《發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)》創(chuàng)新教學(xué)的探討研究

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 王孟博 趙曉順 于華麗 王雅雅 高波

隨著我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)保有量的急劇上升，發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)與維修人員的數(shù)量及質(zhì)量越來(lái)越滿足不了市場(chǎng)的需求，這就增加了高校培養(yǎng)數(shù)量多、質(zhì)量高的相關(guān)技術(shù)人員的難度。而如何將“發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)”這門課程與教學(xué)實(shí)踐很好地結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生順利走向社會(huì)，在較短時(shí)間內(nèi)融入發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)用與能源動(dòng)力領(lǐng)域中成為關(guān)鍵。

該課程是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)用科學(xué)的一個(gè)重要組成部分，也是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)用工程專科教育的主干專業(yè)課。通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了在發(fā)動(dòng)機(jī)不解體條件下，運(yùn)用發(fā)動(dòng)機(jī)診斷與檢測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論、基本方法和基本技能確定發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀況，查明發(fā)動(dòng)機(jī)故障或隱患，為發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行或維修提供可靠依據(jù)。

本文就目前各高校普遍存在學(xué)生群體大、教學(xué)資源少的矛盾，提出了在現(xiàn)有各高校的教學(xué)資源設(shè)備的基礎(chǔ)上，將虛擬儀器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用在教學(xué)實(shí)踐中的教學(xué)模式。這種教學(xué)模式不僅可以解決這種矛盾，減少教學(xué)設(shè)備重復(fù)投資，還可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，強(qiáng)化他們的實(shí)際動(dòng)手能力，使其具有豐富的理論基礎(chǔ)和靈活的實(shí)踐應(yīng)用能力。

1 課程教學(xué)改革的背景及教學(xué)中的問(wèn)題

該課程以先修課程“發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造”為基礎(chǔ)，目標(biāo)是使學(xué)生掌握發(fā)動(dòng)機(jī)及電器設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成與工作原理，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步運(yùn)用不解體檢測(cè)與診斷理論、知識(shí)與方法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行診斷與維修，同時(shí)為后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)及未來(lái)的實(shí)際工作提供背景知識(shí)。所以該課程涉及整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)及電器領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)，綜合性非常強(qiáng)。

由于該課程屬于關(guān)鍵課程，內(nèi)容較多，且涉及的學(xué)生多，所以在實(shí)際教學(xué)中存在一些問(wèn)題，如如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)其獨(dú)立思考問(wèn)題的能力？如何利用好多媒體課件？在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中存在學(xué)生多、設(shè)備少的矛盾等。

2 教學(xué)改革的措施

針對(duì)以上教學(xué)中存在的問(wèn)題，為了進(jìn)一步增強(qiáng)教學(xué)效果以提高教學(xué)質(zhì)量，本文提出了一系列針對(duì)該課程教學(xué)改革的措施?；舅枷刖褪前牙碚摻虒W(xué)、多媒體教學(xué)、實(shí)物實(shí)踐教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)化虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)融合在一起，為社會(huì)培養(yǎng)出高素質(zhì)、高技能的人才，即以課堂理論教學(xué)分析檢測(cè)與診斷基本原理和方法步驟；用多媒體教學(xué)講授發(fā)動(dòng)機(jī)各部分結(jié)構(gòu)組成和模擬運(yùn)動(dòng)分析，觀察檢測(cè)與診斷過(guò)程操作；利用實(shí)物實(shí)踐教學(xué)講授各零部件的安裝、檢查和調(diào)整，實(shí)施具體檢測(cè)與診斷項(xiàng)目，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力；利用虛擬儀器技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)昂貴的硬件設(shè)備的投資，緩解高校設(shè)備少的壓力，增加了學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)[1]。

2.1 提高課堂教學(xué)效果

高校課堂教學(xué)是影響教學(xué)效果的主要因素，如何提高課堂教學(xué)效果是每個(gè)高校教師不斷研究和解決的問(wèn)題，其中提高教師業(yè)務(wù)素質(zhì)是提高課堂教學(xué)效果的關(guān)鍵。本文就個(gè)人教學(xué)心得，結(jié)合該課程的特點(diǎn)及性質(zhì)，總結(jié)出以下幾點(diǎn)內(nèi)容[2]。

（1）對(duì)學(xué)生態(tài)度要好，使師生關(guān)系融洽、親密，對(duì)“發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)”有很高的熱情，而且平時(shí)科研也盡量圍繞這個(gè)科目的范疇去做，把科研成果融入講課中。

（2）適當(dāng)?shù)刈儞Q教學(xué)方式，該進(jìn)行課堂討論的就要組織課堂討論。只有掌控好教學(xué)節(jié)奏，方能提高課堂教學(xué)效果。

（3）通過(guò)拓展課外知識(shí)（如，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展新技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)與診斷案例等）來(lái)開(kāi)闊學(xué)生眼界，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（4）增加互動(dòng)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力。

2.2 多媒體課件

在當(dāng)今，新型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展非?？?，并且逐漸得到應(yīng)用和發(fā)展，但由于資金和教學(xué)條件所限，一般學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室很難充分購(gòu)置新技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)及零部件實(shí)物。所以，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程主要以插圖、模型等進(jìn)行講解，教師工作量大，學(xué)生感到抽象、乏味、復(fù)雜而難于接受與理解。為使課程通俗易懂、形象生動(dòng)、富有趣味性，增強(qiáng)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，利用Authorware開(kāi)發(fā)的CAI 課件被引入了多媒體教學(xué)當(dāng)中。并且在這種新型的教學(xué)方式中，又結(jié)合了發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)視頻錄像和高效的超文本檢索技術(shù)，解決了傳統(tǒng)教學(xué)手段難以描述和缺乏直觀性的缺點(diǎn)，同時(shí)，利用高效的超媒體檢索手段,學(xué)生對(duì)專業(yè)術(shù)語(yǔ)、概念和結(jié)構(gòu)工作原理、工作過(guò)程的檢索更加得心應(yīng)手，有利于學(xué)生自學(xué)，還有利于其了解發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)前沿的新成果，開(kāi)闊了學(xué)生的眼界[3]。

該課件已經(jīng)過(guò)兩屆學(xué)生試用，得到了學(xué)生和老師們的一致認(rèn)同。課件中豐富的色彩，簡(jiǎn)明的概念，靈活、快捷的操作方式刺激了學(xué)生的感官，交互性的學(xué)習(xí)方式激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效率明顯提高。

2.3 與職業(yè)教育模式的結(jié)合

從課堂講授可以看出來(lái)，該課程多年來(lái)一直采用傳統(tǒng)的“課堂+書(shū)本”的學(xué)科教學(xué)模式，更多地注重理論知識(shí)的傳授，忽視了動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)。該課程是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，傳統(tǒng)的學(xué)科型教育模式已不能適應(yīng)適用型、技能型人才的培養(yǎng)要求。

CBE（Competency-Based Education）教學(xué)模式是一種以培養(yǎng)職業(yè)能力為出發(fā)點(diǎn)的職業(yè)教育模式，CBE 的主要特點(diǎn)完全符合我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。將CBE 與高等教育有機(jī)結(jié)合可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的諸多不足，如傳統(tǒng)教學(xué)模式中，學(xué)生被動(dòng)通過(guò)教師的課堂教學(xué)及相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)和鍛煉職業(yè)能力和職業(yè)技能，教學(xué)過(guò)程不是學(xué)生積極、主動(dòng)學(xué)習(xí)，依然是一個(gè)灌輸過(guò)程；高等教育中理論知識(shí)“必需”“夠用”的問(wèn)題在傳統(tǒng)教學(xué)模式中不能得到解決；傳統(tǒng)的教學(xué)模式不能解決師生教與學(xué)的矛盾問(wèn)題等[4-7]。

近幾年的教學(xué)實(shí)踐表明，CBE 教學(xué)模式對(duì)提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)適合社會(huì)需要的技能型人才具有很好的借鑒作用。它突破了傳統(tǒng)的以學(xué)科為本位的教育模式，讓知識(shí)學(xué)習(xí)和技能培訓(xùn)更貼近生產(chǎn)實(shí)際，縮短了教育與就業(yè)的距離，可以提升高校在辦學(xué)中的競(jìng)爭(zhēng)力和適應(yīng)力。

2.4 實(shí)踐教學(xué)改革

目前，我國(guó)高校普遍存在擴(kuò)招現(xiàn)象，學(xué)生量大，而現(xiàn)有高校的教學(xué)資源與硬件設(shè)備卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上學(xué)生人數(shù)的增長(zhǎng)，目前常規(guī)實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)的現(xiàn)狀早已落后于現(xiàn)代科技與互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展，儀器設(shè)備更新速度緩慢。目前單一的演示性、驗(yàn)證性、參觀性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)內(nèi)容的主導(dǎo)，這是在高校實(shí)踐性環(huán)節(jié)中一道難以逾越的鴻溝，嚴(yán)重制約著理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)拓展和實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提高。這就給實(shí)踐教學(xué)帶來(lái)了巨大的困難，大大削弱了學(xué)生的動(dòng)手能力。“發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)”這門課程的實(shí)踐教學(xué)充分說(shuō)明了這一點(diǎn)，車輛、能動(dòng)等專業(yè)已成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)的熱門專業(yè)，各高校的招收學(xué)生量大，而應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)與故障診斷的教學(xué)設(shè)備非常昂貴。所以尋找一條有效的途徑作為高校傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)必要的補(bǔ)充，是當(dāng)前高校實(shí)踐教學(xué)研究所面臨的挑戰(zhàn)。

虛擬儀器技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，為解決這一難題提供了條件。虛擬實(shí)驗(yàn)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件采用虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬儀器等一系列技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的虛擬化，用可視化軟件虛擬發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)與診斷設(shè)備，學(xué)生仿佛置身真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)效果基本等價(jià)于在真實(shí)環(huán)境中所取得的效果。虛擬儀器技術(shù)減少了發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)設(shè)備的投資，降低了實(shí)驗(yàn)室成本。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)為教學(xué)方式的多樣化提供了一條可行的道路，在某些方面克服了由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量少或價(jià)格昂貴不便隨意使用而帶來(lái)的使用和維護(hù)上的困難，學(xué)生可在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，方便地做各種實(shí)驗(yàn)[8]。所以網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)各高校間的資源共享，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)設(shè)備的投資。

總之,網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器技術(shù)運(yùn)用于各門課程的實(shí)踐教學(xué)中，將給傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)注入新的活力。它不僅可更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備，降低實(shí)驗(yàn)儀器費(fèi)用，還可減少實(shí)驗(yàn)測(cè)量中的人為誤差，提高實(shí)際測(cè)量的準(zhǔn)確度，實(shí)驗(yàn)效率較高。此外，在激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，增加單位時(shí)間的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)等方面也收到了良好的效果，為實(shí)踐教學(xué)提供了全新的教學(xué)手段，成為傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的重要補(bǔ)充。

3 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)“發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)”課程教學(xué)中遇到的問(wèn)題，提出了如何提高課堂教學(xué)效果，多媒體課件的制作及其運(yùn)用，以及將高等教育與職業(yè)教育相結(jié)合，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器技術(shù)與教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)相融合的方法。這些方法及措施不僅適用于該課程，而且可以推廣到其他實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程及實(shí)踐教學(xué)中。