基于線上與線下融合模式的《發(fā)動機原理》 教學(xué)實踐

楊洪剛

（上海電機學(xué)院機械學(xué)院，上海 201306）

前言

《發(fā)動機原理》是以發(fā)動機理想循環(huán)、實際循環(huán)、性能評價及發(fā)動機特性等為主要研究對象的一門理論性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課程。作為車輛工程、汽車服務(wù)工程和內(nèi)燃機專業(yè)的核心課程，《發(fā)動機原理》已成為國內(nèi)各大高校相關(guān)專業(yè)必開的基礎(chǔ)課程。通過本門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可掌握汽車發(fā)動機基本理論和工作過程，熟悉發(fā)動機換氣與燃燒過程，以及污染物的生成與排放控制等方面的工作原理及影響因素，能夠運用所學(xué)知識，分析提高發(fā)動機性能的技術(shù)措施和適用條件。對學(xué)生具備利用發(fā)動機基本原理解決實際問題的專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力，成為熟知汽車發(fā)動機原理的高級技術(shù)型人才具有重要的理論基礎(chǔ)和現(xiàn)實意義。

然而，《發(fā)動機原理》課程內(nèi)容綜合性較強、重點難點較多、知識范圍較廣。包含大量參數(shù)、指標(biāo)、計算公式和曲線圖，融合了工程熱力學(xué)、高等數(shù)學(xué)與化學(xué)等多方面理論基礎(chǔ)知識。與擁有大量直觀圖片和實物的《汽車構(gòu)造》課程相比，具有計算量大、理論教學(xué)內(nèi)容抽象、知識點難以理解等顯著特點。而且，隨著計算機控制技術(shù)和電子信息技術(shù)的高速發(fā)展與完善，汽車發(fā)動機新理論、新技術(shù)不斷問世?？墒乾F(xiàn)有教材對涌現(xiàn)的發(fā)動機新技術(shù)涉及內(nèi)容較少，更新速度緩慢。學(xué)生自主學(xué)習(xí)的參考資料也相對較少，影響其對理論知識的深入理解與掌握。因此，對現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容、方法與手段進行更新，構(gòu)建并完善課程框架體系，充分利用線上與線下融合的教學(xué)模式，提升教學(xué)效果與專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，做到優(yōu)勢結(jié)合、與時俱進已變得十分迫切[1-2]。

1 線上與線下融合教學(xué)模式的意義

1.1 實現(xiàn)線上和線下教學(xué)的持續(xù)發(fā)展與良性循環(huán)

通過線上與線下教學(xué)模式的融合，可以充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢，學(xué)生可以通過線上課程教學(xué)資源自主預(yù)習(xí)和學(xué)習(xí)，針對發(fā)動機原理的重點難點和新技術(shù)開展互動交流，在線下面授過程中可以更加有針對性地輔導(dǎo)和答疑。通過線上測試、問卷調(diào)研等，掌握學(xué)生動態(tài)，根據(jù)學(xué)生的反饋、問題搜集，可以持續(xù)改進和完善網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展與良性循環(huán)，保障教學(xué)質(zhì)量。

1.2 提高教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量

通過線上與線下混合教學(xué)模式的實踐，客觀全面的教學(xué)效果評價，可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性，發(fā)揮學(xué)習(xí)的機動靈活性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源和線下教學(xué)優(yōu)勢互補，鞏固強化專業(yè)知識，提升課程教學(xué)質(zhì)量和專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量[3]。

1.3 促進課程體系的優(yōu)化與完善

通過線上資源與線下教學(xué)的結(jié)合，可以有針對性地講授重點和難點，聚焦學(xué)生興趣點，開展多樣化的教學(xué)內(nèi)容、講授方法、討論形式和考核評價方法，調(diào)動學(xué)生的參與度，課程靈活性增強，從而優(yōu)化與完善課程體系[4-5]。

2 線上與線下融合教學(xué)模式的實踐

2.1 完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，保障線上教學(xué)質(zhì)量

線上教學(xué)是整個教學(xué)的必備環(huán)節(jié)，其最終目的并不是簡單使用在線平臺和建設(shè)數(shù)字化教學(xué)資源，而是有效提升學(xué)生們的學(xué)習(xí)效率和深度。本課程選取超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，充分利用平臺簽到、通知、習(xí)題庫、作業(yè)庫、討論區(qū)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能，豐富網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，學(xué)生可以通過課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站閱讀課程內(nèi)容、查閱文獻(xiàn)、觀看視頻講解、參與討論、自主學(xué)習(xí)和思考、記錄重點難點，為線下教學(xué)學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備，從而保障教學(xué)質(zhì)量。

為了保證教學(xué)內(nèi)容的整體連貫性，結(jié)合本專業(yè)畢業(yè)要求和課程目標(biāo)，對線上教學(xué)資源的建設(shè)和教學(xué)內(nèi)容的安排進行模塊化組織和結(jié)構(gòu)化整合。整個課程的教學(xué)模塊分為發(fā)動機理想循環(huán)與性能指標(biāo)模塊、發(fā)動機換氣與燃燒過程模塊、發(fā)動機特性模塊。其中發(fā)動機理想循環(huán)與性能指標(biāo)模塊側(cè)重于工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識、理想循環(huán)與實際循環(huán)對比分析，以及發(fā)動機實際工作過程的性能評價與提高措施。換氣與燃燒過程模塊注重發(fā)動機進氣過程、排氣過程和燃燒過程等各個沖程的過程評價與改善措施。發(fā)動機特性模塊主要以發(fā)動機速度特性、負(fù)荷特性、萬有特性和排放特性等發(fā)動機綜合特性分析為主。各個模塊按照知識點細(xì)分，細(xì)化教學(xué)內(nèi)容，制作授課課件，錄制教學(xué)視頻，上傳相關(guān)輔助學(xué)習(xí)資料，供學(xué)生學(xué)習(xí)使用。

在以上教學(xué)重點內(nèi)容的基礎(chǔ)上，充實發(fā)動機原理的應(yīng)用和發(fā)動機新技術(shù)等方面資源，比如機械損失的評價與測定方法、改善發(fā)動機換氣過程的可變配氣正時VVT技術(shù)、廢氣渦輪增壓技術(shù)、控制排放性能的廢氣再循環(huán)利用EGR技術(shù)、汽油機點火提前角調(diào)整特性和柴油機噴油提前角調(diào)整特性的分析與應(yīng)用等，分析結(jié)構(gòu)組成、工作原理及特性特點，結(jié)合拓展的課程資源，強化學(xué)生對理論知識的理解與應(yīng)用，提高學(xué)生分析問題和解決問題的綜合能力。

線上習(xí)題庫的建設(shè)是課程作業(yè)和課堂測試的有效保障手段，也是檢驗學(xué)生掌握知識點情況的可靠途徑。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的三大課程模塊，分別豐富完善相應(yīng)的線上習(xí)題庫，尤其是綜合分析題，強化學(xué)生對原理知識的分析和應(yīng)用。通過平臺大數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，可以及時反饋學(xué)生的答題情況，掌握學(xué)生的共性問題，為完善線下教學(xué)的實施過程提供參考依據(jù)。進一步利用討論區(qū)等平臺功能，發(fā)布教學(xué)內(nèi)容、發(fā)動機新技術(shù)、重點難點答疑等相關(guān)的討論話題，活躍線上交流學(xué)習(xí)氣氛，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性，建立與學(xué)生溝通交流的通暢渠道。結(jié)合問卷調(diào)研，開展學(xué)生的興趣點、知識難點等學(xué)態(tài)排摸，收集學(xué)生的反饋建議，為今后教學(xué)內(nèi)容的更新與完善奠定基礎(chǔ)。

2.2 融合線上教學(xué)，積極探索實踐線下教學(xué)

教學(xué)授課計劃是教學(xué)實施的過程依據(jù)與進度保障。根據(jù)畢業(yè)要求指標(biāo)點確定教學(xué)大綱的課程目標(biāo)，結(jié)合線上網(wǎng)絡(luò)資源，合理制定安排授課計劃，明確線上、線下的內(nèi)容進度與任務(wù)要求，確定考核評價標(biāo)準(zhǔn)與方法，并上傳至線上平臺，以供學(xué)生查閱參考。

在線下教學(xué)實踐過程中，對課程內(nèi)容以“重過程、看因素、找措施”為主線，既在注重過程基本原理的基礎(chǔ)上，分析該過程影響因素，探尋完善工作過程的技術(shù)措施與手段，穿插相關(guān)問題引導(dǎo)學(xué)生對基本原理的掌握，同時結(jié)合新技術(shù)的相關(guān)案例使學(xué)生掌握應(yīng)用前景與趨勢，注重學(xué)生的獨立性、創(chuàng)造性和團隊協(xié)作性，重點嘗試教學(xué)討論、知識點網(wǎng)絡(luò)小測試及實時熱點教學(xué)等，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。同時，教學(xué)環(huán)節(jié)中強化學(xué)生在探究過程中熟悉技術(shù)措施、分析解決問題，鼓勵制作PPT材料并在線上資源共享，構(gòu)建知識體系的能力培養(yǎng)。

在線下教學(xué)過程中，要及時針對線上教學(xué)內(nèi)容進行評價與反饋，掌握學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況。利用線上資源和平臺功能，課前可以進行預(yù)習(xí)，觀看視頻講解和拓展資料，自主學(xué)習(xí)與思考。課中開展分組討論、線上測試、案例分析、項目驅(qū)動等活動，強化對基礎(chǔ)知識的掌握。課后布置學(xué)習(xí)任務(wù)和作業(yè)，加強對所學(xué)知識的鞏固，并對學(xué)習(xí)效果進行總結(jié)分析。

實踐教學(xué)內(nèi)容是理論教學(xué)內(nèi)容的有力支撐，通過課程實驗的實際操作、記錄實驗數(shù)據(jù)、分析實驗現(xiàn)象、處理實驗結(jié)果，可加強學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解與掌握。為了強化理論知識的理解，本課程提供了兩大類實驗：發(fā)動機特性實驗和發(fā)動機排放性能實驗。針對發(fā)動機速度特性、負(fù)荷特性、萬有特性、排放特性和煙度特性等實驗，學(xué)生可在實踐過程中熟悉實驗步驟，掌握儀器操作方法，完成發(fā)動機特性分析。同時，相關(guān)實驗視頻講解、實驗指導(dǎo)書和實驗報告要求等資料同步到線上教學(xué)平臺。

教學(xué)評價是針對教學(xué)活動和學(xué)習(xí)效果的綜合評估，分析教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，加以持續(xù)改進完善。在線上與線下融合課程的評價方面，著重對教學(xué)資源、教學(xué)過程和教學(xué)效果三個方面進行。教學(xué)資源評價主要針對教學(xué)大綱、授課計劃、教學(xué)視頻、授課課件、學(xué)習(xí)資料、習(xí)題庫等線上和線下資源的完備性、前沿性和開放性。教學(xué)過程評價結(jié)合學(xué)生評教、同行評教和督導(dǎo)評教開展，通過隨堂聽課、學(xué)生座談等形式進行。教學(xué)效果評價應(yīng)該綜合考查學(xué)生在線上與線下互動學(xué)習(xí)的參與度，以及知識點的掌握度，實現(xiàn)更加全面的評價方法，注重過程考核。線上學(xué)習(xí)情況、答題成績、案例分享等記錄統(tǒng)計作為重要考核指標(biāo)，實驗數(shù)據(jù)的處理分析與實驗報告撰寫情況作為實踐成績依據(jù)，與線下考核成績加以綜合評定，客觀評價學(xué)習(xí)效果。

2.3 教學(xué)效果分析反饋，完善更新線上與線下教學(xué)資源

由于線上和線下資源的互補與融合，教學(xué)過程中可以更深入，更有針對性。對于教學(xué)過程中出現(xiàn)或?qū)W生反饋的問題 及時分析，掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)，能夠更加直接、更加有效地檢測出學(xué)習(xí)過程中的不足并加以糾正。同時，也可以更加高效地收集信息反饋，并不斷更新和完善教學(xué)資源，豐富教學(xué)內(nèi)容，探索多種教學(xué)手段和教學(xué)方法的綜合運用，逐步提升教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)持續(xù)改進。

3 結(jié)語

混合教學(xué)模式有利于實現(xiàn)課程框架體系的全面整合，將教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)化、數(shù)字化、開放化，是新時代教學(xué)改革轉(zhuǎn)型發(fā)展的新要求。為了順應(yīng)社會的發(fā)展與技術(shù)的不斷進步，通過對《發(fā)動機原理》課程教學(xué)現(xiàn)狀和問題的梳理與總結(jié)，結(jié)合線上與線下融合的教學(xué)模式，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面進行了改革探索與完善。基于超星平臺，豐富了線上教學(xué)課程資源，構(gòu)建了互動交流平臺，結(jié)合線下教學(xué)的實施過程，突出重點，查漏補缺，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，對發(fā)動機理論知識和最新技術(shù)原理的掌握得到鞏固，尤其對新技術(shù)案例分析表現(xiàn)出較高的學(xué)習(xí)熱情。在評價方法上，側(cè)重學(xué)生運用能力和學(xué)習(xí)效果的過程考核。同時，教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法需持續(xù)更新與完善，不斷充實課程體系。線上與線下融合的課程框架體系將為《發(fā)動機原理》課程教學(xué)效果的穩(wěn)步提升和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供有力保障。