過程考核在發動機原理本科教學當中的應用研究

田維 韓志強 吳學舜

摘要：發動機原理的課程體系龐大而復雜，主要涉及到熱力學、傳熱學、力學、機械、材料及熱處理和發動機構造課程等。單一的期末考試的考核方式難以對學生所學知識進行全面的考核。結合本門課程的教學目標和教學特點，提出了針對某些內容增加相應過程考核的考查方式，以全面考核和促進學生的知識掌握，并提升相應的分析問題解決問題的能力。課程全部的考核包括平時表現考核、大作業考核、期中考核和期末考核。在解決全過程考核所遇到的問題的基礎上，過程考核有利于提升整體教學效果。

Abstract： The course system of engine principle is huge and complex， it mainly involves courses in thermodynamics， heat transfer， mechanics， materials and heat treatment and engine construction et al. Final examination is difficult to conduct a comprehensive assessment of the students' knowledge. Take the teaching objective and teaching characteristics of this course into consideration， this paper puts forward the examination method that adding corresponding process examination for some special contents， so as to examine comprehensively and promote students' knowledge， and improve the ability to analyze and solve problems. The course will be evaluated on performance， assignments， midterm， and final exams. On the basis of solving the problems encountered in the whole process assessment， the process assessment is conducive to improving the overall teaching effect.

關鍵詞：發動機原理;課程體系;過程考核;教學效果

Key words： engine principle;course system;process assessment;teaching effect

中圖分類號：V231   ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）01-0241-03

0 ?引言

發動機原理是汽車發動機專業的核心專業課程之一，其主要講授活塞式發動機的性能評價指標、發動機的進氣組織、理論循環組織、缸內氣流運動、燃燒理論基礎知識、發動機的特性以及與車輛等的匹配。課程總體信息量大，涉及的知識面較廣，如何使學生能夠有效地掌握本門課程的重點是本門課程任課教師需要不斷探索的問題。結合西華大學能源與動力工程汽車發動機專業的發動機原理本科教學，研究過程考核在本門課程教學當中的應用。

1 ?發動機原理的課程體系

通過對發動機原理這門課程的學習，就是要讓學生在發動機構造學習的基礎上，更進一步掌握發動機的工作原理，將所學的看得見的結構與看不見的原理聯系起來，形成發動機的知識鏈。要求學生全面掌握發動機從進氣、燃油噴射、混合氣形成、混合氣著火到發動機的性能指標輸出及匹配的全部內容。課程本身涉及的相關內容較多，相關聯的課程較多，主要包括：工程熱力學、傳熱學、流體力學、發動機構造、發動機熱負荷與熱強度等課程。

1.1 熱力學相關課程在發動機原理課程體系中的作用 ?活塞式發動機是一種典型的熱力機械，因此熱力學相關課程是發動機的理論根基。工程熱力學從根本上闡述了發動機從化學能到熱能再到機械能的整個能量轉化和傳遞過程，提出了提高熱功轉化的基本原則和方法，闡明了活塞式發動機的理論熱力學循環及量化的理論計算方法;通過熱力學第二定律和卡諾循環及定理等指明了內燃機的能量轉化和傳遞方向，并明確了內燃機可以達到的熱效率邊界和可能實現的途徑。

傳熱學和發動機熱負荷與熱強度則是從熱的傳遞的角度闡述了發動機在工作過程當中熱所經過的歷程，提出了發動機在實際工作時熱的傳遞邊界和發動機所能承受的熱邊界等，回答了發動機工作循環的最高壓力邊界、溫度邊界，由此對發動機的工作循環組織和發動機的設計提出了明確的界限;傳熱學也從能量的流向角度，回答了從燃料的化學能出發，經歷了哪些過程而導致熱未能完全用于發動機的對外做功，為提高廢熱利用率指出了可能的方向。

熱力學相關課程是發動機的原理基礎，是熱功機械的立論之基，學好熱力學相關課程是深刻理解發動機原理的必然需求。熱力學相關課程在整個發動機原理課程體系當中是占有至關重要位置的，熱力學相關課程的掌握程度直接影響了對后期原理相關內容的理解。

1.2 流體力學類課程在發動機原理課程體系中的作用 ?在活塞式發動機上，與流體相關的主要有冷卻系統、潤滑系統、燃油系統和進氣系統及排氣系統，從發動機原理這門課程的角度來講，直接與流體力學這門課程密切相關的主要是燃油系統和進氣系統及排氣系統。發動機的進氣系統主要是為了給發動機提供相應數量的空氣，并且需要組織相應的氣流運動以提高混合氣的形成品質和加速燃燒。為了提高發動機的充量系數，使每一循環盡量的多進氣，在發動機的進氣及缸內氣流運動的相關章節內會大量使用到流體力學的相關知識，尤其是局部節流損失和流程損失、缸內氣流運動的組織相關內容。對于排氣系統，降低排氣系統的流動損失是減小發動機的強制排氣損失的重要手段，尤其是在現代發動機上，由于各種復雜的后處理裝置和消聲裝置的加入，使得排氣系統的流場尤其復雜，因此如何利用好流體力學相關知識來減小排氣系統的流動損失來提高發動機的效率是至關重要的。對于燃油系統而言，由于燃油是液體，而空氣是氣體，為了形成發動機的可燃混合氣，燃油需要通過噴射形成燃油噴霧來加速氣化，然后才能與空氣進行混合而形成可燃混合氣。因此燃油與空氣的混合過程是典型的兩相流過程，為了更好地理解混合氣的形成，掌握流體力學相關知識是非常必要的，尤其是在進行更高層次的學習和研究時，混合氣的形成對流體相關知識的需要更加迫切。另外，對于冷卻系統和潤滑系統，由于這兩者的控制和研究相對粗放，因此對于流體相關的知識而言需求相對簡單，只需要相對宏觀的二維流體知識即可。因而，總體上來看，流體力學相關知識對于學習發動機原理這門課程來講，是必須要掌握的。

1.3 發動機構造和機械類課程在發動機原理課程體系中的作用 ?發動機本身是一種熱力動力機械，發動機本身就利用到了曲柄連桿滑塊機構、凸輪機構、鏈傳動等經典的機械結構，因此機械本身的知識對于學習發動機來講是基本需求。發動機構造為本專業先修課程，發動機構造主要講授發動機的結構組成和工作原理，發動機原理則是以示功圖為主線講授發動機工作過程及圍繞工作的優化原理及方法。在學習發動機原理這門課程時，必然需要以典型的發動機構造為依托來闡述其基本的工作原理，這兩門課程互為依托、循序漸進，是整個發動機專業的核心課程。

綜上所述，可以看出整個發動機原理課程所涉及的知識面很廣，體系復雜且龐大，如圖1所示。整個發動機原理的課程體系內，每一部分的知識都有相對獨立的課程，但是發動機原理與幾者之間又有機不可簡單分割，在學習過程中各部分的知識相互交叉。但是，體系內的每一部分課程都有其自己的考評體系，如果再通過發動機原理這門課程來再次考核，那就相對重復，但是不考核其與發動機的原理的關系又不能達到相應的考評需求。并且，要想通過一次短時間（兩小時）的期末考試來全面檢驗學生的掌握情況難度頗大，同時也不利于突出發動機原理的主體特征。因此，為了全面促進學生掌握發動機原理相關知識，同時突出發動機原理這門課程自身的主體特征，通過課程的過程考核來考評和促進學生掌握全面知識，再通過基本考試來考核發動機原理的主體內容這種方式也就顯得尤為必要了。

2 ?過程考核的形式、內容和評價方法

2.1 平時表現成績  平時表現成績按100分制打分，包括有平時出勤率、課后作業完成情況、課堂回答問題情況共三部分。平時出勤率和課后作業完成情況采用扣分制，即完成不好則扣分，若完成良好則不扣分;課堂回答問題采用加分制，即某同學課堂回答問題表現良好則直接加分，不參考課堂回答則不影響其平時成績。因此，三部分的總分可表示為50∶50∶X，此處的X表示某同學課堂回答問題的附加得分。

平時成績的考核由任課老師與助教共同完成。平時出勤率由助教進行統計，然后由任課教師根據出勤率統計結果進行扣分。出勤率扣分采用階梯扣分制，即第一次未到扣5分，第二次未到扣10分，第三次未到扣15，依次類推。某一同學的出勤得分可用下列公式表示：

課堂回答問題情況實行加分制主要是為了鼓勵同學們積極參與到課堂當中來，充分調動學生的主觀能動性。課堂回答問題的加分也讓部分同學可以彌補其他兩項所造成的扣分。

平時成績的得分為三部分得分的總和，但是總得分不得大于100分。平時成績納入考核主要是為了增加學生在教學過程當中的參與程度，使其能夠全面學習本門課程的知識。

2.2 大作業考核 ?所謂大作業即是根據課堂情況布置給學生，需要學生在課外進行長時間的文獻查閱、題目剖析、題目解答和答辯材料準備的綜合性題目。此類作業不同于平常的課程設計和畢業設計題目，其工作量相較于這兩類設計更小，所涉及的知識更集中，主要是為了鞏固或者拓展某一方面的知識。這類作業通常都采用分組的方式來進行，同一小組的同學分工合作，利用一到兩周的課外時間來完成。大作業最大的優勢在于開放性，學生可以根據需求廣泛的收集資料，與同學展開討論，不拘泥與對知識的簡單記憶和背誦，而是最大化的對所學知識的應用。大作業可以更大范圍地考查學生對所學知識的綜合應用能力和對課外知識的拓展能力，促使學生將以前所學的力學知識、機械設計相關知識等等應用到發動機原理當中來，使其所學更貼近于以后的工作需要，并且可以通過團隊合作提升學生的情商和團隊精神等。同時，大作業可以避免因對過往知識的記憶問題導致無法完成課程本身的內容，導致對課程考核的失真。大作業的考核采用100分制，各項評分依據如表1所示。

2.3 期中考試

期中考試是為了檢驗學生前半個學期所學的知識而進行的一次考試，有利于學生比較正式地檢驗自己平時的學習水平，根據這個成績，學生可以及時的調整學習心態和方法，更有效率的進行下一階段的學習。

2.4 期末考試成績

期末考試幾乎是所有學校和學科都會采用的一種檢驗學生學習情況的考核方式，其主要目的有兩個，一是考查學生對該門課程的重要知識點的掌握情況，二是促進學生去對所學進行復習，加深對所學知識的理解。所以，期末考試在大學教育過程當中有不可替代的作用。

根據上述分析，發動機原理這門課程的整個考核過程包括四部分的內容，根據各部分對學習的促進作用、工作量大小等，各部分在整個考核成績當中的比重如表2所示。

3 ?過程考核遇到的問題與對策

過程考核的加入可以優化發動機原理的課程考核，促進本門課程的教學效果。但是，在實際操作過程當中也遇到一些問題。

3.1 出勤率“擾亂”課堂

通過出勤考核，提高了學生的到課率。雖然一部分學生迫于出勤率考核到了課堂但是在課堂上干一些與課堂無關的事情，甚至影響其他同學，這與提高學生的課堂參與程度相背離。對于這樣的學生，老師應適當給予更多關注，增大對其的課堂提問頻次。

3.2 大作業“吃大鍋飯”

大作業采用了分組的形式，并且分組由學生自己去組隊，老師只限制其最少人數和最大人數。分組完成的情況下，必然會存在其中部分學生會濫竽充數。為了解決這一問題，在對大作業進行檢查的時候采取小組答辯的方式，針對每一位同學的分工進行對應考核，并針對分工進行適當的提問，根據其回答情況基于該小組的得分進行增減后的分值作為該同學的大作業得分。這樣既有合作，又有分工，同一組同學的得分也有差別，可以在較大程度上避免“吃大鍋飯”的問題。

4 ?結束語

發動機原理的課程體系龐大，知識面涉及很廣，加入過程考核的方式讓整個教學過程的可控度增加，有利于改善教學效果。過程考核讓學生與老師，學生與學生之間可以進行有效的互動和交流，對于優秀的學生還可以進行充分的自我展示。大作業分組的方式可以培養學生的團隊合作，也有利于提升同學們的領導組織力。在完成大作業的時候，讓學生將以前學過的知識點充分利用起來，對所學知識進行了鞏固，有利于提升整個大學的學習效果。全過程考核增加了學習競爭壓力，激發了學習積極性使學生的學習目的更加明確，實踐訓練的效果更加突出。

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