内燃机原理课程教学改革研究

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摘要：内燃机原理课程主要讲授内燃机的基本工作循环和性能、换气过程与增压技术、混合气形成和燃烧以及性能评价等知识，是车辆工程和能源与动力工程专业的核心课程。该课程的学习对于提高学生的工程实践能力和专业素养十分重要。在课程教学过程中，可以通过查看学生线上学习时长、随堂测试结果、课堂讨论以及专题报告完成情况了解学生的学习态度和学习能力，并有针对性的开展教学活动，提高学生的学习效果。

关键词：形成性评价；内燃机原理；混合式教学；学习效果

内燃机原理课程主要讲授内燃机的基本工作循环和性能、换气过程与增压技术、混合气形成和燃烧以及性能评价等知识，是车辆工程和能源与动力工程专业的核心课程[1]。目前，许多高校内燃机原理课程仍在沿用以教师为中心、以课堂讲授为主的教学模式[2]。随着工程教育认证工作的普遍开展，以学生为中心的教育教学理念越来越得到高等教育领域的重视[3-4]。以教师为中心的教学模式中，任课教师更加关心课程的知识体系是否完整，课堂内容讲授是否清晰、正确；而在教学评价中，也更加重视老师讲了什么内容，讲的好不好；课程的评价也是以终结性评价为主，主要的评价方式是期末考试，教学效果的好坏更加依赖于学生的自觉性。这样的教学和评价模式已经无法适应目前工程教育认证中“以学生为中心”的要求。“以学生为中心”的课程教学模式中，人们更加关心学生学到了什么，而不是老师讲授了什么。教师的任务不仅仅是把知识讲清楚，还需要了解学生的学习情况，并根据学生的学生情况采取针对性的措施，帮助学生更好的掌握课程内容，达到课程的教学目标。在“以学生为中心”的教学理念推动下，以“形成性评价”为核心课教学改革越来越受到人们的重视。形成性评价是指在教学进程中，教师采用各种评价方式，了解学生的学习状态，并针对不同学生的学习个体差异采取针对性的措施，以提高学生的学习效果。课堂的组织形式要围绕学生的学习效果开展，可以采用灵活多样的教学方式和评价手段，调动学生的学习积极性，使学生能够在课下投入更多的时间开展学习，提高学习效果。本文以河北科技大学能源与动力工程专业“内燃机原理”课程为例，阐述以形成性评价为核心的课程教学模式改革措施，对于提高课程教学效果、推动“以学生为中心”教学理念的普及具有明显的意义。

1内燃机原理课程的教学目标及主要教学内容

1.1课程的课程目标

本专业内燃机原理的课程目标主要有两个：①通过本课程的学习，使学生掌握内燃机性能提高和合理使用的基本原理，获得一般的试验方法及操作技能，以便正确合理的选择、运用内燃机，同时为本专业学生日后的工作打下坚实的基础。②使学生对内燃机的换气过程、燃烧过程有较深入了解，并基本掌握内燃机的性能，内燃机特性实验的基本计算、分析。了解内燃机的进气增压、排气污染与控制等。该课程的理论性强、内容抽象，应重点培养学生如何用抽象的理论去分析实际工程问题的能力。根据“以学生为中心”教学模式要求，课程的教学工作主要围绕这两个目标开展。

1.2课程的主要教学内容

课程的教学内容主要包括以下7个方面：①内燃机工作循环与性能指标。主要讲授内燃机理论循环，内燃机的实际循环，指示指标、有效指标及其它性能指标；机械损失及其测定，内燃机的环境指标，热平衡等方面的知识。②内燃机换气过程与增压技术。主要讲授四行程内燃机换气过程，四行程内燃机的充气效率，减少进气系统阻力，合理选择配气定时，增压技术等方面的知识。③内燃机燃料与燃烧。主要讲授内燃机的燃料，燃料的使用特性，燃烧热化学等知识。④汽油机的燃烧过程及排放控制。主要讲授汽油机燃烧过程、影响燃烧过程的因素，汽油机混合气的形成，燃烧室等方面的知识。⑤柴油机混合气形成与燃烧。主要讲授柴油机的燃烧过程，燃油的喷射与雾化，混合气的形成和燃烧室，燃烧过程的影响因素等方面的知识。⑥柴油机燃料喷射与雾化。主要讲授燃料喷射系统简介、传统机械式泵-管-嘴系统的燃料喷射及电控系统等方面的知识。⑦内燃机特性与匹配。主要讲授内燃机工况；内燃机台架试验；内燃机的负荷特性；内燃机的速度特性；内燃机的调整特性，万有特性等方面的知识。

2课程教学中主要的形成性评价手段

在课程进程中，任课教师采取各种手段，了解学生个体的学习状态的差异，以便有针对性的采取措施，提高学生的整体学习效果，主要采取的形成性评价措施包括以下方面：①采用线上线下混合教学方式了解学生课下的学习时间投入。随着网络技术的逐渐普及，线上学习已经成为了一种重要的教学手段。线上学习是指任课教师将课程的电子课件、教学视频、练习题等学习资料上传到网上，建立在线课程；学生在课下可以通过学习在线课程来加深对课程知识的理解，通过完成练习题来测试自己的学习效果。指导教师可以根据学生的在线学习时长、练习题的完成质量了解学生在课下学习的时间投入和学习效果。②采用随堂测验了解学生学习状态。在传统的教学模式中，随堂测验的实施难度较大。主要的问题存在于随堂测验过程中，老师需要发卷、收卷、阅卷，占用了太多的课堂时间；另一方面，由于随堂测试后，教师不能第一时间了解测验的结果，以便开展针对性的教学活动，随堂测验对教学活动的作用也存在一定的滞后性。现在，由于手机和网络的普及，随堂测验可以由老师事先预设题目，学生通过手机答题，完成测验后立刻可以了解测验成绩以及主要的知识缺陷所在。任课教师可以立刻开展有针对性的教学和专题辅导活动。一方面，随堂测验可以督促学生在课下增加学习投入，另一方面也可以让任课教师第一时间了解学生的学习状态，以便开展有针对性的课堂教学活动。③采用课堂讨论引导学生做好课前预习与资料查阅。通过实现预设特定的题目，在课前或者通过在线课程向学生公布课堂讨论题目，引导学生在课下对课程内容的进行预习，并通过各种渠道查阅资料，获得有效结论。在课堂上，通过分组讨论、专题汇报的方式，检验学生的预习和资料查阅与分析的效果。指导教师可以在课堂讨论的过程中，根据学生讨论中发言的积极性和观点的正确性了解学生课下的准备情况，以便有针对性的采取措施，督促学生增加精力投入，提高学习效果。④设置专题实践报告培养学生的实践能力。由于大学课程的知识量大，授课时长有限，因此课下自学时间和精力的投入决定了学生的学习效果。因此，学生自学能力和意识对于学生能否掌握课程内容，达成课程目标至关重要。另一方面，工程教育中，更加注重学生运用所学知识解决工程实践问题能力的培养。专题实践报告是指针对某一阶段学习的知识，设计特定的工程实践问题，要求学生对问题进行分析、判断，运用所学专业知识制定解决方案，并撰写报告。通过开展专题实践报告的训练，能够发现学生在知识学习中的盲点，训练学生综合运用所学知识解决工程实践问题的能力。

3形成性评价中发现问题的应对措施

在形成性评价过程中，内燃机原理课程发现的问题及应对措施主要包括以下方面：①学习态度不够端正，学习时间投入不足。通过检测在线学习时长和练习题完成情况可以发现，部分学生几乎很少参与在线学习，预设的练习题也完成的很少，从而造成随堂测试成绩不够理想，表明学生存在线下学习时间和精力投入不足的问题。针对此类情况，指导教师可以与学生进行个别交流，阐明课下自学的重要性，引导学生端正学习态度，增加时间投入。②基础知识薄弱、学习方法不够科学的问题。形成性评价过程中，部分学生虽然时间投入较多、课堂讨论上表现也比较积极，但随堂测试的结果仍然不够理想，其主要原因一般源于基础知识薄弱和学习方法不够科学两个方面。针对此类情况，任课教师可以通过个别交流，了解基础知识和学习方法中存在的不足，有针对性的开展个别辅导。③综合运用所学知识解决工程实践问题能力不足。通过查阅学生的工程实践报告发现，部分学生存在工程实践能力不足的问题。针对这一问题，可以强化案例分析教学，多在课堂上分析一些工程实践的案例，增加学生工程实践经验，提高工程实践能力。

4总结

采用线上线下相结合的方法，基于形成性评价开展内燃机原理课程的教学模式改革，教学通过监测学生线上学习时长、随堂测试结果、课堂讨论情况以及专题报告完成情况，了解学生的学习态度和学习效果，并有针对不同学生个体采取措施，督促学生增加课程学习时间投入，提高学习效果，对于贯彻“以学生为中心”的工程教育理念，提高人才培养效果具有明显的意义。

参考文献：

[1]张勇，屈翔，刘驿闻.以“内燃机原理”教学改革促进学生创新能力培养[J].中国电力教育，2017（06）：75-77.

[2]崔馨，齐聪，严煌，等.面向工程教育认证的《内燃机原理》课程建设与改革[J].内燃机与配件，2018（15）：250-252.

[3]谢翌，李伟，阮登芳，等.“内燃机原理”的教学创新与综合培养方法[J].教育教学论坛，2020（50）：139-141.

[4]聂永江.以学生为中心的创新与创业集成教育范式初探[J].江苏高教，2020（07）：95-98.

作者：刘庆刚 单位：河北科技大学机械工程学院