)械損失”是兩個概念，“發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速”是問題的原因，“機(jī)械損失”的變化規(guī)律是結(jié)論，“發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速”隨發(fā)動機(jī)的工況變化而變化，“機(jī)械損失”將隨之變化而變化，將這二者之間的因果關(guān)系解釋清楚，問題就能得到解決。

3.討論問題：這個問題的實際意義是“人們普遍認(rèn)為開快車是技術(shù)熟練，效率提高的表現(xiàn)”，但是過高的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速引起發(fā)動機(jī)無力，動力性下降，這是有效功率下降的表現(xiàn)。學(xué)生有興趣進(jìn)一步分析引起有效功率下降的原因，找出“發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化，有效功率變化，進(jìn)而影響機(jī)械損失的規(guī)律”。

4.尋求問題的解決途徑：查閱文獻(xiàn)資料是解決這一問題的最佳途徑，文獻(xiàn)資料所提供的內(nèi)容顯示，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升高，各個摩擦副間相對速度增加，摩擦損失增加，曲柄連桿機(jī)構(gòu)慣性力加大，摩擦損失增加；泵氣損失加大；驅(qū)動附件消耗的功增加。問題所包含的原因找到，變化規(guī)律也呈現(xiàn)出來，轉(zhuǎn)速越高，摩擦損失越大，超過某一高速時，有效功率急劇下降。

5.得出結(jié)論：“發(fā)動機(jī)無力，動力性下降”的原因就此解決，原因也找到，“發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速影響機(jī)械損失”知識點得到了鞏固，學(xué)生從自己查閱的文獻(xiàn)中獲得了系統(tǒng)的知識，懂得了“發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速”不是越高越好，適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，有利于提高機(jī)械效率，過高的轉(zhuǎn)速是有害的，破壞了機(jī)械的效率，磨損增加。

（二）綜合問題情景的設(shè)計

發(fā)動機(jī)在多工況情況下工作，每一工況下所要求的混合氣濃度是不相同的，總的原則是，需要濃混合氣完成的工況就要提供相應(yīng)的濃混合氣，考慮到排放對環(huán)境造成的影響，不需要濃混合氣工況就盡量提供理論混合氣，以達(dá)到排放的要求，這是個情況復(fù)雜的綜合問題，采用“討論法”所經(jīng)過的步驟如下：

1.情景設(shè)計：某客戶駕駛一輛轎車行駛，車輛是滿載，當(dāng)天氣溫較低，路途中要翻越一段山坡，途中要經(jīng)歷若干紅綠燈，有一段是高速公路。途中車輛經(jīng)歷了起步、怠速、暖機(jī)、勻速、加速、減速等工況，翻越山路上坡路程較長，駕駛員發(fā)現(xiàn)其耗油較平路行駛時增多。試分析其原因。

2.確定問題：該情景涉及的問題是綜合性的，包含的問題有：第一，發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定工況有哪些？每一種穩(wěn)定工況所對應(yīng)提供什么混合氣濃度？第二，發(fā)動機(jī)的過渡工況有哪些？每一種過渡工況所對應(yīng)提供什么混合氣濃度？

3.討論問題：現(xiàn)代轎車發(fā)動機(jī)的供油控制是控制單元根據(jù)傳感器提供的信息，由控制單元綜合計算，由噴油器噴出一定量的燃油，形成與工況相適應(yīng)的濃度來提供給發(fā)動機(jī)，進(jìn)行燃燒。車輛經(jīng)歷的路況復(fù)雜，涉及的工況也相應(yīng)復(fù)雜，對應(yīng)的混合氣濃度情況就不同。

4.尋求問題的解決途徑：解決該問題可以查閱資料，也可以小組討論，分穩(wěn)定工況、過渡工況，分析電子控制單元應(yīng)該提供什么樣濃度的混合氣。

5.得出結(jié)論：通過文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)，小組討論，確定了穩(wěn)定工況的種類有怠速和小負(fù)荷、中等負(fù)荷、大負(fù)荷和全負(fù)荷，這些工況的混合氣濃度除全負(fù)荷以外，都需要提供理論混合氣，全負(fù)荷需要提供功率混合氣。

過渡工況有冷起動、暖機(jī)、加速，它們都需要提供濃的混合氣。

設(shè)計的問題情景所包含的問題，經(jīng)過以上的幾個步驟，得到了解決。學(xué)生在這個過程中查閱資料、分組討論、思考，占到主動地位，教師是輔助的地位，鍛煉了學(xué)生，學(xué)生主動學(xué)習(xí)、解決問題的意識加強(qiáng)了。

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