《發動機故障診斷技術》創新教學的探討研究

河北農業大學機電工程學院 王孟博 趙曉順 于華麗 王雅雅 高波

隨著我國發動機保有量的急劇上升，發動機檢測與維修人員的數量及質量越來越滿足不了市場的需求，這就增加了高校培養數量多、質量高的相關技術人員的難度。而如何將“發動機故障診斷技術”這門課程與教學實踐很好地結合起來，使學生順利走向社會，在較短時間內融入發動機運用與能源動力領域中成為關鍵。

該課程是發動機運用科學的一個重要組成部分，也是發動機運用工程專科教育的主干專業課。通過對該課程的學習，學生掌握了在發動機不解體條件下，運用發動機診斷與檢測的基礎知識、基本理論、基本方法和基本技能確定發動機技術狀況，查明發動機故障或隱患，為發動機繼續運行或維修提供可靠依據。

本文就目前各高校普遍存在學生群體大、教學資源少的矛盾，提出了在現有各高校的教學資源設備的基礎上，將虛擬儀器和網絡技術運用在教學實踐中的教學模式。這種教學模式不僅可以解決這種矛盾，減少教學設備重復投資，還可以調動學生學習的積極性，強化他們的實際動手能力，使其具有豐富的理論基礎和靈活的實踐應用能力。

1 課程教學改革的背景及教學中的問題

該課程以先修課程“發動機構造”為基礎，目標是使學生掌握發動機及電器設備的結構組成與工作原理，并在此基礎上進一步運用不解體檢測與診斷理論、知識與方法對發動機進行診斷與維修，同時為后續相關課程的學習及未來的實際工作提供背景知識。所以該課程涉及整個發動機及電器領域的相關知識，綜合性非常強。

由于該課程屬于關鍵課程，內容較多，且涉及的學生多，所以在實際教學中存在一些問題，如如何調動學生的積極性，培養其獨立思考問題的能力？如何利用好多媒體課件？在實踐教學環節中存在學生多、設備少的矛盾等。

2 教學改革的措施

針對以上教學中存在的問題，為了進一步增強教學效果以提高教學質量，本文提出了一系列針對該課程教學改革的措施。基本思想就是把理論教學、多媒體教學、實物實踐教學和網絡化虛擬實驗室教學融合在一起，為社會培養出高素質、高技能的人才，即以課堂理論教學分析檢測與診斷基本原理和方法步驟；用多媒體教學講授發動機各部分結構組成和模擬運動分析，觀察檢測與診斷過程操作；利用實物實踐教學講授各零部件的安裝、檢查和調整，實施具體檢測與診斷項目，鍛煉學生的動手能力；利用虛擬儀器技術代替傳統昂貴的硬件設備的投資，緩解高校設備少的壓力，增加了學生動手的機會[1]。

2.1 提高課堂教學效果

高校課堂教學是影響教學效果的主要因素，如何提高課堂教學效果是每個高校教師不斷研究和解決的問題，其中提高教師業務素質是提高課堂教學效果的關鍵。本文就個人教學心得，結合該課程的特點及性質，總結出以下幾點內容[2]。

（1）對學生態度要好，使師生關系融洽、親密，對“發動機故障診斷技術”有很高的熱情，而且平時科研也盡量圍繞這個科目的范疇去做，把科研成果融入講課中。

（2）適當地變換教學方式，該進行課堂討論的就要組織課堂討論。只有掌控好教學節奏，方能提高課堂教學效果。

（3）通過拓展課外知識（如，發動機發展新技術、發動機檢測與診斷案例等）來開闊學生眼界，激發學生的學習興趣。

（4）增加互動環節，培養學生獨立思考的能力。

2.2 多媒體課件

在當今，新型發動機技術發展非常快，并且逐漸得到應用和發展，但由于資金和教學條件所限，一般學校的實驗室很難充分購置新技術的發動機整機及零部件實物。所以，在實際教學過程主要以插圖、模型等進行講解，教師工作量大，學生感到抽象、乏味、復雜而難于接受與理解。為使課程通俗易懂、形象生動、富有趣味性，增強學生的興趣，調動學生的積極性，利用Authorware開發的CAI 課件被引入了多媒體教學當中。并且在這種新型的教學方式中，又結合了發動機相關視頻錄像和高效的超文本檢索技術，解決了傳統教學手段難以描述和缺乏直觀性的缺點，同時，利用高效的超媒體檢索手段,學生對專業術語、概念和結構工作原理、工作過程的檢索更加得心應手，有利于學生自學，還有利于其了解發動機技術前沿的新成果，開闊了學生的眼界[3]。

該課件已經過兩屆學生試用，得到了學生和老師們的一致認同。課件中豐富的色彩，簡明的概念，靈活、快捷的操作方式刺激了學生的感官，交互性的學習方式激發了他們的學習興趣，學習效率明顯提高。

2.3 與職業教育模式的結合

從課堂講授可以看出來，該課程多年來一直采用傳統的“課堂+書本”的學科教學模式，更多地注重理論知識的傳授，忽視了動手操作能力的培養。該課程是一門實踐性非常強的專業基礎課，傳統的學科型教育模式已不能適應適用型、技能型人才的培養要求。

CBE（Competency-Based Education）教學模式是一種以培養職業能力為出發點的職業教育模式，CBE 的主要特點完全符合我國高等教育事業發展的目標。將CBE 與高等教育有機結合可以彌補傳統教學模式的諸多不足，如傳統教學模式中，學生被動通過教師的課堂教學及相應的實訓環節學習和鍛煉職業能力和職業技能，教學過程不是學生積極、主動學習，依然是一個灌輸過程；高等教育中理論知識“必需”“夠用”的問題在傳統教學模式中不能得到解決；傳統的教學模式不能解決師生教與學的矛盾問題等[4-7]。

近幾年的教學實踐表明，CBE 教學模式對提高教學水平和教學質量，培養適合社會需要的技能型人才具有很好的借鑒作用。它突破了傳統的以學科為本位的教育模式，讓知識學習和技能培訓更貼近生產實際，縮短了教育與就業的距離，可以提升高校在辦學中的競爭力和適應力。

2.4 實踐教學改革

目前，我國高校普遍存在擴招現象，學生量大，而現有高校的教學資源與硬件設備卻遠遠跟不上學生人數的增長，目前常規實訓實習的現狀早已落后于現代科技與互聯網時代的發展，儀器設備更新速度緩慢。目前單一的演示性、驗證性、參觀性的實驗項目是實訓實習內容的主導，這是在高校實踐性環節中一道難以逾越的鴻溝，嚴重制約著理論聯系實際的教學拓展和實踐教學質量的提高。這就給實踐教學帶來了巨大的困難，大大削弱了學生的動手能力。“發動機故障診斷技術”這門課程的實踐教學充分說明了這一點，車輛、能動等專業已成為當今國內的熱門專業，各高校的招收學生量大，而應用于發動機檢測與故障診斷的教學設備非常昂貴。所以尋找一條有效的途徑作為高校傳統實驗實訓必要的補充，是當前高校實踐教學研究所面臨的挑戰。

虛擬儀器技術與網絡技術的出現，為解決這一難題提供了條件。虛擬實驗是指通過計算機軟件采用虛擬現實、虛擬儀器等一系列技術實現實驗環境的虛擬化，用可視化軟件虛擬發動機檢測與診斷設備，學生仿佛置身真實的實驗室，實驗效果基本等價于在真實環境中所取得的效果。虛擬儀器技術減少了發動機檢測設備的投資，降低了實驗室成本。遠程網絡虛擬實驗為教學方式的多樣化提供了一條可行的道路，在某些方面克服了由于實驗設備數量少或價格昂貴不便隨意使用而帶來的使用和維護上的困難，學生可在任何時間、任何地點，方便地做各種實驗[8]。所以網絡化技術可以實現各高校間的資源共享，降低了發動機檢測設備的投資。

總之,網絡化虛擬儀器技術運用于各門課程的實踐教學中，將給傳統的實踐教學注入新的活力。它不僅可更新實驗設備，降低實驗儀器費用，還可減少實驗測量中的人為誤差，提高實際測量的準確度，實驗效率較高。此外，在激發學生自主學習的積極性，增加單位時間的實驗內容，提高學生動手能力和創新意識等方面也收到了良好的效果，為實踐教學提供了全新的教學手段，成為傳統實踐教學的重要補充。

3 結語

本文針對“發動機故障診斷技術”課程教學中遇到的問題，提出了如何提高課堂教學效果，多媒體課件的制作及其運用，以及將高等教育與職業教育相結合，網絡化虛擬儀器技術與教學實踐環節相融合的方法。這些方法及措施不僅適用于該課程，而且可以推廣到其他實踐性比較強的課程及實踐教學中。