許 翔，姜大海，安相璧，龐海龍，楊 鋼

(軍事交通學(xué)院 軍用車輛系，天津300161)

內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)是一門涉及機(jī)械、電子、熱工、控制、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理等多學(xué)科的系統(tǒng)工程，具有理論性、實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的特點(diǎn)［1-3］。內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)多年來一直是軍事交通學(xué)院(以下簡稱學(xué)院)內(nèi)燃機(jī)原理課程的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)課，是內(nèi)燃機(jī)原理課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)工科專業(yè)學(xué)生的工程實(shí)踐能力方面發(fā)揮著重要作用。由于受實(shí)驗(yàn)室軟、硬件條件等因素的制約，以往的內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)存在以下3 方面的問題:一是教學(xué)內(nèi)容較單一，主要內(nèi)容是發(fā)動(dòng)機(jī)基本性能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，即發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性和負(fù)荷特性試驗(yàn);二是教學(xué)方法簡單，教學(xué)過程中缺少互動(dòng)，學(xué)員只是被動(dòng)地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù);三是考評(píng)方式效果不理想，在實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后，僅僅要求學(xué)員寫一個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告上交，缺少集中總結(jié)與講評(píng)。實(shí)踐證明，過去的內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果不理想，無法充分調(diào)動(dòng)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣、啟發(fā)學(xué)員的創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學(xué)員的實(shí)踐能力。因此，在學(xué)院建設(shè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，大力推進(jìn)教學(xué)訓(xùn)練模式改革的大背景下，很有必要對(duì)內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)與提高。

1 教學(xué)目標(biāo)與課程定位

內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目的是加深對(duì)內(nèi)燃機(jī)原理的理解，培養(yǎng)學(xué)員運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)分析內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和規(guī)律，提高學(xué)員綜合分析問題和解決問題的能力。通過該課的學(xué)習(xí)，使學(xué)員熟悉內(nèi)燃機(jī)基本性能的試驗(yàn)理論，了解和掌握內(nèi)燃機(jī)基本性能的試驗(yàn)技術(shù)和試驗(yàn)方法，掌握相關(guān)試驗(yàn)儀器和設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理以及操作和使用方法，完成對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及分析，并撰寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告［4］。

新的內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)學(xué)院各專業(yè)人才培養(yǎng)方案設(shè)置定位為專業(yè)必修課，對(duì)車輛運(yùn)用工程等專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有很重要的支撐作用。在該課的實(shí)施過程中，遵循理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則，通過實(shí)踐，既打牢基礎(chǔ)又突出應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)員工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，強(qiáng)化學(xué)員綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的應(yīng)用能力。在教學(xué)組織形式上，突出研究性學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)互動(dòng)式教學(xué);在教學(xué)評(píng)價(jià)上，突出能力素質(zhì)和潛力的綜合考察;在教學(xué)效果上，培養(yǎng)學(xué)員縝密的思維、科學(xué)的方法、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度。

2 教學(xué)內(nèi)容改革

2.1 拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

由于舊的實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備短缺和陳舊老化等問題比較突出，以前的內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容比較單一，知識(shí)面偏窄，教學(xué)與科研嚴(yán)重脫離，教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于對(duì)簡單問題的驗(yàn)證，學(xué)員在內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課中只是做一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)(如，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性和負(fù)荷特性進(jìn)行試驗(yàn))。由于這些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及規(guī)律已知，不僅不能激發(fā)學(xué)員的主動(dòng)思維和創(chuàng)新意識(shí)，更不可能調(diào)動(dòng)學(xué)員深入學(xué)習(xí)內(nèi)燃機(jī)理論知識(shí)的積極性，因此，必須豐富內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容安排應(yīng)充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備的最佳功能，將科研成果與實(shí)驗(yàn)教學(xué)聯(lián)系起來，更新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，開展面向基礎(chǔ)與技術(shù)前沿的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。具體而言，就是要在保證基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，結(jié)合本單位科研優(yōu)勢(shì)，把由國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目、國防科研項(xiàng)目資助完成的研究成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)，增加發(fā)動(dòng)機(jī)高原環(huán)境模擬試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)排放試驗(yàn)以及電控發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定試驗(yàn)等新內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由原來的2 項(xiàng)擴(kuò)展到5 項(xiàng)。由于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的前沿性及新穎性，可有效激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣。

新的課程標(biāo)準(zhǔn)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要包括5 個(gè)方面:一是發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)系統(tǒng)及其組成儀器設(shè)備的構(gòu)成、功能、原理、操作方法;二是發(fā)動(dòng)機(jī)基本性能試驗(yàn)以及主要性能參數(shù)的測(cè)量方法、測(cè)試手段等試驗(yàn)基礎(chǔ)理論;三是發(fā)動(dòng)機(jī)高原環(huán)境模擬試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)排放試驗(yàn)以及電控發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定試驗(yàn)方法;四是試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、試驗(yàn)曲線的繪制以及試驗(yàn)結(jié)果的分析;五是實(shí)驗(yàn)報(bào)告集中總結(jié)與講評(píng)。

2.2 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)并行

由于傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果已知，不可能啟發(fā)學(xué)生的主動(dòng)思維和創(chuàng)新意識(shí)［5］。對(duì)此，在完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)之后，可以根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，加入一些難度適宜的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。具體做法是:在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上，采取由淺入深、循序漸進(jìn)的原則，先安排一些簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，如速度特性試驗(yàn);然后安排一些適合培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能的實(shí)驗(yàn)，如負(fù)荷特性試驗(yàn);最后安排一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，如供油提前角調(diào)整特性試驗(yàn)。

通過豐富和拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，為學(xué)員創(chuàng)造自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，不僅能激發(fā)學(xué)員參與實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性，還能培養(yǎng)學(xué)員的實(shí)驗(yàn)技能和綜合素質(zhì)。

3 教學(xué)方法、教學(xué)手段及考評(píng)方式改革

3.1 改革教學(xué)思路

專業(yè)實(shí)驗(yàn)課與純理論課相比最大的特點(diǎn)，是專業(yè)實(shí)驗(yàn)課更加注重學(xué)員的主動(dòng)參與和實(shí)踐操作。因此，專業(yè)實(shí)驗(yàn)課必須強(qiáng)化以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念［6］。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)員始終是主體，自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、編寫實(shí)驗(yàn)大綱、操作試驗(yàn)控制系統(tǒng)、記錄與處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)、繪制與分析試驗(yàn)曲線并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)的全過程都由學(xué)員組成的實(shí)驗(yàn)小組分工協(xié)作來共同完成，教員只是針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)員可能出現(xiàn)的各種問題或疑問，組織學(xué)員分組討論并進(jìn)行必要的講解、答疑、啟發(fā)或引導(dǎo)，以激發(fā)學(xué)員的思維，培養(yǎng)學(xué)員獨(dú)立思考并發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。學(xué)員通過獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)全過程，不僅能加深對(duì)內(nèi)燃機(jī)原理及實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)的理解，還能充分發(fā)揮學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，鍛煉動(dòng)手操作能力，使綜合素質(zhì)得到全面而又系統(tǒng)的培養(yǎng)。

3.2 改進(jìn)教學(xué)方法

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的目的是激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)員主動(dòng)參與，用所學(xué)的內(nèi)燃機(jī)原理分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和規(guī)律。為此，在教學(xué)過程中，可采用啟發(fā)式與互動(dòng)式相結(jié)合的教學(xué)方法，通過創(chuàng)設(shè)問題情境，給學(xué)員營造寬松的環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)員從多角度進(jìn)行思考，適時(shí)地鼓勵(lì)學(xué)員提出自己的見解、開展充分討論，然后由教員結(jié)合工程實(shí)例，運(yùn)用啟發(fā)和引導(dǎo)，循序漸進(jìn)地展開問題，最后歸納總結(jié)問題。例如，為了使學(xué)員深入理解發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)及特性曲線的意義，教員可以將機(jī)械、電子、熱工、控制、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理等與內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)相關(guān)的多學(xué)科知識(shí)交叉融合，通過引導(dǎo)學(xué)員分析發(fā)動(dòng)機(jī)的用途、發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)之間的關(guān)系，以及發(fā)動(dòng)機(jī)用于不同用途或處于不同運(yùn)行工況下匹配參數(shù)的不同等，與學(xué)員進(jìn)行互動(dòng)討論，在活躍課堂氣氛的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)員加深對(duì)知識(shí)的理解，提高思考、發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的綜合能力。

3.3 探索新的教學(xué)手段

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多數(shù)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，學(xué)員按部就班地按照實(shí)驗(yàn)步驟就可以做完實(shí)驗(yàn)，缺乏設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［7］。隨著虛擬仿真技術(shù)日益成熟，將虛擬仿真技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，成為高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)新方向［8］。將虛擬仿真技術(shù)引入內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，創(chuàng)建內(nèi)燃機(jī)原理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，既能豐富教學(xué)資源、緩解儀器設(shè)備不足，還能為學(xué)員創(chuàng)造一種近乎真實(shí)的內(nèi)燃機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，充分發(fā)揮學(xué)員在實(shí)驗(yàn)過程中的主動(dòng)性，為學(xué)員獨(dú)立自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)造良好的條件。

3.4 實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)與講評(píng)

實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)內(nèi)燃機(jī)原理實(shí)驗(yàn)過程的總結(jié)，即對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行定性的分析研究，對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以確定實(shí)測(cè)得到的數(shù)據(jù)與內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)之間的關(guān)系，得出規(guī)律并給出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)報(bào)告能綜合體現(xiàn)學(xué)員的學(xué)習(xí)效果，也能反映出存在的問題。過去很長一段時(shí)間內(nèi)，教員在上完實(shí)驗(yàn)課后，僅僅要求學(xué)員寫一個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告上交，教員對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告不做集中總結(jié)與講評(píng)，結(jié)果導(dǎo)致一些學(xué)員不重視實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，甚至存在抄襲或雷同現(xiàn)象。為改變這種狀況，真正使學(xué)員學(xué)有所獲、學(xué)以致用，教學(xué)組認(rèn)為，針對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行集體匯報(bào)、答辯、總結(jié)與講評(píng)，是行之有效的方法。也就是說，除了要求學(xué)員認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告外，還要在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后組織總結(jié)討論課，以學(xué)員為主體，所有負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教員參加，重點(diǎn)討論各實(shí)驗(yàn)小組的收獲和存在的問題。每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組派學(xué)員代表以PPT 或書面的形式匯報(bào)本實(shí)驗(yàn)小組的學(xué)習(xí)收獲與疑問，然后師生互動(dòng)進(jìn)行解答、質(zhì)疑和辯論，最后由責(zé)任教員進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)。這樣做，可以極大地調(diào)動(dòng)學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量。

4 結(jié) 語

要想充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)員實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要作用，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)進(jìn)行改革。首先，要改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，樹立以學(xué)員為主體、教員為主導(dǎo)、教學(xué)與科研緊密結(jié)合的教學(xué)理念;其次，豐富拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，精選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;最后，下大力抓好實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

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