發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程教學(xué)方法探討

鄭焱　張丹　崔偉　韓冰源

摘 要： 從發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程教學(xué)特點(diǎn)及存在問題入手，結(jié)合車輛工程專業(yè)的實(shí)際情況和特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、課程考核方式等方面探索適應(yīng)本課程特點(diǎn)的教學(xué)方法，為后續(xù)的課程教學(xué)改革提供一定的參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：車輛工程；發(fā)動(dòng)機(jī)原理；仿真教學(xué)；考核模式

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-7394（2016）04-0119-03

發(fā)動(dòng)機(jī)原理是我校車輛工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程。該課程以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)性能為研究對(duì)象，通過分析發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的各個(gè)階段，從中找出影響性能的因素及提高性能指標(biāo)的一般規(guī)律，是本科畢業(yè)生從事汽車相關(guān)設(shè)計(jì)、制造和技術(shù)開發(fā)工作的技術(shù)基礎(chǔ)。近年來，汽車行業(yè)在飛速發(fā)展的同時(shí)，也對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)提出了更高的要求。作為汽車相關(guān)專業(yè)的一門傳統(tǒng)學(xué)科，發(fā)動(dòng)機(jī)原理已有幾十年的課程教學(xué)歷史，在這幾十年中，無論是教學(xué)內(nèi)容還是方法都發(fā)生了巨大的變化，面臨諸多新問題。[1-2]為適應(yīng)新時(shí)期社會(huì)和企業(yè)對(duì)人才的要求，研究發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程教學(xué)模式改革，提高教學(xué)效果，一直是課程主講教師亟待解決的問題。

1 課程特點(diǎn)及存在問題

發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程建立在多門基礎(chǔ)課程之上，具有內(nèi)容廣、知識(shí)點(diǎn)多而且更新快的特點(diǎn)。[3]與學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過的汽車構(gòu)造等可借助模型進(jìn)行直觀教學(xué)的專業(yè)課不同，該課程的理論性很強(qiáng)，要求學(xué)生具備扎實(shí)的工程力學(xué)、數(shù)學(xué)和熱力學(xué)等方面的知識(shí)。以第一章發(fā)動(dòng)機(jī)的理想循環(huán)為例，該章節(jié)既涉及熱力學(xué)公式的推導(dǎo)，也包含了氣動(dòng)公式和性能指標(biāo)關(guān)系式的計(jì)算。由于理論知識(shí)不能得到直觀的體現(xiàn)，這導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)中感到比較吃力，任課教師運(yùn)用傳統(tǒng)的教學(xué)方法也難以獲得理想的教學(xué)效果。結(jié)合本人在授課過程中的體會(huì)，目前發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程教學(xué)的主要存在以下幾個(gè)方面的問題。

1.1 教材內(nèi)容相對(duì)滯后

近年來，隨著社會(huì)對(duì)節(jié)能減排要求的日益提高，現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)也在高速發(fā)展，現(xiàn)有的教材內(nèi)容滯后于這些技術(shù)發(fā)展，如可變氣門升程與正時(shí)、復(fù)合渦輪增壓、缸內(nèi)直接噴射等技術(shù)教材中較少涉及，影響了學(xué)生對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域最新知識(shí)的掌握，課本所學(xué)內(nèi)容和社會(huì)實(shí)際脫節(jié)，嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)，也給其日后的工作帶來不便。為了提高教學(xué)效果，培養(yǎng)出能適應(yīng)社會(huì)需求的人才，必須對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)更新。

1.2 教學(xué)手段不夠豐富，學(xué)生缺乏積極性

目前，這門課程的講授主要采用的是板書加PPT的方式，師生間缺乏互動(dòng)，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)地位，積極性不高。相對(duì)單一的教學(xué)方式，一方面，影響了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的接受；另一方面，也影響了對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。雖然在課件中嵌入發(fā)動(dòng)機(jī)在換氣、增壓、點(diǎn)火、燃油噴射等過程的動(dòng)畫視頻能夠有效的增加學(xué)生對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的理解，但對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)原理這門課而言，更重要的是讓學(xué)生知道如何通過調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)性能的優(yōu)化，這就需要通過各種靈活的手段[4]來輔助教學(xué)。

1.3 理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)

發(fā)動(dòng)機(jī)原理是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，理論教學(xué)應(yīng)當(dāng)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合。實(shí)踐教學(xué)也是這門課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)的性能實(shí)驗(yàn)教學(xué)。受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備和教學(xué)資源的限制，目前該課程多采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，先進(jìn)行理論教學(xué)，后進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，理論教學(xué)時(shí)教師只關(guān)注對(duì)理論知識(shí)的講解，實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)教師只注重實(shí)驗(yàn)操作方面的訓(xùn)練，兩者沒有有機(jī)結(jié)合，造成了理論與實(shí)踐脫節(jié)，嚴(yán)重影響了教學(xué)效率和效果，不利于培養(yǎng)學(xué)生把知識(shí)和技能相結(jié)合的能力。

1.4 考核方式未能體現(xiàn)學(xué)生綜合能力

作為典型的考試課，發(fā)動(dòng)機(jī)原理課成績(jī)?cè)u(píng)定采用的是期末考試成績(jī)?yōu)橹?，平時(shí)成績(jī)?yōu)檩o的方式。這種考核方式導(dǎo)致部分學(xué)生平時(shí)不認(rèn)真學(xué)習(xí)，期末考試前集中突擊，形成了為考試而學(xué)習(xí)的不良氛圍，有的學(xué)生平時(shí)聽課很認(rèn)真，但考試未發(fā)揮好，僅通過一次考試不能反映學(xué)生的真實(shí)水平。而平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定過程中也經(jīng)常出現(xiàn)學(xué)生上課替答到、作業(yè)抄襲等不良現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)熱情。為了保證教學(xué)效果和學(xué)生積極性，有必要建立多元化和全程化的考核方式。

2 教學(xué)方法的改進(jìn)建議

2.1 優(yōu)化和完善教學(xué)內(nèi)容

當(dāng)前形勢(shì)下高校專業(yè)課學(xué)時(shí)呈現(xiàn)出不斷縮減的特點(diǎn)[5]，為了保證在有限的時(shí)間內(nèi)取得良好的教學(xué)效果，在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)本著學(xué)以致用的原則對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行對(duì)其刪繁就簡(jiǎn)，以課本中化油器式混合氣形成這一節(jié)為例，由于我國(guó)早已完全停止生產(chǎn)化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)，可以完全刪除這一節(jié)的內(nèi)容，這樣，一方面，減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)；另一方面，也為教師講補(bǔ)充講解發(fā)動(dòng)機(jī)最新技術(shù)騰出時(shí)間。為了體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的與時(shí)俱進(jìn)，教師應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，并把新技術(shù)同發(fā)動(dòng)機(jī)原理的基礎(chǔ)理論結(jié)合在一起。例如在講解發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)時(shí)，可以適當(dāng)?shù)膶?duì)馬自達(dá)最新開發(fā)的藍(lán)天創(chuàng)馳技術(shù)進(jìn)行介紹，讓學(xué)生了解阿特金森循環(huán)的同時(shí)，也加深了壓縮比等參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響的理解。隨著轎車在家庭中的普及，學(xué)生對(duì)汽車的熟悉程度也逐漸提高，可針對(duì)一些具體車型對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的可變氣門正時(shí)、缸內(nèi)直接噴射、渦輪增壓等新技術(shù)進(jìn)行講解，在完善教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，把授課內(nèi)容和實(shí)際相結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

2.2 引入仿真教學(xué)

由于這門課程比較抽象，涉及公式參數(shù)眾多，單純的數(shù)學(xué)推導(dǎo)并不能讓學(xué)生真正掌握理論知識(shí)，而且不利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。如果將發(fā)動(dòng)機(jī)仿真技術(shù)引入課堂教學(xué)，教師可通過發(fā)動(dòng)機(jī)模型構(gòu)建和參數(shù)輸入加深學(xué)生對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程和計(jì)算公式的理解，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行性能仿真分析，增加了教學(xué)的直觀性。這比單純的數(shù)學(xué)推導(dǎo)更加形象具體，便于學(xué)生理解和記憶知識(shí)點(diǎn)，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。此外，仿真教學(xué)可以讓學(xué)生自主地進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)，參與到教學(xué)過程中來。通過仿真分析和性能優(yōu)化，學(xué)生對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的詳細(xì)構(gòu)造，各系統(tǒng)參數(shù)及其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響有深入地了解，在提高課堂教學(xué)效果的同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

2.3 理實(shí)一體化教學(xué)

理實(shí)一體化教學(xué)是一種融理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)為一體的教學(xué)方法，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程直觀性、實(shí)踐性較強(qiáng)的特點(diǎn)，這種教學(xué)方法是當(dāng)前課堂教學(xué)的較好模式。理實(shí)一體化教學(xué)將上課地點(diǎn)由普通教室轉(zhuǎn)到發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)室，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課堂多媒體教學(xué)有機(jī)的結(jié)合在一起。這就要求教師對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析總結(jié)，確定完成某個(gè)實(shí)驗(yàn)所需的理論知識(shí)，在此基礎(chǔ)上將實(shí)驗(yàn)技能和理論知識(shí)相整合。以發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性這一章節(jié)為例，傳統(tǒng)的教學(xué)是把負(fù)荷特性曲線定義和負(fù)荷特性實(shí)驗(yàn)分開進(jìn)行，在理論教學(xué)中，學(xué)生對(duì)負(fù)荷特性曲線的制取及其所帶表的含義并不能充分理解，而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中教師和學(xué)生關(guān)注的也僅是實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)采集的順利完成，未能達(dá)到理想的教學(xué)效果。在理實(shí)一體化教學(xué)過程中，教師可在講解完負(fù)荷特性定義后進(jìn)行負(fù)荷特性的實(shí)驗(yàn)演示，接著在學(xué)生操作過程中現(xiàn)場(chǎng)講解負(fù)荷特性曲線制取以及相關(guān)參數(shù)的含義，最后通過對(duì)特性曲線的分析，可幫助學(xué)生深入理解發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)特性。

2.4 完善課程考核方式

傳統(tǒng)的考核方式主要考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶情況，不能體現(xiàn)學(xué)生的綜合能力。針對(duì)這一問題，課程考核方式應(yīng)從考核“學(xué)習(xí)成績(jī)”向評(píng)價(jià)“學(xué)習(xí)成效”轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生從注重“考試結(jié)果”向注重“學(xué)習(xí)過程”轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性[6]，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力。結(jié)合這門課程的特點(diǎn)，可以采用“N+2”多種模式相結(jié)合的考核方式。考核的總成績(jī)大致分布如下：平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的10%；實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的15%；大作業(yè)占總成績(jī)的15%；期中考試占總成績(jī)的10%；期末考試占總成績(jī)的40%，其中實(shí)驗(yàn)成績(jī)應(yīng)達(dá)到及格方能參加期末考試。平時(shí)成績(jī)主要考查的是學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和平時(shí)作業(yè)完成情況。實(shí)驗(yàn)成績(jī)主要考核的是學(xué)生的實(shí)踐能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析能力。大作業(yè)主要考查的是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，可以讓學(xué)生針對(duì)某些車型中所用的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)寫一篇論文，主要內(nèi)容包括新技術(shù)的理論分析、新技術(shù)的結(jié)構(gòu)及工作原理、該技術(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能影響分析，學(xué)生要順利完成論文，就必須查閱相關(guān)資料，在弄懂現(xiàn)有結(jié)構(gòu)并知道其原理的基礎(chǔ)上再結(jié)合實(shí)際融會(huì)貫通。采用“N+2” 的考核方式，能夠?qū)崿F(xiàn)考核方式的多元化和全程化，保證了考核結(jié)果的客觀性和全面性，一定程度上提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在積極性。

3 結(jié) 語

課程教學(xué)方法改良是高等教育綜合改革的重要組成部分，是提高教學(xué)效果的的有效途徑。本文從發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程教學(xué)特點(diǎn)及存在問題入手，結(jié)合車輛工程專業(yè)的實(shí)際情況和特點(diǎn)，探索適應(yīng)本課程特點(diǎn)的教學(xué)方法。通過優(yōu)化和更新教學(xué)內(nèi)容、引入仿真教學(xué)和理實(shí)一體化教學(xué)、“N+2”考核方式等方法的有機(jī)結(jié)合，使課程教學(xué)效果達(dá)到一個(gè)新的水平，同時(shí)，也為后續(xù)的課程教學(xué)改革提供一定的參考和依據(jù)。

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責(zé)任編輯 祁秀春