“讨论教学法”在汽车发动机原理课程中的应用和实践

[摘 要] 研究了“讨论法”在汽车发动机原理课程中的应用和实践，“讨论法”具体实施的五个步骤，即“设计情景、确定问题、讨论问题、寻求问题的解决途径、得出结论”。

[关 键 词] 课程特点；讨论法步骤；实践

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）27-0094-02

一、课程的特点

汽车发动机原理课程是我院汽车服务工程专业本科班开设的一门专业课程，这门课程是以“理论力学”“发动机构造及检修”“工程热力学”“传热学”等课程为基础，在熟悉汽车发动机基本工作原理、发动机的基本组成、零件的结构等内容的基础上学习的一门课程。该课程的概念多、曲线多、统计数据多、公式多，学生学习的难度大，畏难情绪大。若照本宣科，学生的学习积极性将大为减弱，形成恶性循环，给教学带来很大的问题。

为了解决这一教学中的难题，首先是要分析该门课程的内在规律，该门课程是以讲述发动机“实际循环”为總的目标，讨论了“实际循环”所能达到的动力性、积极性、排放性能，从而引入相应的概念，“实际循环“分解为“换气过程”“燃烧过程”几个阶段，分阶段讨论学习；其次，每一个阶段都建立大量的概念、曲线、公式，是以工质气体状态参数的变化，来宏观研究发动机所经历的“进气、排气、压缩、燃烧、膨胀做功”等阶段。第三，该课程综合研究了“有效功率、有效转矩、有效燃油消耗率”随发动机转速、负荷等的变化规律。

在众多的教学方法中，讨论教学法解决了这一难题，“讨论法”是在教师的指导下，学生以全班或小组为单位，围绕中心问题，各抒己见，通过讨论或辩论活动，获得知识或巩固知识的一种教学方法。

二、“讨论法”的内容及实施步骤

“讨论法”的优势是“学生参与”，培养学生的“合作精神”，强化了学生的学习“独立性”，提高了学生的学习积极性。讨论法的基本过程是“设计情景、确定问题、讨论问题、寻求问题的解决途径、验证结论、得出结论”。

第一个步骤“情景设计”，设计的情景与所要讨论的问题密切相关，问题是在情景中体现，情景贴近实际、有讨论的价值。

第二个步骤“确定问题”，按照设计的情景，在情景中发现问题，按照情景描述的程度，简单的情景，确定的问题是单一的一个，复杂的情景，确定的问题就是多个。

第三个步骤“讨论问题”，这是学生探究问题的过程，好的问题，吸引学生，有价值的问题，学生是乐于讨论的，并且有极大的兴趣，学生乐于解决问题的动力就强。

第四个步骤“寻求问题的解决途径”，解决问题的途径有实验法、阅读法、集体讨论法等。

第五个步骤“得出结论”，这是关键的一步，它是检验问题是否解决的环节，这个环节能使学生获得系统的知识和正确的观点。

三、“讨论法”在汽车发动机原理课程中的应用与实践

（一）单一问题情景的设计

发动机曲轴的最高转速通常设计在6000～7000r/min，当发动机的转速太高之后，机械损失将极大地增加，磨损加剧，机械效率下降，有效功率降低，为了使学生明确这一问题，我们采用了“讨论法”。步骤如下：

1.情景设计：某客户驾驶一辆轿车在高速公路上行驶，在五个小时的车程中，大部分时间轿车发动机的时速都超过了7000 r/min，在后来的车程中，客户发现其发动机无力，动力性下降，并且出现了异常的响声。请你学习“转速对机械损失的影响”一节，分析该车辆“发动机无力，动力性下降”的原因。

2.确定问题：以上设计的情景是单一问题情景，这个情景所包含的问题是“发动机转速如何影响机械损失？”“发动机转速”与“机械损失”是两个概念，“发动机转速”是问题的原因，“机械损失”的变化规律是结论，“发动机转速”随发动机的工况变化而变化，“机械损失”将随之变化而变化，将这二者之间的因果关系解释清楚，问题就能得到解决。

3.讨论问题：这个问题的实际意义是“人们普遍认为开快车是技术熟练，效率提高的表现”，但是过高的发动机转速引起发动机无力，动力性下降，这是有效功率下降的表现。学生有兴趣进一步分析引起有效功率下降的原因，找出“发动机转速变化，有效功率变化，进而影响机械损失的规律”。

4.寻求问题的解决途径：查阅文献资料是解决这一问题的最佳途径，文献资料所提供的内容显示，发动机转速升高，各个摩擦副间相对速度增加，摩擦损失增加，曲柄连杆机构惯性力加大，摩擦损失增加；泵气损失加大；驱动附件消耗的功增加。问题所包含的原因找到，变化规律也呈现出来，转速越高，摩擦损失越大，超过某一高速时，有效功率急剧下降。

5.得出结论：“发动机无力，动力性下降”的原因就此解决，原因也找到，“发动机转速影响机械损失”知识点得到了巩固，学生从自己查阅的文献中获得了系统的知识，懂得了“发动机转速”不是越高越好，适当的转速，有利于提高机械效率，过高的转速是有害的，破壞了机械的效率，磨损增加。

（二）综合问题情景的设计

发动机在多工况情况下工作，每一工况下所要求的混合气浓度是不相同的，总的原则是，需要浓混合气完成的工况就要提供相应的浓混合气，考虑到排放对环境造成的影响，不需要浓混合气工况就尽量提供理论混合气，以达到排放的要求，这是个情况复杂的综合问题，采用“讨论法”所经过的步骤如下：

1.情景设计：某客户驾驶一辆轿车行驶，车辆是满载，当天气温较低，路途中要翻越一段山坡，途中要经历若干红绿灯，有一段是高速公路。途中车辆经历了起步、怠速、暖机、匀速、加速、减速等工况，翻越山路上坡路程较长，驾驶员发现其耗油较平路行驶时增多。试分析其原因。

2.确定问题：该情景涉及的问题是综合性的，包含的问题有：第一，发动机的稳定工况有哪些？每一种稳定工况所对应提供什么混合气浓度？第二，发动机的过渡工况有哪些？每一种过渡工况所对应提供什么混合气浓度？

3.讨论问题：现代轿车发动机的供油控制是控制单元根据传感器提供的信息，由控制单元综合计算，由喷油器喷出一定量的燃油，形成与工况相适应的浓度来提供给发动机，进行燃烧。车辆经历的路况复杂，涉及的工况也相应复杂，对应的混合气浓度情况就不同。

4.寻求问题的解决途径：解决该问题可以查阅资料，也可以小组讨论，分稳定工况、过渡工况，分析电子控制单元应该提供什么样浓度的混合气。

5.得出结论：通过文献的学习，小组讨论，确定了稳定工况的种类有怠速和小负荷、中等负荷、大负荷和全负荷，这些工况的混合气浓度除全负荷以外，都需要提供理论混合气，全负荷需要提供功率混合气。

过渡工况有冷起动、暖机、加速，它们都需要提供浓的混合气。

设计的问题情景所包含的问题，经过以上的几个步骤，得到了解决。学生在这个过程中查阅资料、分组讨论、思考，占到主动地位，教师是辅助的地位，锻炼了学生，学生主动学习、解决问题的意识加强了。

参考文献：

[1]李朝晖，杨新桦.汽车新技术[M].重庆：重庆大学出版社，2010：100

[2]颜伏伍.汽车发动机原理[M].北京：人民交通出版社，2007：40

[3]汤定国.汽车发动机构造与维修[M].北京：人民交通出版社，2009：50

[4]周林副，吴晖彤.汽车拆装[M].北京：人民交通出版社，2011：50

[5]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京：教育科学出版社，2007：56