《汽車發動機原理》教學方式與評價模式探討

梁彩平 牛文旭

摘要：汽車工業的飛速發展，傳統發動機新節能減排要求和新能源汽車的相關制造技術對車輛工程專業學生的培養也提出了新的要求。傳統的教學內容、教學方式和對教學成果評價的單一模式已經遠遠不能滿足目前的需求。 該文針對《汽車發動機原理》這一車輛工程專業的核心課程，分析了當前課程教學中的主要問題，結合現有大環境下的線上線下混合教學模式提出建議，并基于工程認證成果導向教育模式對課程考核方式和分值比例進行了探討。

關鍵詞：發動機原理混合教學模式評價模式新能源汽車

中圖分類號：G642;U464-4? 文獻標識碼：A? ?文章編號：1672-3791（2021）03（a）-0000-00

Discussionon Teaching Methods and Evaluation Models of 《Principle of Automobile Engine》

LIANG Caiping? NIU Wenxu

（School of Intelligent Manufacturing and Control Engineering，Shanghai Polytechnic University， Shanghai， 201209 China）

Abstract：With the rapid development of the automobile industry， the new requirements of energy saving and emission reduction of traditional engines and the related manufacturing technology of new energy vehicles have put forward new requirements for the training of students majoring in vehicle engineering. The traditional teaching content， teaching methods and the single mode of evaluation of teaching results have been far from meeting the current needs. This paper analyzes the main problems in the current teaching of Principles of Automotive Engines， which is the core course of vehicle engineering specialty， and puts forward some suggestions on the online and offline hybrid teaching mode under the current environment， and discusses the course assessment method and score ratio based on the engineering certification results-oriented education mode.

Key Words： Engine principle; Hybrid teaching mode; Evaluation mode; New energy vehicles

汽車工業的飛速發展，傳統發動機新節能減排要求和新能源汽車的相關制造技術對車輛工程專業學生的培養也提出了新的要求。傳統的教學內容、教學方式和對教學成果評價的單一模式已經遠遠不能滿足目前的需求。 該文針對《汽車發動機原理》這一車輛工程專業的核心課程，分析了當前課程教學中的主要問題，結合現有大環境下的線上線下混合教學模式提出建議，并基于工程認證成果導向教育模式對課程考核方式和分值比例進行了探討。

《汽車發動機原理》是車輛工程本科專業核心課程之一，主要研究內燃機的動力性、經濟性、排放以及振動噪聲等，并分析影響這些性能的因素，從而找出改善提高性能的規律和方法。《汽車發動機原理》的先修課程包含《工程熱力學》，但由于課時壓縮等原因，該校 上海第二工業大學將《工程熱力學》中和內燃機原理相關的基礎知識作為一個章節進行講解，使得可有效應用于發動機核心內容的課時數更少。《汽車發動機原理》課程內容多，理論知識晦澀，知識點零碎且復雜，再加之目前快速發展的發動機新技術力量和多樣化的車輛新能源動力，為該課程注入了新的內容和活力。如何利用越來越先進的教學方式進行教學，以及采用主流的評價模式對教學成果進行評價，成為該課程目前面臨的難題。

線上授課和線上學習等教學活動越來越成熟，小規模根據授課需要而建好的在線課程的優越性凸顯。如何有效利用線上資源，整合授課內容，發揮混合式智慧教學模式的優越性，提高教學效果成為亟待解決的問題。

而對于混合教學模式的教學效果的評估也成為教學方式革新的一個重要考量。目前 ，比較主流的成果導向教育[1]（Outcome-based Education，OBE）強調學習成果和教學結果，如何完全結合線上、線下混合式教學的教學環節，明確學生的具體任務，合理有效地對學生的學習過程、學習表現及學習效果進行有效評估也是非常重要的一個課題。

該文首先分析《汽車發動機原理》課程的特點及一些突出問題，并將混合式授課模式應用于該課程的教學過程，探討基于OBE對混合授課模式進行教學成果評價，以提高教學質量。

1 課程特點及問題

《汽車發動機原理》建立在多門基礎課程之上，理論性很強，公式較多，比較抽象[1] 。同時具有內容廣、知識點多和更新快等特點。該校 上海第二工業大學屬于應用型本科學校，車輛工程專業目標培養具有較強實踐能力和一定的創新能力，能在整車、零部件制造、交通運輸等領域從事制造、工藝設計、檢驗與檢測等工作，具有一定專長的“寬口徑、重實踐、能創新”的應用型工程技術人才。因此，該專業對該理論性的課程的要求會有所降低，講授過程中更多地強調它的應用性及和實際結合后所表現出來的性能分析。但如果沒有基礎課程，比如：《工程熱力學》的學習，發動機循環過程、發動機的熱效率等內容就如同天方夜談，無從談起。簡單用傳統的教學方法，課程教授效果不甚理想。

1.1 與教學要求匹配的教材匱乏

《發動機原理》部分教材對于應用型本科教學相對偏難，需要的課時數較多。少數包含《工程熱力學》的教材把與內燃機原理相關的熱學理論作為獨立的章節進行講解，如孫軍 的《車輛內燃機原理》相對淺顯易懂。但隨著節能減排的發展，涉及發動機新技術內容較少[2]，如可變氣門升程與正時、復合渦輪增壓、缸內直接噴射等技術教材中較少涉及，教師需要另外補充的先進技術較多，但講述的資料更多的是報告的形式，不夠系統和嚴謹。隨著新能源車在市場上占有率的爆發式增長，僅包含傳統汽油或柴油發動機原理的教學內容陳舊枯燥 ，無法充分調動學生學習的積極性和激發他們學習的動力，課程中部分增加新能源汽車動力基本原理部分的內容迫在眉睫[3]。

1.2 線上資源與教學要求匹配度低

《工程熱力學》慕課，深度大，課時多，學生完全理解需要花大量的時間和功夫。《汽車發動機原理》視頻對應用型本科教學也不完全合適，教師在線布置任務的時候需要節選其中的部分內容、拼拼湊湊，導致學習的不連續性和授課內容的不系統性，打擊了學生學習的熱情，參與度有所降低。

1.3 學習效果的考核達不到預期的目的

目前線上的考核注重知識點的檢查，更多的是通過小測驗的形式完成。學生學習止步于完成測驗，缺乏對知識更深層次的學習和思考，缺乏促進創新的有效手段。隨著更多專業工程認證的推進，基于OBE課程目標達成度的考核模式急需研究，以實現預期的教學目的。

1.4 課程實踐環節較少

該課程中內燃機特性的研究部分，需要內燃機臺架試驗，這需要專門的實驗室，且設備比較龐大，很多高校并不具備這樣的實驗條件。即便能夠安排實驗，一般也是在課程結束后進行的一次綜合性實驗，使實踐和理論環節脫節明顯。在汽車發動機教學實驗中 ，應用計算機仿真、硬件在環及發動機測試等技術開發汽車發動機整機及關鍵部件原理模擬實驗系統，并將其應用到汽車發動機實驗教學中，可以有效地解決目前汽車發動機實驗教學中存在的一些問題[4]。對虛擬仿真教學系統的研究也提上日程。

2基于混合教學模式進行教學過程優化和成果評估

針對上述課程教學中遇到的問題，采用線上線下教學結合的混合模式，對教學內容進行補充，對教學過程進行優化，對課程考核方式進行調整，以符合工程認證的對學生培養目標的達成度。

2.1線上教學平臺

超星學習通是面向智能手機、平板電腦等終端的移動學習專業平臺。在課程的建設部分，涵蓋了在線視頻、資料、統計、簽到活動、分組任務、討論等板塊，基本可以滿足線上建設課程的需求。并基于超星平臺上已有的可利用的課程建立鏈接，部分內容可直接利用，比如應用于該課程的《工程熱力學》部分。結合企業微信的使用，企業微信可以通過學校的平臺將某門課的學生由后臺統一導入，其可以實現在線視頻授課，發布消息自動統計收到人數，避免教師發布的重要信息有收取遺漏的情況。

2.2教學文檔、內容

在線教學前，準備上傳“在線授課須知”“課程大綱”“授課設計”“教學計劃”“參考教材”等文件 ，保證學生課前對課程有充分的了解并做好學習的準備工作。可通過問卷調查的形式，測試學生的上課設備的配置情況，建議學生電腦觀看視頻，手機授課互動。

圍繞動力性、燃油經濟性的主線，對教學內容進行優化和精選，并上傳平臺。對課程教學過程中的改革如下：（1）工程熱力學部分，利用已有平臺該門課的視頻，對熱力學基本概念，熱力學第一定律、熱力學第二定律進行系統學習，將理想氣體的熱力過程作為熱力學部分的重點內容進行講解，為后面章節中內燃機的理論循環和實際循環的奠定理論基礎。該部分忽略熱力學中的深奧理論，重點將與發動機循環過程有關的部分進行講解，在能滿足使用的前提下盡量縮短占用的課時數。（2）將汽油機混合氣形成和燃燒與柴油機混合氣的形成和燃燒兩個章節對比進行講解。比較混合氣的形成過程、燃燒室形狀等，有助于加深學生對這部分重點內容理解的深度。（3）將發動機新技術的資料增加到該課程平臺，供學生學習，課堂中對相關內容進行講解，經過幾輪教學，結合經驗，將該部分內容并入發動機原理課程，先以自編教材的型式呈現，條件許可正式發表。（4）該課程中適當增加新能源汽車，包括純電動、插電式混合動力及燃料電池汽車等的車輛驅動系統的原理及架構模式。

2.3利用線上資源和課堂互動討論相結合

在線視頻和其他文檔資源，通過布置學習任務，學習課件，自測題目等形式，讓學生對基本的知識點有所了解。并且在課后對不精通的部分重復練習、隨時隨地進行學習。

根據章節需求，合理分布線下教師講解、學生討論、課上任務報告和小結的時間。教學內容著重講解重點問題和難點問題、學生針對部分問題進行講解和討論，將課堂氣氛動起來，鍛煉分析問題和思考問題的能力。

2.4基于工程認證的課程考核方式

線上線下混合教學模式可以考核學生的方式很多，可根據具體的教學內容及OBE考核的能力目標對學生進行考核和分值權重的分配[5]。比如：（1）視頻觀看的完成度該部分通常占比20%，由學生在課前線下完成;（2）理論知識的在線測試，占比20%;（3）任務報告及課上展示，占比10%;（4）期末考試50%等。

課程結束后需對學生成績與課程目標的達成度進行加權計算，以評價課程的成果。并圍繞OBE達成的效果，對以后的教學計劃和工作重點進行調整和比較。

2.5 課程實踐環節的替代實驗

鑒于發動機實物試驗臺架的局限性，有條件的化可開發發動機虛擬內燃機臺架實驗臺[6]。本校 上海第二工業大學基于發動機整機或關鍵部件原理模擬試驗系統開發相應的教學實驗，如硬件在環測試技術，圖1為UCAR在環檢測測試系統及軟件界面，此實驗系統可以對發動機性能進行測試和二次開發;圖2為新能源車動力系統研究測試平臺，以助學生能對發動機各項性能及新能源車動力原理有深入的了解和認識。

2.6思政進課堂在課程中的穿插方式

課程內容與課程設計要以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，落實立德樹人根本任務，結合專業課程的講授和配套課程設計及專家對話等環節，有機地將汽車發展過程、我國工業鏈條及中國制造2025計劃面臨的挑戰、青年學子如何建立自信和發揮擔當結合起來，落實立德樹人任務，通過課程教學和設計、課程思政任務落實真正讓學生建立自信，有效發揚學生的愛國情懷與責任擔當。

3結語

《汽車發動機原理》作為高校車輛工程專業的必修課，內容深、范圍廣。尤其隨著整個社會制造業的快速發展，對傳統的汽車發動機性能提高技術的日新月異，新的汽車驅動的模式和相對應的技術也推動著汽車行業的變革。新的知識需要在傳統的課程中得以體現，現代化的教學模式和新一代青年人的思想精神也使得高校的 課堂越來越豐富和成果越來越顯著。該文對今后《汽車發動機原理》教學模式的思考和探索具有積極的意義。

參考文獻

[1] 王永泉，胡改玲，段玉崗，等. 產出導向的課程教學：設計、實施與評價[J]. 高等工程教育研究，2019 （3）： 62-68，75.

[2] 楊海.《汽車發動機原理》課程教學改革的探索與實踐[J]. 農機使用與維修，2019 （ 8）：89-90.

[3] 李波，周亭，貝紹鐵，等.淺析新能源汽車原理與構造課程教學改革[J].高教學刊，2017（10）：36-37.

[4] 何小明，陳毅華，馬糧.《汽車發動機原理》綜合教學改革探討[J].教育教學論壇，2016 （48）：132-133.

[5] 林蔚，李曉生，張雪娟，等.基于混合式教學模式下課程目標達成度分析[J].教育教學論壇，2020，40（1）： 96-99.

[6] 郭烈，申國哲，楊姝，等.汽車發動機原理課程虛擬仿真教學系統構建[J].實驗室科學，2016，19（ 5）：71-73.