關于汽車構造2—1與內燃機原理課程在教學中的探討

[摘 要] 汽車構造2-1和內燃機原理目前是汽車、內燃機等相關專業所必須掌握的一門必修課。由于這兩門課程的理論性比較強，通過一段時間的理論授課和帶學生進行汽車構造2-1的拆裝實習后，總結發現，目前的教學方法使學生學習起來比較枯燥，學生掌握起來比較困難。因此，結合最近幾學期的授課經驗，探討了如何能夠更好地將這兩門課程銜接起來，在教學中提高教學效果，使學生更好地理解課程的知識點，達到真正學會的目的。研究內容也可以為汽車構造2-1和內燃機原理兩門課程的授課方式提供相關參考。

[關 鍵 詞] 汽車構造2-1；內燃機原理；教學方式

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）10-0154-02

對于汽車構造，目前有的學校和教材分為上下冊，即汽車構造2-1和2-2，汽車構造2-1的內容主要針對內燃機的構造進行詳細的講解，汽車構造2-2的內容主要針對汽車底盤、懸掛系統、變速箱等內容進行講解。目前，汽車構造2-1（內燃機構造）和內燃機原理這兩門課程是汽車、內燃機等相關專業所必須掌握的一門必修課[1，2]。其課程的主要學習任務是通過學習，掌握內燃機的相關基本構造和工作原理，掌握內燃機的各個知識點，從而為以后從事汽車相關的行業打下很好的基礎。

一、課程教學方法討論

上面提到的兩門課程的教學內容相對比較抽象，所以在教學過程中提高學生的興趣很重要。目前，本人通過近幾年的授課總結，感覺到這兩門課程不能夠很好地銜接到一起，無法達到兩門課程互相聯系的效果。在授課過程中，這兩門課多數以分別授課為主，很多都分布在不同的學期，由不同的教師分別進行授課，如果教學計劃沒有安排好，或者學校教室受限等原因，有時甚至會導致兩門課程在同一學期授課，但是內燃機原理的授課甚至早于汽車構造2-1課程的授課，這樣就會導致學生在還沒有學習內燃機構造的情況下，去學習內燃機原理的課程。這使得學生學習起來會很困難，最終也是以考試應付為主，達不到真正學會的目的。

汽車構造2-1的授課內容主要是內燃機的構造，主要包括：內燃機的總體構造、曲柄連桿機構、配氣機構、機體組、進排氣系統、燃油系統、潤滑系統、啟動系統、冷卻系統及點火系統等。內燃機原理的授課內容主要包括：內燃機的性能指標、內燃機的換氣系統、燃料與燃燒、汽油機混合氣的形成與燃燒、柴油機混合氣的形成與燃燒以及內燃機特性等知識[3]。如果學生沒有學過熱力學知識，還要增加一些工程熱力學的相關知識。因此，汽車構造2-1和內燃機原理都屬于交叉學科，尤其是內燃機原理這門課程，交叉性更強一些。因此，教師在教學過程中如果采用傳統的講授方式，會導致學生對知識點理解困難，失去課程學習的積極性。因此，有必要采用新的授課方式，將這兩門課很好地融合到一起。近年來，隨著計算機硬件技術及仿真軟件的發展與完善[3]，其可以更多地被應用到汽車構造2-1和內燃機原理的課程教學中來，實現課程教學的與時俱進[4]。

二、計算機仿真在汽車構造2-1和內燃機原理上的應用

汽車構造2-1和內燃機原理兩門課程是汽車、內燃機相關專業的最基礎的課程，其內容主要是內燃機相關的最基礎的知識。因此，在汽車構造2-1和內燃機原理這兩門課程內容的教學中，合理應用數值仿真能夠提高兩門課程的教學效果，很好地將兩門課程銜接起來，使學生能夠更好地理解內燃機的相關知識點，達到同時學會兩門課程的目的。

內燃機一維GT-POWER軟件是GT-SUITE系列軟件中的一款主流。該軟件是由美國的Gamma Technology公司開發完成的，主要涵蓋了內燃機的機體、曲柄連桿機構、配氣機構、進排氣系統、燃料供給系統、潤滑系統、冷卻系統及增壓系統等，完全能夠真實地模擬發動機的整個工作過程。GT-POWER作為一款內燃機的專業仿真計算軟件，能夠很好地模擬計算出各種類型發動機（直列型、V型、自由活塞等）的功率、扭矩、比油耗等參數，并可以對排放性能進行初步預測，為發動機的性能優化或改型提供方向，節省大量的試驗工作。該軟件專注于發動機性能仿真與優化，是行業領先的發動機仿真工具為全球發動機生產商及供應商所使用[4]。GT-POWER是基于一維氣體動力學原理，在管路和其相關模塊中以流動和傳熱理論為基礎，在特殊模塊中應用液體流動和傳熱能力分析理論。流動模型同時包括連續性方程、動量方程和能量方程以及氣體狀態方程等。該軟件的建模平臺如下圖所示。

教師可以利用GT-POWER軟件分別針對某款汽油發動機和柴油發動機搭建兩款模型，通過模型的搭建，能夠很好地顯示出發動機各個零部件之間的銜接，通過運行搭建好的模型能夠很好地對內燃機的性能進行分析。最終，通過該軟件平臺，教師可以將汽車構造2-1中的知識點和內燃機原理中的知識點銜接起來，同時講授課程中的內容，最終將兩門課程合到一起。這樣做既節省了時間，也有效地利用了教學資源，使得學生不但能夠學到汽車構造2-1中的內容，也能夠對內燃機原理中的知識點有更深入的理解，同時還學習了GT-POWER仿真軟件。例如：學生通過搭建GT-POWER仿真計算模型，能夠更清楚地理解內燃機各個部件之間的連接。另外，將專業仿真引入這兩門課的教學中后，任課教師對學生的考核方式也多樣化了。比如任課教師可以要求學生通過建立模型，仿真、分析，最終通過個人或小組答辯的方式進行考核，其最終能夠很好地考核學生的能力及他們是否學到了相關知識，這樣對簡單的以試卷考核為主的傳統考核方式進行了改革，也促進了學生學習的積極性和緊迫感。通過運用該仿真軟件，學生可以進行發動機定工況和變工況的仿真計算，可以對發動機的扭矩、功率、燃油消耗率以及HC、CO、NOx和碳煙的排放等性能參數進行仿真計算，可以對內燃機的氣門升程曲線和氣門正時進行優化分析，更好地理解內燃機的換氣過程，也可以對內燃機的進排氣管道進行設計和優化分析，也可以對內燃機的排氣后處理中的催化反應進行分析，也可以對渦輪增壓器的匹配和響應特性進行分析（包括旁通閥的設計），還可以對內燃機中的管路系統的溫度、氣缸部件進行熱分析計算。最終，一門課程的開設獲得了一舉三得的好處。

另外，目前學生在上課過程中玩手機、看視頻、說話、睡覺、打手機游戲、手機聊天等已經成為大學課堂上普遍存在的問題，在上課過程中授課教師也沒有很多的時間去進行管理，這樣不僅影響授課教師的教學進度，對喜愛聽課學習的學生來說也會有影響，授課教師很難對其進行管理，這也是每位教師所面臨的頭疼問題。如何減少甚至杜絕這種現象的存在也是目前教學方法改革的目標之一?，F在教師多數以投影儀和板書相結合的方法進行授課，投影儀的使用已經是很普遍的現象了，因此，如何利用教學硬件設備改進教學方法有著很重要的作用。教師可以通過投影儀與筆記本電腦相連接，根據每章的學習內容進行現場模型的搭建、運行、處理，以很好地調動學生的注意力和積極性。學生掌握GT-POWER軟件掌握后，還可以為以后的畢業設計打下基礎，為未來從事汽車相關的工作提供良好的競爭力。GT-POWER是專門為汽車及內燃機相關專業、行業開發的一款專業性很強的仿真軟件，該軟件不僅在科研方面，在教學方面同樣發揮很好的作用。如何將軟件更好地應用于課堂教學中來也是一項很大的挑戰和嘗試。因此，將汽車及內燃機專業最基礎的兩門課程，即汽車構造2-1和內燃機原理通過軟件結合起來同時講授還需要進一步探索，其探索結果對未來其他相關課程的教學改革也有著一定的借鑒作用。

三、結論

運用計算機專業仿真能夠很好地彌補汽車構造2-1和內燃機原理兩門課程在教學過程中所產生的問題，能夠很好地將兩門課程銜接到一起。專業仿真軟件的應用，不但對教師的授課會產生幫助，而且對培養學生的學習能力起到很好的積極作用，從而使學生最終能夠學到知識，學到能力。另外，通過專業仿真，學生能夠學習最新的知識，比如目前內燃機的最新進展，達到與時俱進的效果?？傊ㄟ^計算機仿真軟件GT-POWER將汽車構造2-1和內燃機原理兩門課程的內容結合起來講授是對目前教學方法的一次新的探索和嘗試，探索結果對其他相關課程的教學方法改革也有著很好的借鑒作用。

參考文獻：

[1]彭育輝.汽車構造課程教學改革的探索與實踐[J].中國現代教育裝備，2012（1）.

[2]王丹.發動機原理與汽車理論教學方法探討[J].科技視界，2013（29）.

[3]辛喆.汽車拖拉機發動機原理[M].2版.北京：中國農業大學出版社，2015.

[4]甄旭東.計算機仿真技術在發動機原理教學中的應用與探討[J].科技文匯（上旬刊），2016（9）.