“討論教學法”在汽車發動機原理課程中的應用和實踐

[摘 要] 研究了“討論法”在汽車發動機原理課程中的應用和實踐，“討論法”具體實施的五個步驟，即“設計情景、確定問題、討論問題、尋求問題的解決途徑、得出結論”。

[關 鍵 詞] 課程特點；討論法步驟；實踐

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）27-0094-02

一、課程的特點

汽車發動機原理課程是我院汽車服務工程專業本科班開設的一門專業課程，這門課程是以“理論力學”“發動機構造及檢修”“工程熱力學”“傳熱學”等課程為基礎，在熟悉汽車發動機基本工作原理、發動機的基本組成、零件的結構等內容的基礎上學習的一門課程。該課程的概念多、曲線多、統計數據多、公式多，學生學習的難度大，畏難情緒大。若照本宣科，學生的學習積極性將大為減弱，形成惡性循環，給教學帶來很大的問題。

為了解決這一教學中的難題，首先是要分析該門課程的內在規律，該門課程是以講述發動機“實際循環”為總的目標，討論了“實際循環”所能達到的動力性、積極性、排放性能，從而引入相應的概念，“實際循環“分解為“換氣過程”“燃燒過程”幾個階段，分階段討論學習；其次，每一個階段都建立大量的概念、曲線、公式，是以工質氣體狀態參數的變化，來宏觀研究發動機所經歷的“進氣、排氣、壓縮、燃燒、膨脹做功”等階段。第三，該課程綜合研究了“有效功率、有效轉矩、有效燃油消耗率”隨發動機轉速、負荷等的變化規律。

在眾多的教學方法中，討論教學法解決了這一難題，“討論法”是在教師的指導下，學生以全班或小組為單位，圍繞中心問題，各抒己見，通過討論或辯論活動，獲得知識或鞏固知識的一種教學方法。

二、“討論法”的內容及實施步驟

“討論法”的優勢是“學生參與”，培養學生的“合作精神”，強化了學生的學習“獨立性”，提高了學生的學習積極性。討論法的基本過程是“設計情景、確定問題、討論問題、尋求問題的解決途徑、驗證結論、得出結論”。

第一個步驟“情景設計”，設計的情景與所要討論的問題密切相關，問題是在情景中體現，情景貼近實際、有討論的價值。

第二個步驟“確定問題”，按照設計的情景，在情景中發現問題，按照情景描述的程度，簡單的情景，確定的問題是單一的一個，復雜的情景，確定的問題就是多個。

第三個步驟“討論問題”，這是學生探究問題的過程，好的問題，吸引學生，有價值的問題，學生是樂于討論的，并且有極大的興趣，學生樂于解決問題的動力就強。

第四個步驟“尋求問題的解決途徑”，解決問題的途徑有實驗法、閱讀法、集體討論法等。

第五個步驟“得出結論”，這是關鍵的一步，它是檢驗問題是否解決的環節，這個環節能使學生獲得系統的知識和正確的觀點。

三、“討論法”在汽車發動機原理課程中的應用與實踐

（一）單一問題情景的設計

發動機曲軸的最高轉速通常設計在6000～7000r/min，當發動機的轉速太高之后，機械損失將極大地增加，磨損加劇，機械效率下降，有效功率降低，為了使學生明確這一問題，我們采用了“討論法”。步驟如下：

1.情景設計：某客戶駕駛一輛轎車在高速公路上行駛，在五個小時的車程中，大部分時間轎車發動機的時速都超過了7000 r/min，在后來的車程中，客戶發現其發動機無力，動力性下降，并且出現了異常的響聲。請你學習“轉速對機械損失的影響”一節，分析該車輛“發動機無力，動力性下降”的原因。

2.確定問題：以上設計的情景是單一問題情景，這個情景所包含的問題是“發動機轉速如何影響機械損失？”“發動機轉速”與“機械損失”是兩個概念，“發動機轉速”是問題的原因，“機械損失”的變化規律是結論，“發動機轉速”隨發動機的工況變化而變化，“機械損失”將隨之變化而變化，將這二者之間的因果關系解釋清楚，問題就能得到解決。

3.討論問題：這個問題的實際意義是“人們普遍認為開快車是技術熟練，效率提高的表現”，但是過高的發動機轉速引起發動機無力，動力性下降，這是有效功率下降的表現。學生有興趣進一步分析引起有效功率下降的原因，找出“發動機轉速變化，有效功率變化，進而影響機械損失的規律”。

4.尋求問題的解決途徑：查閱文獻資料是解決這一問題的最佳途徑，文獻資料所提供的內容顯示，發動機轉速升高，各個摩擦副間相對速度增加，摩擦損失增加，曲柄連桿機構慣性力加大，摩擦損失增加；泵氣損失加大；驅動附件消耗的功增加。問題所包含的原因找到，變化規律也呈現出來，轉速越高，摩擦損失越大，超過某一高速時，有效功率急劇下降。

5.得出結論：“發動機無力，動力性下降”的原因就此解決，原因也找到，“發動機轉速影響機械損失”知識點得到了鞏固，學生從自己查閱的文獻中獲得了系統的知識，懂得了“發動機轉速”不是越高越好，適當的轉速，有利于提高機械效率，過高的轉速是有害的，破壞了機械的效率，磨損增加。

（二）綜合問題情景的設計

發動機在多工況情況下工作，每一工況下所要求的混合氣濃度是不相同的，總的原則是，需要濃混合氣完成的工況就要提供相應的濃混合氣，考慮到排放對環境造成的影響，不需要濃混合氣工況就盡量提供理論混合氣，以達到排放的要求，這是個情況復雜的綜合問題，采用“討論法”所經過的步驟如下：

1.情景設計：某客戶駕駛一輛轎車行駛，車輛是滿載，當天氣溫較低，路途中要翻越一段山坡，途中要經歷若干紅綠燈，有一段是高速公路。途中車輛經歷了起步、怠速、暖機、勻速、加速、減速等工況，翻越山路上坡路程較長，駕駛員發現其耗油較平路行駛時增多。試分析其原因。

2.確定問題：該情景涉及的問題是綜合性的，包含的問題有：第一，發動機的穩定工況有哪些？每一種穩定工況所對應提供什么混合氣濃度？第二，發動機的過渡工況有哪些？每一種過渡工況所對應提供什么混合氣濃度？

3.討論問題：現代轎車發動機的供油控制是控制單元根據傳感器提供的信息，由控制單元綜合計算，由噴油器噴出一定量的燃油，形成與工況相適應的濃度來提供給發動機，進行燃燒。車輛經歷的路況復雜，涉及的工況也相應復雜，對應的混合氣濃度情況就不同。

4.尋求問題的解決途徑：解決該問題可以查閱資料，也可以小組討論，分穩定工況、過渡工況，分析電子控制單元應該提供什么樣濃度的混合氣。

5.得出結論：通過文獻的學習，小組討論，確定了穩定工況的種類有怠速和小負荷、中等負荷、大負荷和全負荷，這些工況的混合氣濃度除全負荷以外，都需要提供理論混合氣，全負荷需要提供功率混合氣。

過渡工況有冷起動、暖機、加速，它們都需要提供濃的混合氣。

設計的問題情景所包含的問題，經過以上的幾個步驟，得到了解決。學生在這個過程中查閱資料、分組討論、思考，占到主動地位，教師是輔助的地位，鍛煉了學生，學生主動學習、解決問題的意識加強了。

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