关于汽车构造2—1与内燃机原理课程在教学中的探讨

[摘 要] 汽车构造2-1和内燃机原理目前是汽车、内燃机等相关专业所必须掌握的一门必修课。由于这两门课程的理论性比较强，通过一段时间的理论授课和带学生进行汽车构造2-1的拆装实习后，总结发现，目前的教学方法使学生学习起来比较枯燥，学生掌握起来比较困难。因此，结合最近几学期的授课经验，探讨了如何能够更好地将这两门课程衔接起来，在教学中提高教学效果，使学生更好地理解课程的知识点，达到真正学会的目的。研究内容也可以为汽车构造2-1和内燃机原理两门课程的授课方式提供相关参考。

[关 键 词] 汽车构造2-1；内燃机原理；教学方式

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）10-0154-02

对于汽车构造，目前有的学校和教材分为上下册，即汽车构造2-1和2-2，汽车构造2-1的内容主要针对内燃机的构造进行详细的讲解，汽车构造2-2的内容主要针对汽车底盘、悬挂系统、变速箱等内容进行讲解。目前，汽车构造2-1（内燃机构造）和内燃机原理这两门课程是汽车、内燃机等相关专业所必须掌握的一门必修课[1，2]。其课程的主要学习任务是通過学习，掌握内燃机的相关基本构造和工作原理，掌握内燃机的各个知识点，从而为以后从事汽车相关的行业打下很好的基础。

一、课程教学方法讨论

上面提到的两门课程的教学内容相对比较抽象，所以在教学过程中提高学生的兴趣很重要。目前，本人通过近几年的授课总结，感觉到这两门课程不能够很好地衔接到一起，无法达到两门课程互相联系的效果。在授课过程中，这两门课多数以分别授课为主，很多都分布在不同的学期，由不同的教师分别进行授课，如果教学计划没有安排好，或者学校教室受限等原因，有时甚至会导致两门课程在同一学期授课，但是内燃机原理的授课甚至早于汽车构造2-1课程的授课，这样就会导致学生在还没有学习内燃机构造的情况下，去学习内燃机原理的课程。这使得学生学习起来会很困难，最终也是以考试应付为主，达不到真正学会的目的。

汽车构造2-1的授课内容主要是内燃机的构造，主要包括：内燃机的总体构造、曲柄连杆机构、配气机构、机体组、进排气系统、燃油系统、润滑系统、启动系统、冷却系统及点火系统等。内燃机原理的授课内容主要包括：内燃机的性能指标、内燃机的换气系统、燃料与燃烧、汽油机混合气的形成与燃烧、柴油机混合气的形成与燃烧以及内燃机特性等知识[3]。如果学生没有学过热力学知识，还要增加一些工程热力学的相关知识。因此，汽车构造2-1和内燃机原理都属于交叉学科，尤其是内燃机原理这门课程，交叉性更强一些。因此，教师在教学过程中如果采用传统的讲授方式，会导致学生对知识点理解困难，失去课程学习的积极性。因此，有必要采用新的授课方式，将这两门课很好地融合到一起。近年来，随着计算机硬件技术及仿真软件的发展与完善[3]，其可以更多地被应用到汽车构造2-1和内燃机原理的课程教学中来，实现课程教学的与时俱进[4]。

二、计算机仿真在汽车构造2-1和内燃机原理上的应用

汽车构造2-1和内燃机原理两门课程是汽车、内燃机相关专业的最基础的课程，其内容主要是内燃机相关的最基础的知识。因此，在汽车构造2-1和内燃机原理这两门课程内容的教学中，合理应用数值仿真能够提高两门课程的教学效果，很好地将两门课程衔接起来，使学生能够更好地理解内燃机的相关知识点，达到同时学会两门课程的目的。

内燃机一维GT-POWER软件是GT-SUITE系列软件中的一款主流。该软件是由美国的Gamma Technology公司开发完成的，主要涵盖了内燃机的机体、曲柄连杆机构、配气机构、进排气系统、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统及增压系统等，完全能够真实地模拟发动机的整个工作过程。GT-POWER作为一款内燃机的专业仿真计算软件，能够很好地模拟计算出各种类型发动机（直列型、V型、自由活塞等）的功率、扭矩、比油耗等参数，并可以对排放性能进行初步预测，为发动机的性能优化或改型提供方向，节省大量的试验工作。该软件专注于发动机性能仿真与优化，是行业领先的发动机仿真工具为全球发动机生产商及供应商所使用[4]。GT-POWER是基于一维气体动力学原理，在管路和其相关模块中以流动和传热理论为基础，在特殊模块中应用液体流动和传热能力分析理论。流动模型同时包括连续性方程、动量方程和能量方程以及气体状态方程等。该软件的建模平台如下图所示。

教师可以利用GT-POWER软件分别针对某款汽油发动机和柴油发动机搭建两款模型，通过模型的搭建，能够很好地显示出发动机各个零部件之间的衔接，通过运行搭建好的模型能够很好地对内燃机的性能进行分析。最终，通过该软件平台，教师可以将汽车构造2-1中的知识点和内燃机原理中的知识点衔接起来，同时讲授课程中的内容，最终将两门课程合到一起。这样做既节省了时间，也有效地利用了教学资源，使得学生不但能够学到汽车构造2-1中的内容，也能够对内燃机原理中的知识点有更深入的理解，同时还学习了GT-POWER仿真软件。例如：学生通过搭建GT-POWER仿真计算模型，能够更清楚地理解内燃机各个部件之间的连接。另外，将专业仿真引入这两门课的教学中后，任课教师对学生的考核方式也多样化了。比如任课教师可以要求学生通过建立模型，仿真、分析，最终通过个人或小组答辩的方式进行考核，其最终能够很好地考核学生的能力及他们是否学到了相关知识，这样对简单的以试卷考核为主的传统考核方式进行了改革，也促进了学生学习的积极性和紧迫感。通过运用该仿真软件，学生可以进行发动机定工况和变工况的仿真计算，可以对发动机的扭矩、功率、燃油消耗率以及HC、CO、NOx和碳烟的排放等性能参数进行仿真计算，可以对内燃机的气门升程曲线和气门正时进行优化分析，更好地理解内燃机的换气过程，也可以对内燃机的进排气管道进行设计和优化分析，也可以对内燃机的排气后处理中的催化反应进行分析，也可以对涡轮增压器的匹配和响应特性进行分析（包括旁通阀的设计），还可以对内燃机中的管路系统的温度、气缸部件进行热分析计算。最终，一门课程的开设获得了一举三得的好处。

另外，目前学生在上课过程中玩手机、看视频、说话、睡觉、打手机游戏、手机聊天等已经成为大学课堂上普遍存在的问题，在上课过程中授课教师也没有很多的时间去进行管理，这样不仅影响授课教师的教学进度，对喜爱听课学习的学生来说也会有影响，授课教师很难对其进行管理，这也是每位教师所面临的头疼问题。如何减少甚至杜绝这种现象的存在也是目前教学方法改革的目标之一。现在教师多数以投影仪和板书相结合的方法进行授课，投影仪的使用已经是很普遍的現象了，因此，如何利用教学硬件设备改进教学方法有着很重要的作用。教师可以通过投影仪与笔记本电脑相连接，根据每章的学习内容进行现场模型的搭建、运行、处理，以很好地调动学生的注意力和积极性。学生掌握GT-POWER软件掌握后，还可以为以后的毕业设计打下基础，为未来从事汽车相关的工作提供良好的竞争力。GT-POWER是专门为汽车及内燃机相关专业、行业开发的一款专业性很强的仿真软件，该软件不仅在科研方面，在教学方面同样发挥很好的作用。如何将软件更好地应用于课堂教学中来也是一项很大的挑战和尝试。因此，将汽车及内燃机专业最基础的两门课程，即汽车构造2-1和内燃机原理通过软件结合起来同时讲授还需要进一步探索，其探索结果对未来其他相关课程的教学改革也有着一定的借鉴作用。

三、结论

运用计算机专业仿真能够很好地弥补汽车构造2-1和内燃机原理两门课程在教学过程中所产生的问题，能够很好地将两门课程衔接到一起。专业仿真软件的应用，不但对教师的授课会产生帮助，而且对培养学生的学习能力起到很好的积极作用，从而使学生最终能够学到知识，学到能力。另外，通过专业仿真，学生能够学习最新的知识，比如目前内燃机的最新进展，达到与时俱进的效果。总之，通过计算机仿真软件GT-POWER将汽车构造2-1和内燃机原理两门课程的内容结合起来讲授是对目前教学方法的一次新的探索和尝试，探索结果对其他相关课程的教学方法改革也有着很好的借鉴作用。

参考文献：

[1]彭育辉.汽车构造课程教学改革的探索与实践[J].中国现代教育装备，2012（1）.

[2]王丹.发动机原理与汽车理论教学方法探讨[J].科技视界，2013（29）.

[3]辛喆.汽车拖拉机发动机原理[M].2版.北京：中国农业大学出版社，2015.

[4]甄旭东.计算机仿真技术在发动机原理教学中的应用与探讨[J].科技文汇（上旬刊），2016（9）.