“雨課堂”與“翻轉課堂”在內燃機排放與噪聲控制教學中的應用

趙秀亮 武澤聰

摘要：從《內燃機排放與噪聲控制》課程實際出發，根據動力工程專業的特點，結合傳統教學模式的不足，將“翻轉課堂”與智慧教學工具“雨課堂”相結合應用于課堂教學。

關鍵詞：內燃機;噪聲;“翻轉課堂”;“雨課堂”

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）10-0254-02

內燃機工作過程中產生的振動、噪聲和廢氣不僅會對環境產生不良影響，還會影響人的情緒，降低內燃機的工作壽命和可靠性。系統性了解并掌握內燃機噪聲和排放污染相關知識是對動力工程專業人才提出的基本要求，《內燃機排放與噪聲控制》課程是一門專業選修課，具有內容抽象、難以掌握的特點，導致學生上課抬頭率不高，學習效率較低，如何提高內燃機排放與噪聲控制的學習效果成為當務之急。本課程主要包括內燃機排放污染物的成分組成和凈化途徑、噪聲測量和主要噪聲源的控制，涉及化學、信號分析及測控技術等相關專業，是一門多學科交叉課程，如何把握課程主線，幫助學生高效學習掌握核心內容非常值得探討。

一、《內燃機排放與噪聲控制》課程結構

《內燃機排放與噪聲控制》課程開設在大學四年級第一學期，共2學分，30學時。根據動力工程專業平臺課程的要求，《內燃機排放與噪聲控制》課程的教學結構包括兩大模塊、9個小節，如圖1所示。

第一部分講述內燃機排氣污染、振動和噪聲的基本概念，強調控制內燃機排放與噪聲的必要性;第二部分介紹大氣污染和內燃機有害排放物的成分，分析碳氫化合物和氮氧化物的生成機理;第三部分講述內燃機的機內凈化措施和機外凈化措施，機內凈化措施包括高效低污染的燃燒系統、改善進氣系統、改進供油系統，機外凈化措施包括改善混合氣形成、低污染高效率燃燒系統、點火系統、可調配氣相位等;第四部分介紹內燃機的排放標準和試驗規范，在此基礎上講述有害排放物的測量原理和測量系統;第五部分介紹代用燃料的排放污染與凈化途徑，對比了液化石油氣發動機、氫發動機、汽油/氫氣混合燃燒、醇類發動機和燃氣輪機的排放差異;第六部分講述聲學的基本概念，著重強調噪聲的度量，并介紹噪聲的主觀評價和測量;第七部分介紹燃燒噪聲、機械噪聲和空氣動力學噪聲的組成，分析這幾類噪聲的頻譜特點，探討降低噪聲的基本途徑;第八部分著重講述幾種噪聲源的識別方法和應用范圍，引入了新發展的幾種噪聲源識別方法;第九部分闡述內燃機整機噪聲的等級劃分和許可標準，介紹噪聲控制的隔聲技術和消聲器的設計原理。

從以上內燃機排放與噪聲控制教學內容的設計可以看出，課程具有“多”和“實”的特點。“多”是指課程覆蓋面廣，涉及內燃機、化學、信號分析、控制工程等多個學科，因此知識點多，公式多。“實”是指課程從工程應用出發，不僅包含各種排放物的產生機理和噪聲的識別分離方法，還與實際應用密切相關。因此，必須對課程教學方法與考核手段進行改進。

二、《內燃機排放與噪聲控制》教學中“雨課堂”與“翻轉課堂”的應用

傳統教學一般沿用講授為主的大班教學模式，這種模式類似于中學的“填鴨式”教學，教師主動講授，學生被動學習。這種教學方式的主要缺點在于教師和學生之間缺乏互動，學生的積極性不高，而且教師對學生的出勤、知識點的掌握程度、感興趣的點難以把控。

《內燃機排放與噪聲控制》是一門理論與實踐相結合的課程，在教學過程中應用“雨課堂”與“翻轉課堂”教學相結合的授課方法。第一大部分“排放”主要涉及概念性的知識，采用“翻轉課堂”的教學模式。將學生分為若干小組，每一小組負責前五章中的一個小模塊，小組成員分工，有人負責搜集素材，有人負責做PPT，集體修改PPT，最后派學生代表進行PPT講解，具體內容參見表1。講解完成后，全體學生提問討論，教師負責總結點評，將沒有講清楚的知識點進行補充講解，完成整個教學過程。

第二部分“噪聲”中則采用“雨課堂”的教學模式。“雨課堂”是清華大學在線教育辦公室和學堂在線共同推出的新型智慧型教學工具，是一種新型的教學模式，通過智能終端將師生連接到一起，通過彈幕、疑難問題求助等多元化師生互動，增加學生的求知欲，提高學習興趣。

三、《內燃機排放與噪聲控制》課程考核方式的改革

考核是檢查學生知識掌握程度和考查教學效果的重要手段之一，《內燃機排放與噪聲控制》課程具有多學科交叉的特點，學生對理論性較強的課程缺乏興趣，“平時成績+考試成績”難以準確反映學生的真實水平。根據課程內容各部分的專業特點，采用“文獻綜述+開卷考試+平時課堂表現”的模式對學生進行考核，多維度考核學生對知識的掌握程度，具體如下：第一大部分“排放”相關內容，由于排放法規的不斷升級，對內燃機排放物的要求越來越嚴苛，因此考核采用文獻調研的方式，讓學生在撰寫調研報告的同時了解最新的排放法規要求，此部分占總成績的40%;第二大部分“噪聲”在課程講授時已采用了“翻轉課堂”與“雨課堂”相結合的教學模式，這部分內容與動力工程專業結合緊密，并且對學生的理論知識要求較高，但很多公式難以記憶，因此采用開卷考試的形式，通過對具體測試數據的分析處理，考查學生將理論知識靈活運用到實踐的能力，此部分成績占總成績的50%;平時成績包括與教師的互動情況，是否獨立思考、是否提出疑難問題等課堂表現，占總成績的10%，最終的成績由這三部分按權重計算得到。

四、結論

《內燃機排放與噪聲控制》是一門多學科交叉的專業課程，課程具有“多”和“實”的特點，針對與排放相關的內容具有知識點多的特點，采用“翻轉課堂”的教學模式，提高學生的主動性;針對噪聲部分理論性強、公式多的特點，采用“雨課堂”的教學模式，將難以理解的公式和振動噪聲理論直觀地呈現給學生。在考核方式上提出了“文獻綜述+開卷考試+平時課堂表現”的考核方式，多維度考核學生對知識的掌握程度。提出的新型教學模式和考核方式，有助于增強學生的課堂體驗，提高學生的學習效率和將理論知識應用于實踐的能力。

參考文獻：

[1]張志華，周松，黎蘇.內燃機排放與噪聲控制[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，1999.

[2]馬海嘯.“新能源發電技術”課程教學內容和方式探索[J].中國電力教育，2013，（10）：106-107.

[3]韓楊.復合型創新人才培養模式下“新能源發電技術”教學探索[J].中國電力教育，2013，（5）：46-47.

Application of "Rain Classroom" and "Flipped Classroom" in the Teaching of Internal Combustion Engine Emission and Noise Control

ZHAO Xiu-liang1，WU Ze-cong2

（1.School of Automotive and Traffic Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212013，China;

2.China Heavy Truck Technology Development Center，Ji'nan，Shandong 250101，China）

Abstract：Based on the practice of "Internal Combustion Engine Emission and Noise Control" course，according to the characteristics of power engineering major，combined with the shortcomings of traditional teaching mode，the intelligent teaching tool "rain classroom" combined with "reverse classroom" is applied to classroom teaching.

Key words：internal combustion engine;noise;"flipped classroom";"rain classroom"