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《内燃机原理》的教学创新与综合培养方法
发布时间:2022-01-07 点击: 发布:《教育教学论坛》杂志社
《内燃机原理》的教学创新与综合培养方法
谢翌, 李伟, 阮登芳, 胡建军, 马黎俊, 冯飞, 江婉玥, 刘玉婷  
(重庆大学汽车工程学院,重庆,400044)
[摘  要]本文从“内燃机原理”课程教学现状出发,根据该课程的特点提出了课程的教学改革原则。并依据该原则,通过期末考试与大作业并举的方式,并引入动态教学目标,对教学方法进行了改革。针对目前该课程缺少实验基础的问题,该方法在课程大作业中尝试了将内燃机总体模拟设计与单个构件的仿真结合。实践证明,此方法提高了学生的听课积极性和教学满意度,获得了良好的教学效果。
[关键词]内燃机原理;教学改革;教学实践
[基金项目]重庆大学第四批研究生重点课程(201704028),重庆大学第四批在线课程建设项目(内燃机原理,201842)
[作者简介]谢翌,1983生,男,汉族,籍贯:重庆,博士,重庆大学汽车工程学院副教授,研究方向:新能源汽车电池热管理及整车热管理
[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A  
1.“内燃机原理”课程教学现状
汽车作为传统的交通工具在中国日益普及,而内燃机驱动车辆是中国最主要的机动车类型,在未来一段时间内,内燃机将仍会是机动车的主要动力来源,国家以及企业仍急需相关专业人才。同时内燃机作为汽车内部最为核心的部件,其运行特性会极大地影响到汽车的性能。因此,对内燃机的深入学习十分必要,而且具有长远意义。目前,内燃机原理课程集中于介绍内燃机基础构造与基本功能,燃烧室配气机构等的原理上。而更重要的是要使学生将所学知识内化吸收,而非浅尝辄止,只停留在知识的表层传输上。内燃机原理课程综合性较高,需要同时运用机械原理,发动机基础等专业基础知识,对学生的专业课的基础要求很高。相较于本科生的课程,硕士阶段的内燃机原理应与设计应用结合的更为紧密,并且要基于生产实践,最终高于生产实践,从应用层面提升至学术层面从而对应用起到指导作用。而目前研究生对内燃机的接触较少,缺乏实际设计的经验,对内燃机的认知大多停留在知识层面,因此对内燃机原理的理解并不深入。同时课堂授业也是以教授直接传授知识为主,课后对知识的运用以及创造性地升华的实践则很少。这种传统的教学方法最终很容易造成知识的流失,以及使学生对课程产生疲于应付的抵触情绪,会不利于课程目标的实现以及学生的自我提升。因此,本文提出了一种新的内燃机原理的教学方法,知识与实践相结合,鼓励学生主动进行更深层次的探讨。
2.“内燃机原理”课程的创新规划原则
对于“内燃机原理”这门课程的教学改革主要需要把握的重点是提高学生学习积极性以及把握课堂节奏、提高课堂教学效率[1],并在此基础上实现学生的自我教学。
2.1 提高学生学习积极性
目前很多课程维系学生与学业之间的纽带是一些硬性指标诸如学分和成绩等。但实际上真正的有效的教学是在学生主动渴望课堂的基础上才能实现的。但是,工科的学科有其自身的特点,诸如知识点多,推导过程多与数学相关而且相对枯燥等,这些很容易造成学生对该门课程失去兴趣。加之工科多于实际相结合,而课堂上往往又缺乏这些内容的矛盾存在,使得学生在接受抽象理论知识的同时又对知识没有直观的感受,这也是工科科目课堂教学中学生学习积极性不高的原因之一[2]。良好的授课氛围应当是引导而不是灌输,教师在课堂上带领学生发散思维,主动思考,学生学习的积极性才能被调动起来。课堂教学也不再是单方面的信息输出,而是学生和教师之间的信息交流。从信息流分析,教师输出的信息被学生二次加工,又返还给教师做二次解释,信息在学生脑中停留的时间越长,对知识掌握的可能性就越大。
2.2 提高课堂教学效率
首先,研究生期间的课程课时有限,所有的知识必须在课堂上完成教学,而与之相对的是研究生的专业方向更有指向性,很有可能出现课堂上的学生半数不是内燃机方向的,因此这对课堂的效率就提出了很高的要求;其次,研究可支配的自由时间被课题和导师项目压缩,而且方向所限有可能并不会在课后去学习相关的内燃机课程,长达数日不会复习课堂知识,这导致课程的遗忘程度较高[2]。提高课堂教学的效率,宗旨在于摆脱以往枯燥的教学模式,引入一些可以强烈刺激学生主动思考的模式。参考某些学校开展的翻转课堂等方法,将课堂由教师单方面输出信息转为学生与教师轮流输出信息的反馈模式,将一部分主动权交给学生。
2.3 学生的自我教学
提高学习积极性是目的,增强学习效率是实现方法,学生的自我教学是最终结果[3]。2.2中提到的翻转课堂的形式可以有很多种,比如让学生成立学习小组,自己拟定课程范围内的题目,然后全班汇报,或者在老师的带领下制作个人汇报等。不论方法如何,最终获得的教学效益是使学生在探索中主动学习,发现问题,解决问题。这一过程中,学生即充当学生,又充当教师,将知识逐步内化吸收,可以在一定程度上巩固已学知识。根据以往的教学经历,并非所有学生都会在内燃机课程中实现对知识的升华,因此本方法计划加入学生的自我教学阶段[4]
3.“内燃机原理”课程创新规划的实践
3.1 基于原理的内燃机系统模拟设计
以往的内燃机原理课程大作业主要以论文为主,但是实际上论文为作业会使得学生的参与度降低,目前普遍的情况是学生会在做论文的时候疲于应付而使学习效率下降。研究生的学习生活有其特殊性,一方面学业是研究生生涯的关键一环,直接关系到研究生的自身素质的深造,需要认真对待;另一方面,科研活动会占据研究生的大部分时间,相比本科生,可以投身学业的时间更少。因此需要在有限的时间内,达到比本科学习更为有效的结果。
所谓内燃机系统模拟设计,是指在去除本科期间繁琐的制作工程图的过程,从系统层面完成内燃机系统的构建。内燃机系统的构建需要学生全面的应用内燃机原理的相关知识,兼顾内燃机内部的不同系统间的耦合,最终完成教师布置的设计任务。具体的形式初步构想为:小组分工设计不同子系统,最终组长整合的方式。具体设计方法,需要的软件,人员的配置调度,以及时间节点的设定,由组长完成。这种形式的作业需要学生1)自学相关软件,完成系统的搭建,亲自动手经历过程有利于对课堂知识的融会贯通;2)与组员相互合作,在交流的过程中加深对内燃机系统的理解;3)统合整个小组的结果,也可以提升学生的管理团队的能力。鉴于内燃机系统过于复杂,进行全部件的设计缺乏可操作性,建议在教学中利用一维软件进行教学。为了加深理解同时拓宽学生的知识面,可以一维系统设计结合部分部件三维设计的方法。
在完成模拟设计的同时,笔者还加入了课堂汇报交流环节,将知识的输入融合变为输出讲解的过程。一方面,学生自身对知识的理解会更近一层,另一方面,学生和教授的位置互换,反而使得两者的距离感进一步消除了[5]
3.2 动态教学目标
根据统计数据,学生喜欢的教学方式是:以师生研讨式为主(55.3 %)、以教师主持的课堂讨论为主(22%)、以分组讨论、集体总结为主(11.5 %)、以独白式讲授为主(10 %),可见,学生更喜欢以师生研讨式为主的教学方法,而不喜欢以独白式讲授为主的教学方法[6]。因此灵活的教学方法将是未来一个重要的改革方向。
课堂上传授的知识是这个学科的框架,但是不能成为该门课程的目标,也就是说,我们上课的基本要求是要灌输知识,但是最终目的并不限于此。实际上学习是老师和双向交流的过程,教师确定一个教学目标的基线,最终要走到哪个具体的方向,达到哪个高度都应该由学生自己来决定。
因此在内燃机原理这门课程中,笔者尝试了一种新的教学理念,即动态教学目标。教师在教学时提出一个基础的教学目标,然后根据上一节中提到的内燃机系统设计的环节,允许学生自主提出一个相对合理且有意义的自我教学目标,最后由教师做统一审查确定可行性。理论上讲,学生的自我主动求知才是学习的最佳状态,但是在实际操作中笔者发现,学生的主动性是需要激发的。这时候需要教师扮演引导人的角色,在不提出具体目标的情况下要求学生自己思考自己期望的学习目标,并指导其去完成相关学习任务。
4.“内燃机原理”课程创新规划的实践结果
在整个教学创新过程中,笔者深入贯彻教学的基本理念,将上述教学方法应用到教学实践当中,同时学习国内外优秀教学案例,并且根据重庆大学汽车工程学院学生的实际情况因地制宜实行教学创新。本文设置对照组进行教学实验,普通教授代课的班级仍然利用以前的教学方法,考察学生的学习积极性以及学业掌握情况。普通课堂上在教授在教学过程中,学生之间几乎没有讨论和交流,只是听讲但是注意力集中的时间很短。学习的知识也多以考试内容为主,在教师划定考试范围后,只进行了短期的突击复习,就可以应付期末考试。而在课程创新班级,因为大作业的加入,整个班级在讨论环节的气氛十分活跃,教师可以自然地融入学生之中,学生的学习效率很高。学生也在讨论中确定了自己的学习目标,主动与教师进行交流的次数明显增多。在课程完成后对课堂上的72名学生采用了匿名问卷调查的方式,收集同学们的意见。结果如下:
对《内燃机原理》课程满意程度
非常满意 满意 一般 不满意 非常不满意
41.7% 48.6% 6.92% 2.78% 0%
学完《内燃机原理》收获
很有收获 有收获 一般 没有收获 浪费时间
51.4% 31.9% 15.32% 1.38% 0%
从表格中可以看出,90%以上的人对这种课程改革表示满意,超过80%的人认为在这种教学方法下有所收获。但是增加系统设计会增加学生的工作量,其间也有学生反映过类似的问题,这需要在以后的教学改革中进一步优化。
[参考文献]
[1] 廖燕. 汽车服务人才需求研究[J]. 上海汽车, 2008, (4): 34-38.
[2] 朱杰. 汽车服务工程本科专业的汽车商务教学实践[J]. 理工高教研究. 2007, 26(1): 94-95.
[3] 何小明, 陈毅华, 马粮.《汽车发动机原理》综合教学改革探讨[J]. 教育教学论坛, 2016, (48): 132-133.
[4] 高霞. 回归学习本质焕发课堂灵动之美[J]. 教育教学论坛, 2013, (28): 100.
[5] R. J. Sternberg, L. Spear-Swerling. 思维教学[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2001.
[6] 姚利民, 段文彧. 高校教学方法改革探讨[J]. 中国大学教学, 2013(8): 60-64.
 
Teaching Innovation and Comprehensive Training Method of the Class Named “Theory of Internal Combustion Engine”
XIE Yi 1*, LI Wei 1, Ruan Dengfang 1, HU Jianjun 1, Ma Lijun 1, Feng Fei 1, Jiang Wanyue 1, Liu Yuting 1
(1 College of Automotive Engineering, Chongqing University, Chongqing, 400044, China)
Abstract:According to the current situation of the class named “theory of internal combustion engine”, a principle of teaching reformation is proposed based on the characteristics of the class. Then the teaching method is reformed by adopting the method of mixing course work and final exam and involving in the dynamic teaching purpose. Due to the shortage on experimental basis in this course, the course work combines the design of internal combustion engine and the simulation for single part in this practice. The practice shows that this reformation improves the enthusiasm of attending the lecture and teaching stratification. Moreover, the good teaching effectiveness is obtained.
Key words: theory of internal combustion engine;teaching reformation;teaching practice