過程考核在發(fā)動(dòng)機(jī)原理本科教學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用研究

田維 韓志強(qiáng) 吳學(xué)舜

摘要：發(fā)動(dòng)機(jī)原理的課程體系龐大而復(fù)雜，主要涉及到熱力學(xué)、傳熱學(xué)、力學(xué)、機(jī)械、材料及熱處理和發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造課程等。單一的期末考試的考核方式難以對(duì)學(xué)生所學(xué)知識(shí)進(jìn)行全面的考核。結(jié)合本門課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)特點(diǎn)，提出了針對(duì)某些內(nèi)容增加相應(yīng)過程考核的考查方式，以全面考核和促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)掌握，并提升相應(yīng)的分析問題解決問題的能力。課程全部的考核包括平時(shí)表現(xiàn)考核、大作業(yè)考核、期中考核和期末考核。在解決全過程考核所遇到的問題的基礎(chǔ)上，過程考核有利于提升整體教學(xué)效果。

Abstract： The course system of engine principle is huge and complex， it mainly involves courses in thermodynamics， heat transfer， mechanics， materials and heat treatment and engine construction et al. Final examination is difficult to conduct a comprehensive assessment of the students' knowledge. Take the teaching objective and teaching characteristics of this course into consideration， this paper puts forward the examination method that adding corresponding process examination for some special contents， so as to examine comprehensively and promote students' knowledge， and improve the ability to analyze and solve problems. The course will be evaluated on performance， assignments， midterm， and final exams. On the basis of solving the problems encountered in the whole process assessment， the process assessment is conducive to improving the overall teaching effect.

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)原理;課程體系;過程考核;教學(xué)效果

Key words： engine principle;course system;process assessment;teaching effect

中圖分類號(hào)：V231   ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2022）01-0241-03

0 ?引言

發(fā)動(dòng)機(jī)原理是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)的核心專業(yè)課程之一，其主要講授活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)、發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣組織、理論循環(huán)組織、缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)、燃燒理論基礎(chǔ)知識(shí)、發(fā)動(dòng)機(jī)的特性以及與車輛等的匹配。課程總體信息量大，涉及的知識(shí)面較廣，如何使學(xué)生能夠有效地掌握本門課程的重點(diǎn)是本門課程任課教師需要不斷探索的問題。結(jié)合西華大學(xué)能源與動(dòng)力工程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)原理本科教學(xué)，研究過程考核在本門課程教學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用。

1 ?發(fā)動(dòng)機(jī)原理的課程體系

通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)原理這門課程的學(xué)習(xí)，就是要讓學(xué)生在發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理，將所學(xué)的看得見的結(jié)構(gòu)與看不見的原理聯(lián)系起來，形成發(fā)動(dòng)機(jī)的知識(shí)鏈。要求學(xué)生全面掌握發(fā)動(dòng)機(jī)從進(jìn)氣、燃油噴射、混合氣形成、混合氣著火到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)輸出及匹配的全部?jī)?nèi)容。課程本身涉及的相關(guān)內(nèi)容較多，相關(guān)聯(lián)的課程較多，主要包括：工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造、發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷與熱強(qiáng)度等課程。

1.1 熱力學(xué)相關(guān)課程在發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程體系中的作用 ?活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是一種典型的熱力機(jī)械，因此熱力學(xué)相關(guān)課程是發(fā)動(dòng)機(jī)的理論根基。工程熱力學(xué)從根本上闡述了發(fā)動(dòng)機(jī)從化學(xué)能到熱能再到機(jī)械能的整個(gè)能量轉(zhuǎn)化和傳遞過程，提出了提高熱功轉(zhuǎn)化的基本原則和方法，闡明了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的理論熱力學(xué)循環(huán)及量化的理論計(jì)算方法;通過熱力學(xué)第二定律和卡諾循環(huán)及定理等指明了內(nèi)燃機(jī)的能量轉(zhuǎn)化和傳遞方向，并明確了內(nèi)燃機(jī)可以達(dá)到的熱效率邊界和可能實(shí)現(xiàn)的途徑。

傳熱學(xué)和發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷與熱強(qiáng)度則是從熱的傳遞的角度闡述了發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過程當(dāng)中熱所經(jīng)過的歷程，提出了發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作時(shí)熱的傳遞邊界和發(fā)動(dòng)機(jī)所能承受的熱邊界等，回答了發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的最高壓力邊界、溫度邊界，由此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)組織和發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)提出了明確的界限;傳熱學(xué)也從能量的流向角度，回答了從燃料的化學(xué)能出發(fā)，經(jīng)歷了哪些過程而導(dǎo)致熱未能完全用于發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)外做功，為提高廢熱利用率指出了可能的方向。

熱力學(xué)相關(guān)課程是發(fā)動(dòng)機(jī)的原理基礎(chǔ)，是熱功機(jī)械的立論之基，學(xué)好熱力學(xué)相關(guān)課程是深刻理解發(fā)動(dòng)機(jī)原理的必然需求。熱力學(xué)相關(guān)課程在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程體系當(dāng)中是占有至關(guān)重要位置的，熱力學(xué)相關(guān)課程的掌握程度直接影響了對(duì)后期原理相關(guān)內(nèi)容的理解。

1.2 流體力學(xué)類課程在發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程體系中的作用 ?在活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)上，與流體相關(guān)的主要有冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)，從發(fā)動(dòng)機(jī)原理這門課程的角度來講，直接與流體力學(xué)這門課程密切相關(guān)的主要是燃油系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)主要是為了給發(fā)動(dòng)機(jī)提供相應(yīng)數(shù)量的空氣，并且需要組織相應(yīng)的氣流運(yùn)動(dòng)以提高混合氣的形成品質(zhì)和加速燃燒。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充量系數(shù)，使每一循環(huán)盡量的多進(jìn)氣，在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣及缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)的相關(guān)章節(jié)內(nèi)會(huì)大量使用到流體力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，尤其是局部節(jié)流損失和流程損失、缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)的組織相關(guān)內(nèi)容。對(duì)于排氣系統(tǒng)，降低排氣系統(tǒng)的流動(dòng)損失是減小發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)制排氣損失的重要手段，尤其是在現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)上，由于各種復(fù)雜的后處理裝置和消聲裝置的加入，使得排氣系統(tǒng)的流場(chǎng)尤其復(fù)雜，因此如何利用好流體力學(xué)相關(guān)知識(shí)來減小排氣系統(tǒng)的流動(dòng)損失來提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是至關(guān)重要的。對(duì)于燃油系統(tǒng)而言，由于燃油是液體，而空氣是氣體，為了形成發(fā)動(dòng)機(jī)的可燃混合氣，燃油需要通過噴射形成燃油噴霧來加速氣化，然后才能與空氣進(jìn)行混合而形成可燃混合氣。因此燃油與空氣的混合過程是典型的兩相流過程，為了更好地理解混合氣的形成，掌握流體力學(xué)相關(guān)知識(shí)是非常必要的，尤其是在進(jìn)行更高層次的學(xué)習(xí)和研究時(shí)，混合氣的形成對(duì)流體相關(guān)知識(shí)的需要更加迫切。另外，對(duì)于冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)，由于這兩者的控制和研究相對(duì)粗放，因此對(duì)于流體相關(guān)的知識(shí)而言需求相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要相對(duì)宏觀的二維流體知識(shí)即可。因而，總體上來看，流體力學(xué)相關(guān)知識(shí)對(duì)于學(xué)習(xí)發(fā)動(dòng)機(jī)原理這門課程來講，是必須要掌握的。

1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造和機(jī)械類課程在發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程體系中的作用 ?發(fā)動(dòng)機(jī)本身是一種熱力動(dòng)力機(jī)械，發(fā)動(dòng)機(jī)本身就利用到了曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)等經(jīng)典的機(jī)械結(jié)構(gòu)，因此機(jī)械本身的知識(shí)對(duì)于學(xué)習(xí)發(fā)動(dòng)機(jī)來講是基本需求。發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造為本專業(yè)先修課程，發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造主要講授發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，發(fā)動(dòng)機(jī)原理則是以示功圖為主線講授發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程及圍繞工作的優(yōu)化原理及方法。在學(xué)習(xí)發(fā)動(dòng)機(jī)原理這門課程時(shí)，必然需要以典型的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造為依托來闡述其基本的工作原理，這兩門課程互為依托、循序漸進(jìn)，是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)的核心課程。

綜上所述，可以看出整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程所涉及的知識(shí)面很廣，體系復(fù)雜且龐大，如圖1所示。整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)原理的課程體系內(nèi)，每一部分的知識(shí)都有相對(duì)獨(dú)立的課程，但是發(fā)動(dòng)機(jī)原理與幾者之間又有機(jī)不可簡(jiǎn)單分割，在學(xué)習(xí)過程中各部分的知識(shí)相互交叉。但是，體系內(nèi)的每一部分課程都有其自己的考評(píng)體系，如果再通過發(fā)動(dòng)機(jī)原理這門課程來再次考核，那就相對(duì)重復(fù)，但是不考核其與發(fā)動(dòng)機(jī)的原理的關(guān)系又不能達(dá)到相應(yīng)的考評(píng)需求。并且，要想通過一次短時(shí)間（兩小時(shí)）的期末考試來全面檢驗(yàn)學(xué)生的掌握情況難度頗大，同時(shí)也不利于突出發(fā)動(dòng)機(jī)原理的主體特征。因此，為了全面促進(jìn)學(xué)生掌握發(fā)動(dòng)機(jī)原理相關(guān)知識(shí)，同時(shí)突出發(fā)動(dòng)機(jī)原理這門課程自身的主體特征，通過課程的過程考核來考評(píng)和促進(jìn)學(xué)生掌握全面知識(shí)，再通過基本考試來考核發(fā)動(dòng)機(jī)原理的主體內(nèi)容這種方式也就顯得尤為必要了。

2 ?過程考核的形式、內(nèi)容和評(píng)價(jià)方法

2.1 平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)  平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)按100分制打分，包括有平時(shí)出勤率、課后作業(yè)完成情況、課堂回答問題情況共三部分。平時(shí)出勤率和課后作業(yè)完成情況采用扣分制，即完成不好則扣分，若完成良好則不扣分;課堂回答問題采用加分制，即某同學(xué)課堂回答問題表現(xiàn)良好則直接加分，不參考課堂回答則不影響其平時(shí)成績(jī)。因此，三部分的總分可表示為50∶50∶X，此處的X表示某同學(xué)課堂回答問題的附加得分。

平時(shí)成績(jī)的考核由任課老師與助教共同完成。平時(shí)出勤率由助教進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后由任課教師根據(jù)出勤率統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行扣分。出勤率扣分采用階梯扣分制，即第一次未到扣5分，第二次未到扣10分，第三次未到扣15，依次類推。某一同學(xué)的出勤得分可用下列公式表示：

課堂回答問題情況實(shí)行加分制主要是為了鼓勵(lì)同學(xué)們積極參與到課堂當(dāng)中來，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。課堂回答問題的加分也讓部分同學(xué)可以彌補(bǔ)其他兩項(xiàng)所造成的扣分。

平時(shí)成績(jī)的得分為三部分得分的總和，但是總得分不得大于100分。平時(shí)成績(jī)納入考核主要是為了增加學(xué)生在教學(xué)過程當(dāng)中的參與程度，使其能夠全面學(xué)習(xí)本門課程的知識(shí)。

2.2 大作業(yè)考核 ?所謂大作業(yè)即是根據(jù)課堂情況布置給學(xué)生，需要學(xué)生在課外進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的文獻(xiàn)查閱、題目剖析、題目解答和答辯材料準(zhǔn)備的綜合性題目。此類作業(yè)不同于平常的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，其工作量相較于這兩類設(shè)計(jì)更小，所涉及的知識(shí)更集中，主要是為了鞏固或者拓展某一方面的知識(shí)。這類作業(yè)通常都采用分組的方式來進(jìn)行，同一小組的同學(xué)分工合作，利用一到兩周的課外時(shí)間來完成。大作業(yè)最大的優(yōu)勢(shì)在于開放性，學(xué)生可以根據(jù)需求廣泛的收集資料，與同學(xué)展開討論，不拘泥與對(duì)知識(shí)的簡(jiǎn)單記憶和背誦，而是最大化的對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用。大作業(yè)可以更大范圍地考查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和對(duì)課外知識(shí)的拓展能力，促使學(xué)生將以前所學(xué)的力學(xué)知識(shí)、機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)等等應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)原理當(dāng)中來，使其所學(xué)更貼近于以后的工作需要，并且可以通過團(tuán)隊(duì)合作提升學(xué)生的情商和團(tuán)隊(duì)精神等。同時(shí)，大作業(yè)可以避免因?qū)^往知識(shí)的記憶問題導(dǎo)致無(wú)法完成課程本身的內(nèi)容，導(dǎo)致對(duì)課程考核的失真。大作業(yè)的考核采用100分制，各項(xiàng)評(píng)分依據(jù)如表1所示。

2.3 期中考試

期中考試是為了檢驗(yàn)學(xué)生前半個(gè)學(xué)期所學(xué)的知識(shí)而進(jìn)行的一次考試，有利于學(xué)生比較正式地檢驗(yàn)自己平時(shí)的學(xué)習(xí)水平，根據(jù)這個(gè)成績(jī)，學(xué)生可以及時(shí)的調(diào)整學(xué)習(xí)心態(tài)和方法，更有效率的進(jìn)行下一階段的學(xué)習(xí)。

2.4 期末考試成績(jī)

期末考試幾乎是所有學(xué)校和學(xué)科都會(huì)采用的一種檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的考核方式，其主要目的有兩個(gè)，一是考查學(xué)生對(duì)該門課程的重要知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，二是促進(jìn)學(xué)生去對(duì)所學(xué)進(jìn)行復(fù)習(xí)，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。所以，期末考試在大學(xué)教育過程當(dāng)中有不可替代的作用。

根據(jù)上述分析，發(fā)動(dòng)機(jī)原理這門課程的整個(gè)考核過程包括四部分的內(nèi)容，根據(jù)各部分對(duì)學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用、工作量大小等，各部分在整個(gè)考核成績(jī)當(dāng)中的比重如表2所示。

3 ?過程考核遇到的問題與對(duì)策

過程考核的加入可以優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)原理的課程考核，促進(jìn)本門課程的教學(xué)效果。但是，在實(shí)際操作過程當(dāng)中也遇到一些問題。

3.1 出勤率“擾亂”課堂

通過出勤考核，提高了學(xué)生的到課率。雖然一部分學(xué)生迫于出勤率考核到了課堂但是在課堂上干一些與課堂無(wú)關(guān)的事情，甚至影響其他同學(xué)，這與提高學(xué)生的課堂參與程度相背離。對(duì)于這樣的學(xué)生，老師應(yīng)適當(dāng)給予更多關(guān)注，增大對(duì)其的課堂提問頻次。

3.2 大作業(yè)“吃大鍋飯”

大作業(yè)采用了分組的形式，并且分組由學(xué)生自己去組隊(duì)，老師只限制其最少人數(shù)和最大人數(shù)。分組完成的情況下，必然會(huì)存在其中部分學(xué)生會(huì)濫竽充數(shù)。為了解決這一問題，在對(duì)大作業(yè)進(jìn)行檢查的時(shí)候采取小組答辯的方式，針對(duì)每一位同學(xué)的分工進(jìn)行對(duì)應(yīng)考核，并針對(duì)分工進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶釂?，根?jù)其回答情況基于該小組的得分進(jìn)行增減后的分值作為該同學(xué)的大作業(yè)得分。這樣既有合作，又有分工，同一組同學(xué)的得分也有差別，可以在較大程度上避免“吃大鍋飯”的問題。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)原理的課程體系龐大，知識(shí)面涉及很廣，加入過程考核的方式讓整個(gè)教學(xué)過程的可控度增加，有利于改善教學(xué)效果。過程考核讓學(xué)生與老師，學(xué)生與學(xué)生之間可以進(jìn)行有效的互動(dòng)和交流，對(duì)于優(yōu)秀的學(xué)生還可以進(jìn)行充分的自我展示。大作業(yè)分組的方式可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作，也有利于提升同學(xué)們的領(lǐng)導(dǎo)組織力。在完成大作業(yè)的時(shí)候，讓學(xué)生將以前學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)充分利用起來，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了鞏固，有利于提升整個(gè)大學(xué)的學(xué)習(xí)效果。全過程考核增加了學(xué)習(xí)競(jìng)爭(zhēng)壓力，激發(fā)了學(xué)習(xí)積極性使學(xué)生的學(xué)習(xí)目的更加明確，實(shí)踐訓(xùn)練的效果更加突出。

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