鄭劍銘 陸小明 劉長(zhǎng)壽

集美大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 福建廈門 361021

內(nèi)燃機(jī)是集機(jī)、電、熱于一體的精密熱能動(dòng)力機(jī)械，在歷經(jīng)一個(gè)多世紀(jì)的應(yīng)用和研究之后，其發(fā)展遠(yuǎn)未達(dá)到頂峰，在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及污染物控制等方面仍需不斷改進(jìn)[1]。然而，內(nèi)燃機(jī)的工作過程、主要零部件結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)及其所受機(jī)械載荷與熱負(fù)荷非常復(fù)雜，純理論分析設(shè)計(jì)難于達(dá)到理想程度，系統(tǒng)深入的實(shí)驗(yàn)研究仍是提高內(nèi)燃機(jī)技術(shù)水平和技術(shù)創(chuàng)新的重要途徑。因此，內(nèi)燃機(jī)工程無論是在理論研究，還是在設(shè)計(jì)制造、使用維護(hù)等方面，均是一種以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的發(fā)展中學(xué)科。實(shí)驗(yàn)在內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展過程中立下了汗馬功勞，并將繼續(xù)起重要的推動(dòng)作用。這就要求內(nèi)燃機(jī)工作者在掌握廣博理論知識(shí)的同時(shí)，還應(yīng)掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能，具備良好的動(dòng)手能力和解決問題的創(chuàng)新能力。

內(nèi)燃機(jī)學(xué)課程以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)為教學(xué)目標(biāo)，是一門理論性、實(shí)踐性及應(yīng)用性均很強(qiáng)的本科專業(yè)課程，其教學(xué)質(zhì)量直接影響到學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。在“寬基礎(chǔ)，薄專業(yè)”的改革背景下，課程的結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，“內(nèi)燃機(jī)學(xué)”由原來的“內(nèi)燃機(jī)原理與構(gòu)造”和“內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)”兩門課程合并而成，學(xué)時(shí)也由原來的60＋36壓縮到56，且未單獨(dú)開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程[2]。然而，內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)抽象復(fù)雜，所涉及的理論眾多，加上學(xué)時(shí)不斷被壓縮，導(dǎo)致在傳統(tǒng)的教學(xué)工作中過分側(cè)重理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)只起到驗(yàn)證、鞏固和加深理論教學(xué)內(nèi)容的作用。這極大挫傷了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，嚴(yán)重制約學(xué)生動(dòng)手能力的發(fā)展，更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，“內(nèi)燃機(jī)學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢(shì)在必行。

1 內(nèi)燃機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 過分重視理論課教學(xué)

內(nèi)燃機(jī)學(xué)課程內(nèi)容涉及機(jī)械工程、工程熱物理、電子工程、環(huán)境工程、化學(xué)工程等諸多領(lǐng)域，同時(shí)，內(nèi)燃機(jī)零部件眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抽象。對(duì)首次接觸內(nèi)燃機(jī)的學(xué)生來說，要在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)掌握內(nèi)燃機(jī)的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理及其相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，實(shí)屬不易。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中過分強(qiáng)調(diào)了教師的主導(dǎo)作用和理論教學(xué)，而忽略了內(nèi)燃機(jī)實(shí)驗(yàn)的重要性，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)受到擠壓。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單，缺乏新意

傳統(tǒng)的計(jì)劃性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式注重學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解與鞏固，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過于簡(jiǎn)單，結(jié)果也在預(yù)料之中，缺乏新意，難以對(duì)學(xué)生產(chǎn)生足夠的吸引力。另外，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、方法與步驟，并在實(shí)驗(yàn)前由教師細(xì)致講解，實(shí)驗(yàn)過程中所需的儀器和設(shè)備也均由實(shí)驗(yàn)室教師事先準(zhǔn)備好，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中只需按部就班即可完成實(shí)驗(yàn)。這使得學(xué)生處于極為被動(dòng)的地位，甚至有部分學(xué)生根本就不了解實(shí)驗(yàn)的目的與要求，僅僅把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄下來，知其然而不知其所以然，收獲甚少。

1.3 缺乏完善的成績(jī)考核體系

實(shí)驗(yàn)成績(jī)根據(jù)實(shí)習(xí)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫情況綜合評(píng)價(jià)得出。由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是為了驗(yàn)證課堂教學(xué)的理論知識(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析過于簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)報(bào)告容易抄襲，加上學(xué)生人數(shù)眾多，難免出現(xiàn)個(gè)別抄襲的學(xué)生成績(jī)反而更高的情況，挫傷了部分學(xué)生的積極性。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)隸屬于內(nèi)燃機(jī)學(xué)課程，實(shí)驗(yàn)成績(jī)僅占課程考核的10%，對(duì)總成績(jī)影響甚微，導(dǎo)致學(xué)生未能從思想上重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。

1.4 沒有建立合理的實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制

實(shí)驗(yàn)室只在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)規(guī)定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)生開放。學(xué)生無法在課余時(shí)間獲得進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步探索學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，挫傷了學(xué)生的探究欲，制約了動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 內(nèi)燃機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

針對(duì)以上問題，我們從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了內(nèi)燃機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與探索。

2.1 樹立“實(shí)驗(yàn)與理論并重”的觀念

鑒于該課程是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的發(fā)展中學(xué)科，實(shí)踐性很強(qiáng)，不管是教師還是學(xué)生，都應(yīng)樹立“實(shí)驗(yàn)與理論并重”的觀念?！笆谌艘贼~不如授人以漁”，為使學(xué)生掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能，突出實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，課程有針對(duì)性地增加了實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容以強(qiáng)化能力的培養(yǎng)。改革后，實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)的比重約為1:2。

在增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的同時(shí)，我們探索了以能力為基礎(chǔ)的知識(shí)體系，采取了如下措施以防理論教學(xué)的弱化：(1)以“夠用”為原則，充分應(yīng)用現(xiàn)代化教學(xué)手段，在講清典型內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)的同時(shí)，注重探討當(dāng)今內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的制約因素與瓶頸問題，引發(fā)學(xué)生思考。(2)堅(jiān)持“課內(nèi)指導(dǎo)和課外學(xué)習(xí)相結(jié)合”原則，要求學(xué)生通過圖書、文獻(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)等資源進(jìn)一步了解內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展動(dòng)向及新技術(shù)成果，并抽出時(shí)間討論。這樣在拓寬專業(yè)知識(shí)面的同時(shí)，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和探究欲。

2.2 保護(hù)并激發(fā)學(xué)生的探究欲

利用學(xué)生對(duì)內(nèi)燃機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架、實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備等事物的新奇感，結(jié)合日常使用汽車過程中所遇到的發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)實(shí)例，深入淺出地分析內(nèi)燃機(jī)的工作情況及其對(duì)汽車使用的影響。同時(shí)，適時(shí)演示一些貼近生活且富有意義的實(shí)驗(yàn)(如多缸柴油機(jī)噴油均勻性、配氣正時(shí)、點(diǎn)火提前角的調(diào)整實(shí)驗(yàn)等)，以激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變主動(dòng)學(xué)習(xí)，進(jìn)而認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)。

2.3 發(fā)展多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

內(nèi)燃機(jī)學(xué)是一門專業(yè)知識(shí)面廣、學(xué)科交叉多、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多的課程。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排必須依據(jù)由淺入深、循序漸進(jìn)的原則，以能力培養(yǎng)為主線，在學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)方法和儀器使用的基礎(chǔ)上，增加綜合性、研究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。為此，我們將內(nèi)燃機(jī)實(shí)驗(yàn)劃分為傳統(tǒng)認(rèn)知性、綜合分析性和研究探索性三個(gè)層次。

傳統(tǒng)認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)主要配合理論課程的學(xué)習(xí)，以傳授知識(shí)為主。該層次實(shí)驗(yàn)促進(jìn)了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與鞏固，更為重要的是通過實(shí)驗(yàn)手段使學(xué)生掌握正確的實(shí)驗(yàn)方法和儀器操作，培養(yǎng)初步的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)技能。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括：發(fā)動(dòng)機(jī)模型與實(shí)物現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，內(nèi)燃機(jī)功率、油耗測(cè)試實(shí)驗(yàn)，排放測(cè)試實(shí)驗(yàn)，噴油泵噴油特性實(shí)驗(yàn)等?？紤]到學(xué)生剛接觸內(nèi)燃機(jī)實(shí)驗(yàn)，而內(nèi)燃機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及相關(guān)測(cè)試儀器復(fù)雜，且實(shí)驗(yàn)過程中存在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器、易燃易爆的燃油以及高溫有毒的廢氣等不安全因素，該階段仍然采用以教師為主體的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

綜合分析性實(shí)驗(yàn)以課程的交叉內(nèi)容為主，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)分析的能力，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括：內(nèi)燃機(jī)性能實(shí)驗(yàn)，渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配研究，高壓油泵與柴油機(jī)的匹配研究，燃料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能的影響研究等。該層次實(shí)驗(yàn)由教師確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而從實(shí)驗(yàn)的構(gòu)思、方案的確定、實(shí)驗(yàn)的操作到數(shù)據(jù)的處理等均交由學(xué)生自己完成，教師在必要時(shí)給予一定的提示和指導(dǎo)。

研究探索性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好，在經(jīng)過充分調(diào)研后，自行提出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、基本思路及預(yù)期目標(biāo)，然后通過與教師探討的方式完善并最終確定實(shí)驗(yàn)方案。該層次實(shí)驗(yàn)改變“教師出題、學(xué)生解題”的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，培養(yǎng)學(xué)生利用已掌握的知識(shí)探求新知并最終破解問題的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以結(jié)合在研課題項(xiàng)目和學(xué)科領(lǐng)域前沿問題為主，實(shí)驗(yàn)過程中，由學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理并撰寫實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告，以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力，并進(jìn)一步提高其分析、解決問題的實(shí)踐能力。已進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：乳化柴油燃燒的實(shí)驗(yàn)研究，生物柴油的燃燒研究，發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制研究等。

通過以上三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和基本實(shí)驗(yàn)技能，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和獨(dú)立解決問題的能力，并有利于將教學(xué)與科研有機(jī)結(jié)合。另外，還可適度開放實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)有余力的情況下，參與教師的各類科研課題，利用課題研究式的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，積累初步的科研經(jīng)驗(yàn)。

2.4 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核辦法

完善的實(shí)驗(yàn)成績(jī)考評(píng)體系可對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)起到“指揮棒”作用。為凸顯內(nèi)燃機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，我們把實(shí)驗(yàn)所占課程成績(jī)的比例從10%提高到30%。同時(shí)，改變僅憑一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告給學(xué)生打分的方式，實(shí)驗(yàn)成績(jī)由平時(shí)的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)技能與實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析報(bào)告等綜合評(píng)價(jià)而得。其中預(yù)習(xí)準(zhǔn)備與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)占40%，實(shí)驗(yàn)技能與實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)占20%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析報(bào)告占40%。另外，評(píng)價(jià)的主體不僅是教師，還包括學(xué)生自評(píng)和學(xué)生互評(píng)。

3 結(jié)束語

內(nèi)燃機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和探究欲，促進(jìn)學(xué)生由被動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生的自主性和主體地位得到進(jìn)一步加強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果明顯提高。經(jīng)過一年多的改革實(shí)踐，內(nèi)燃機(jī)學(xué)課程無論是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是在理論教學(xué)方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

然而，一個(gè)人的專業(yè)素養(yǎng)、綜合素質(zhì)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力，很難通過某一門課程來培養(yǎng)，必須在每一門課程的教學(xué)過程中有意識(shí)地滲透。希望學(xué)校能在以后的教學(xué)過程中，更加重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，加大對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的投入力度。

[1] 周龍保.內(nèi)燃機(jī)學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[2] 鄭劍銘,陸小明,劉長(zhǎng)壽,丁曉映.生本理念下內(nèi)燃機(jī)學(xué)課程的教學(xué)改革[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2009(17):80-82.