“雨課堂”與“翻轉(zhuǎn)課堂”在內(nèi)燃機(jī)排放與噪聲控制教學(xué)中的應(yīng)用

趙秀亮 武澤聰

摘要：從《內(nèi)燃機(jī)排放與噪聲控制》課程實(shí)際出發(fā)，根據(jù)動(dòng)力工程專業(yè)的特點(diǎn)，結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，將“翻轉(zhuǎn)課堂”與智慧教學(xué)工具“雨課堂”相結(jié)合應(yīng)用于課堂教學(xué)。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī);噪聲;“翻轉(zhuǎn)課堂”;“雨課堂”

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）10-0254-02

內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲和廢氣不僅會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響，還會(huì)影響人的情緒，降低內(nèi)燃機(jī)的工作壽命和可靠性。系統(tǒng)性了解并掌握內(nèi)燃機(jī)噪聲和排放污染相關(guān)知識(shí)是對(duì)動(dòng)力工程專業(yè)人才提出的基本要求，《內(nèi)燃機(jī)排放與噪聲控制》課程是一門(mén)專業(yè)選修課，具有內(nèi)容抽象、難以掌握的特點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生上課抬頭率不高，學(xué)習(xí)效率較低，如何提高內(nèi)燃機(jī)排放與噪聲控制的學(xué)習(xí)效果成為當(dāng)務(wù)之急。本課程主要包括內(nèi)燃機(jī)排放污染物的成分組成和凈化途徑、噪聲測(cè)量和主要噪聲源的控制，涉及化學(xué)、信號(hào)分析及測(cè)控技術(shù)等相關(guān)專業(yè)，是一門(mén)多學(xué)科交叉課程，如何把握課程主線，幫助學(xué)生高效學(xué)習(xí)掌握核心內(nèi)容非常值得探討。

一、《內(nèi)燃機(jī)排放與噪聲控制》課程結(jié)構(gòu)

《內(nèi)燃機(jī)排放與噪聲控制》課程開(kāi)設(shè)在大學(xué)四年級(jí)第一學(xué)期，共2學(xué)分，30學(xué)時(shí)。根據(jù)動(dòng)力工程專業(yè)平臺(tái)課程的要求，《內(nèi)燃機(jī)排放與噪聲控制》課程的教學(xué)結(jié)構(gòu)包括兩大模塊、9個(gè)小節(jié)，如圖1所示。

第一部分講述內(nèi)燃機(jī)排氣污染、振動(dòng)和噪聲的基本概念，強(qiáng)調(diào)控制內(nèi)燃機(jī)排放與噪聲的必要性;第二部分介紹大氣污染和內(nèi)燃機(jī)有害排放物的成分，分析碳?xì)浠衔锖偷趸锏纳蓹C(jī)理;第三部分講述內(nèi)燃機(jī)的機(jī)內(nèi)凈化措施和機(jī)外凈化措施，機(jī)內(nèi)凈化措施包括高效低污染的燃燒系統(tǒng)、改善進(jìn)氣系統(tǒng)、改進(jìn)供油系統(tǒng)，機(jī)外凈化措施包括改善混合氣形成、低污染高效率燃燒系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、可調(diào)配氣相位等;第四部分介紹內(nèi)燃機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)規(guī)范，在此基礎(chǔ)上講述有害排放物的測(cè)量原理和測(cè)量系統(tǒng);第五部分介紹代用燃料的排放污染與凈化途徑，對(duì)比了液化石油氣發(fā)動(dòng)機(jī)、氫發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油/氫氣混合燃燒、醇類發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的排放差異;第六部分講述聲學(xué)的基本概念，著重強(qiáng)調(diào)噪聲的度量，并介紹噪聲的主觀評(píng)價(jià)和測(cè)量;第七部分介紹燃燒噪聲、機(jī)械噪聲和空氣動(dòng)力學(xué)噪聲的組成，分析這幾類噪聲的頻譜特點(diǎn)，探討降低噪聲的基本途徑;第八部分著重講述幾種噪聲源的識(shí)別方法和應(yīng)用范圍，引入了新發(fā)展的幾種噪聲源識(shí)別方法;第九部分闡述內(nèi)燃機(jī)整機(jī)噪聲的等級(jí)劃分和許可標(biāo)準(zhǔn)，介紹噪聲控制的隔聲技術(shù)和消聲器的設(shè)計(jì)原理。

從以上內(nèi)燃機(jī)排放與噪聲控制教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)可以看出，課程具有“多”和“實(shí)”的特點(diǎn)。“多”是指課程覆蓋面廣，涉及內(nèi)燃機(jī)、化學(xué)、信號(hào)分析、控制工程等多個(gè)學(xué)科，因此知識(shí)點(diǎn)多，公式多?！皩?shí)”是指課程從工程應(yīng)用出發(fā)，不僅包含各種排放物的產(chǎn)生機(jī)理和噪聲的識(shí)別分離方法，還與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)。因此，必須對(duì)課程教學(xué)方法與考核手段進(jìn)行改進(jìn)。

二、《內(nèi)燃機(jī)排放與噪聲控制》教學(xué)中“雨課堂”與“翻轉(zhuǎn)課堂”的應(yīng)用

傳統(tǒng)教學(xué)一般沿用講授為主的大班教學(xué)模式，這種模式類似于中學(xué)的“填鴨式”教學(xué)，教師主動(dòng)講授，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)。這種教學(xué)方式的主要缺點(diǎn)在于教師和學(xué)生之間缺乏互動(dòng)，學(xué)生的積極性不高，而且教師對(duì)學(xué)生的出勤、知識(shí)點(diǎn)的掌握程度、感興趣的點(diǎn)難以把控。

《內(nèi)燃機(jī)排放與噪聲控制》是一門(mén)理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用“雨課堂”與“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)相結(jié)合的授課方法。第一大部分“排放”主要涉及概念性的知識(shí)，采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式。將學(xué)生分為若干小組，每一小組負(fù)責(zé)前五章中的一個(gè)小模塊，小組成員分工，有人負(fù)責(zé)搜集素材，有人負(fù)責(zé)做PPT，集體修改PPT，最后派學(xué)生代表進(jìn)行PPT講解，具體內(nèi)容參見(jiàn)表1。講解完成后，全體學(xué)生提問(wèn)討論，教師負(fù)責(zé)總結(jié)點(diǎn)評(píng)，將沒(méi)有講清楚的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充講解，完成整個(gè)教學(xué)過(guò)程。

第二部分“噪聲”中則采用“雨課堂”的教學(xué)模式?！坝暾n堂”是清華大學(xué)在線教育辦公室和學(xué)堂在線共同推出的新型智慧型教學(xué)工具，是一種新型的教學(xué)模式，通過(guò)智能終端將師生連接到一起，通過(guò)彈幕、疑難問(wèn)題求助等多元化師生互動(dòng)，增加學(xué)生的求知欲，提高學(xué)習(xí)興趣。

三、《內(nèi)燃機(jī)排放與噪聲控制》課程考核方式的改革

考核是檢查學(xué)生知識(shí)掌握程度和考查教學(xué)效果的重要手段之一，《內(nèi)燃機(jī)排放與噪聲控制》課程具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，學(xué)生對(duì)理論性較強(qiáng)的課程缺乏興趣，“平時(shí)成績(jī)+考試成績(jī)”難以準(zhǔn)確反映學(xué)生的真實(shí)水平。根據(jù)課程內(nèi)容各部分的專業(yè)特點(diǎn)，采用“文獻(xiàn)綜述+開(kāi)卷考試+平時(shí)課堂表現(xiàn)”的模式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，多維度考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，具體如下：第一大部分“排放”相關(guān)內(nèi)容，由于排放法規(guī)的不斷升級(jí)，對(duì)內(nèi)燃機(jī)排放物的要求越來(lái)越嚴(yán)苛，因此考核采用文獻(xiàn)調(diào)研的方式，讓學(xué)生在撰寫(xiě)調(diào)研報(bào)告的同時(shí)了解最新的排放法規(guī)要求，此部分占總成績(jī)的40%;第二大部分“噪聲”在課程講授時(shí)已采用了“翻轉(zhuǎn)課堂”與“雨課堂”相結(jié)合的教學(xué)模式，這部分內(nèi)容與動(dòng)力工程專業(yè)結(jié)合緊密，并且對(duì)學(xué)生的理論知識(shí)要求較高，但很多公式難以記憶，因此采用開(kāi)卷考試的形式，通過(guò)對(duì)具體測(cè)試數(shù)據(jù)的分析處理，考查學(xué)生將理論知識(shí)靈活運(yùn)用到實(shí)踐的能力，此部分成績(jī)占總成績(jī)的50%;平時(shí)成績(jī)包括與教師的互動(dòng)情況，是否獨(dú)立思考、是否提出疑難問(wèn)題等課堂表現(xiàn)，占總成績(jī)的10%，最終的成績(jī)由這三部分按權(quán)重計(jì)算得到。

四、結(jié)論

《內(nèi)燃機(jī)排放與噪聲控制》是一門(mén)多學(xué)科交叉的專業(yè)課程，課程具有“多”和“實(shí)”的特點(diǎn)，針對(duì)與排放相關(guān)的內(nèi)容具有知識(shí)點(diǎn)多的特點(diǎn)，采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式，提高學(xué)生的主動(dòng)性;針對(duì)噪聲部分理論性強(qiáng)、公式多的特點(diǎn)，采用“雨課堂”的教學(xué)模式，將難以理解的公式和振動(dòng)噪聲理論直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生。在考核方式上提出了“文獻(xiàn)綜述+開(kāi)卷考試+平時(shí)課堂表現(xiàn)”的考核方式，多維度考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。提出的新型教學(xué)模式和考核方式，有助于增強(qiáng)學(xué)生的課堂體驗(yàn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的能力。

參考文獻(xiàn)：

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Application of "Rain Classroom" and "Flipped Classroom" in the Teaching of Internal Combustion Engine Emission and Noise Control

ZHAO Xiu-liang1，WU Ze-cong2

（1.School of Automotive and Traffic Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212013，China;

2.China Heavy Truck Technology Development Center，Ji'nan，Shandong 250101，China）

Abstract：Based on the practice of "Internal Combustion Engine Emission and Noise Control" course，according to the characteristics of power engineering major，combined with the shortcomings of traditional teaching mode，the intelligent teaching tool "rain classroom" combined with "reverse classroom" is applied to classroom teaching.

Key words：internal combustion engine;noise;"flipped classroom";"rain classroom"