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摘 要：分析了内燃机学实验教学的基本现状及存在问题，提出实验教学改革的若干思路和方法。实践证明，所进行的实验教学改革极大调动了学生的积极性，促进学生由被动完成实验变为主动学习，同时培养了学生独立解决问题的实践能力和创新精神，实验教学效果明显提高。
关键词：内燃机学；实验教学；改革
The experimental teaching reform and exploration of internal combustion engine
Zheng Jianming， Lu Xiaoming， Liu Changshou
Jimei university， Xiamen， 361021， China
Abstract： This paper analyzed the problems and disadvantages in the experimental teaching of internal combustion engine and puts forward a set of effective solutions and policies. Practice prove that the reform promote the students from passive experiments to active learning and then mobilize the enthusiasm of the students. The ability of problem—solving and creativity of students are also cultivated.
Key words： internal combustion engine； experimental teaching； reform
内燃机是集机、电、热于一体的精密热能动力机械，在历经一个多世纪的应用和研究之后，其发展远未达到顶峰，在动力性、经济性以及污染物控制等方面仍需不断改进[1]。然而，内燃机的工作过程、主要零部件结构、运动及其所受机械载荷与热负荷非常复杂，纯理论分析设计难于达到理想程度，系统深入的实验研究仍是提高内燃机技术水平和技术创新的重要途径。因此，内燃机工程无论是在理论研究，还是在设计制造、使用维护等方面，均是一种以实验为基础的发展中学科。实验在内燃机的发展过程中立下了汗马功劳，并将继续起重要的推动作用。这就要求内燃机工作者在掌握广博理论知识的同时，还应掌握科学的实验方法和实验技能，具备良好的动手能力和解决问题的创新能力。
内燃机学课程以汽车发动机为教学目标，是一门理论性、实践性及应用性均很强的本科专业课程，其教学质量直接影响到学生的专业基础知识。在“宽基础，薄专业”的改革背景下，课程的结构不断调整，“内燃机学”由原来的“内燃机原理与构造”和“内燃机设计”两门课程合并而成，学时也由原来的60+36压缩到56，且未单独开设实验课程[2]。然而，内燃机的结构抽象复杂，所涉及的理论众多，加上学时不断被压缩，导致在传统的教学工作中过分侧重理论教学，实验环节只起到验证、巩固和加深理论教学内容的作用。这极大挫伤了学生学习的积极性和主动性，严重制约学生动手能力的发展，更谈不上创新能力的培养。因此，“内燃机学”实验教学改革势在必行。
1 内燃机学实验教学现状
1.1 过分重视理论课教学
内燃机学课程内容涉及机械工程、工程热物理、电子工程、环境工程、化学工程等诸多领域，同时，内燃机零部件众多，结构复杂、抽象。对首次接触内燃机的学生来说，要在有限的学时内掌握内燃机的基本结构特点、工作原理及其相关设计要点，实属不易。在传统的教学过程中过分强调了教师的主导作用和理论教学，而忽略了内燃机实验的重要性，使实验教学环节受到挤压。
1.2 实验内容简单，缺乏新意
传统的计划性实验教学模式注重学生对基础理论知识的理解与巩固，实验内容过于简单，结果也在预料之中，缺乏新意，难以对学生产生足够的吸引力。另外，实验指导书详细介绍了实验的内容、方法与步骤，并在实验前由教师细致讲解，实验过程中所需的仪器和设备也均由实验室教师事先准备好，学生在实验过程中只需按部就班即可完成实验。这使得学生处于极为被动的地位，甚至有部分学生根本就不了解实验的目的与要求，仅仅把实验数据记录下来，知其然而不知其所以然，收获甚少。
1.3 缺乏完善的成绩考核体系
实验成绩根据实习表现和实验报告撰写情况综合评价得出。由于实验教学只是为了验证课堂教学的理论知识，实验结果分析过于简单，实验报告容易抄袭，加上学生人数众多，难免出现个别抄袭的学生成绩反而更高的情况，挫伤了部分学生的积极性。同时，实验隶属于内燃机学课程，实验成绩仅占课程考核的10%，对总成绩影响甚微，导致学生未能从思想上重视实验教学环节。
1.4 没有建立合理的实验室管理机制
实验室只在规定的时间内对规定实验项目的学生开放。学生无法在课余时间获得进入实验室进一步探索学习的机会，挫伤了学生的探究欲，制约了动手能力与创新能力的培养。
2 内燃机学实验教学改革
针对以上问题，我们从以下几个方面进行了内燃机学实验教学的改革与探索。
2.1 树立“实验与理论并重”的观念
鉴于该课程是一门以实验为基础的发展中学科，实践性很强，不管是教师还是学生，都应树立“实验与理论并重”的观念。“授人以鱼不如授人以渔”，为使学生掌握科学的实验方法和实验技能，突出实践性教学环节，课程有针对性地增加了实践教学内容以强化能力的培养。改革后，实践教学与理论教学的比重约为1：2。
在增加实验学时的同时，我们探索了以能力为基础的知识体系，采取了如下措施以防理论教学的弱化：（1）以“够用”为原则，充分应用现代化教学手段，在讲清典型内燃机结构原理及设计要点的同时，注重探讨当今内燃机发展的制约因素与瓶颈问题，引发学生思考。（2）坚持“课内指导和课外学习相结合”原则，要求学生通过图书、文献、网络等资源进一步了解内燃机的发展动向及新技术成果，并抽出时间讨论。这样在拓宽专业知识面的同时，极大地激发了学生的学习热情和探究欲。 2.2 保护并激发学生的探究欲
利用学生对内燃机实验台架、实验室仪器设备等事物的新奇感，结合日常使用汽车过程中所遇到的发动机相关实例，深入浅出地分析内燃机的工作情况及其对汽车使用的影响。同时，适时演示一些贴近生活且富有意义的实验（如多缸柴油机喷油均匀性、配气正时、点火提前角的调整实验等），以激发学生的求知欲和学习兴趣，使学生由被动学习变主动学习，进而认真对待实验。
2.3 发展多层次的实验教学
内燃机学是一门专业知识面广、学科交叉多、基础实验项目多的课程。实验内容的安排必须依据由浅入深、循序渐进的原则，以能力培养为主线，在学生掌握基本实验方法和仪器使用的基础上，增加综合性、研究性实验内容。为此，我们将内燃机实验划分为传统认知性、综合分析性和研究探索性三个层次。
传统认知性实验主要配合理论课程的学习，以传授知识为主。该层次实验促进了学生对所学知识的理解与巩固，更为重要的是通过实验手段使学生掌握正确的实验方法和仪器操作，培养初步的动手能力和实验技能。实验项目包括：发动机模型与实物现场教学，内燃机功率、油耗测试实验，排放测试实验，喷油泵喷油特性实验等。考虑到学生刚接触内燃机实验，而内燃机实验设备及相关测试仪器复杂，且实验过程中存在高速运转的机器、易燃易爆的燃油以及高温有毒的废气等不安全因素，该阶段仍然采用以教师为主体的传统实验教学模式。
综合分析性实验以课程的交叉内容为主，培养学生综合应用所学理论知识进行实验设计和实验分析的能力，实验内容主要包括：内燃机性能实验，涡轮增压器与发动机的匹配研究，高压油泵与柴油机的匹配研究，燃料对发动机工作性能的影响研究等。该层次实验由教师确定实验项目，而从实验的构思、方案的确定、实验的操作到数据的处理等均交由学生自己完成，教师在必要时给予一定的提示和指导。
研究探索性实验要求学生根据自己的兴趣爱好，在经过充分调研后，自行提出实验项目、基本思路及预期目标，然后通过与教师探讨的方式完善并最终确定实验方案。该层次实验改变“教师出题、学生解题”的传统实验模式，培养学生利用已掌握的知识探求新知并最终破解问题的实践能力和创新能力。实验内容以结合在研课题项目和学科领域前沿问题为主，实验过程中，由学生自己进行实验操作、数据处理并撰写实验总结报告，以培养学生的独立工作能力，并进一步提高其分析、解决问题的实践能力。已进行的实验项目有：乳化柴油燃烧的实验研究，生物柴油的燃烧研究，发动机排放控制研究等。
通过以上三个层次的实验教学，既锻炼了学生的动手实践能力和基本实验技能，又培养了学生的创新精神和独立解决问题的能力，并有利于将教学与科研有机结合。另外，还可适度开放实验室，鼓励学生在学有余力的情况下，参与教师的各类科研课题，利用课题研究式的实验项目，积累初步的科研经验。
2.4 改革实验教学考核办法
完善的实验成绩考评体系可对实验教学起到“指挥棒”作用。为凸显内燃机学实验教学的重要性，我们把实验所占课程成绩的比例从10%提高到30%。同时，改变仅凭一份实验报告给学生打分的方式，实验成绩由平时的预习准备与实验设计、实验技能与实验表现、实验结果与分析报告等综合评价而得。其中预习准备与实验设计占40%，实验技能与实验表现占20%，实验结果与分析报告占40%。另外，评价的主体不仅是教师，还包括学生自评和学生互评。
3 结束语
内燃机学实验教学改革极大调动了学生的积极性和探究欲，促进学生由被动完成实验变为主动学习，学生的自主性和主体地位得到进一步加强，实验教学效果明显提高。经过一年多的改革实践，内燃机学课程无论是在实验教学还是在理论教学方面都取得了长足的进步。
然而，一个人的专业素养、综合素质、实践能力、创新意识和创造能力，很难通过某一门课程来培养，必须在每一门课程的教学过程中有意识地渗透。希望学校能在以后的教学过程中，更加重视实验教学环节，加大对实验教学的投入力度。
参考文献
[1] 周龙保.内燃机学[M].北京：机械工业出版社，2009.
[2] 郑剑铭，陆小明，刘长寿，丁晓映.生本理念下内燃机学课程的教学改革[J].中国现代教育装备，2009（17）：80—82.
关键词：内燃机学；实验教学；改革
The experimental teaching reform and exploration of internal combustion engine
Zheng Jianming， Lu Xiaoming， Liu Changshou
Jimei university， Xiamen， 361021， China
Abstract： This paper analyzed the problems and disadvantages in the experimental teaching of internal combustion engine and puts forward a set of effective solutions and policies. Practice prove that the reform promote the students from passive experiments to active learning and then mobilize the enthusiasm of the students. The ability of problem—solving and creativity of students are also cultivated.
Key words： internal combustion engine； experimental teaching； reform
内燃机是集机、电、热于一体的精密热能动力机械，在历经一个多世纪的应用和研究之后，其发展远未达到顶峰，在动力性、经济性以及污染物控制等方面仍需不断改进[1]。然而，内燃机的工作过程、主要零部件结构、运动及其所受机械载荷与热负荷非常复杂，纯理论分析设计难于达到理想程度，系统深入的实验研究仍是提高内燃机技术水平和技术创新的重要途径。因此，内燃机工程无论是在理论研究，还是在设计制造、使用维护等方面，均是一种以实验为基础的发展中学科。实验在内燃机的发展过程中立下了汗马功劳，并将继续起重要的推动作用。这就要求内燃机工作者在掌握广博理论知识的同时，还应掌握科学的实验方法和实验技能，具备良好的动手能力和解决问题的创新能力。
内燃机学课程以汽车发动机为教学目标，是一门理论性、实践性及应用性均很强的本科专业课程，其教学质量直接影响到学生的专业基础知识。在“宽基础，薄专业”的改革背景下，课程的结构不断调整，“内燃机学”由原来的“内燃机原理与构造”和“内燃机设计”两门课程合并而成，学时也由原来的60+36压缩到56，且未单独开设实验课程[2]。然而，内燃机的结构抽象复杂，所涉及的理论众多，加上学时不断被压缩，导致在传统的教学工作中过分侧重理论教学，实验环节只起到验证、巩固和加深理论教学内容的作用。这极大挫伤了学生学习的积极性和主动性，严重制约学生动手能力的发展，更谈不上创新能力的培养。因此，“内燃机学”实验教学改革势在必行。
1 内燃机学实验教学现状
1.1 过分重视理论课教学
内燃机学课程内容涉及机械工程、工程热物理、电子工程、环境工程、化学工程等诸多领域，同时，内燃机零部件众多，结构复杂、抽象。对首次接触内燃机的学生来说，要在有限的学时内掌握内燃机的基本结构特点、工作原理及其相关设计要点，实属不易。在传统的教学过程中过分强调了教师的主导作用和理论教学，而忽略了内燃机实验的重要性，使实验教学环节受到挤压。
1.2 实验内容简单，缺乏新意
传统的计划性实验教学模式注重学生对基础理论知识的理解与巩固，实验内容过于简单，结果也在预料之中，缺乏新意，难以对学生产生足够的吸引力。另外，实验指导书详细介绍了实验的内容、方法与步骤，并在实验前由教师细致讲解，实验过程中所需的仪器和设备也均由实验室教师事先准备好，学生在实验过程中只需按部就班即可完成实验。这使得学生处于极为被动的地位，甚至有部分学生根本就不了解实验的目的与要求，仅仅把实验数据记录下来，知其然而不知其所以然，收获甚少。
1.3 缺乏完善的成绩考核体系
实验成绩根据实习表现和实验报告撰写情况综合评价得出。由于实验教学只是为了验证课堂教学的理论知识，实验结果分析过于简单，实验报告容易抄袭，加上学生人数众多，难免出现个别抄袭的学生成绩反而更高的情况，挫伤了部分学生的积极性。同时，实验隶属于内燃机学课程，实验成绩仅占课程考核的10%，对总成绩影响甚微，导致学生未能从思想上重视实验教学环节。
1.4 没有建立合理的实验室管理机制
实验室只在规定的时间内对规定实验项目的学生开放。学生无法在课余时间获得进入实验室进一步探索学习的机会，挫伤了学生的探究欲，制约了动手能力与创新能力的培养。
2 内燃机学实验教学改革
针对以上问题，我们从以下几个方面进行了内燃机学实验教学的改革与探索。
2.1 树立“实验与理论并重”的观念
鉴于该课程是一门以实验为基础的发展中学科，实践性很强，不管是教师还是学生，都应树立“实验与理论并重”的观念。“授人以鱼不如授人以渔”，为使学生掌握科学的实验方法和实验技能，突出实践性教学环节，课程有针对性地增加了实践教学内容以强化能力的培养。改革后，实践教学与理论教学的比重约为1：2。
在增加实验学时的同时，我们探索了以能力为基础的知识体系，采取了如下措施以防理论教学的弱化：（1）以“够用”为原则，充分应用现代化教学手段，在讲清典型内燃机结构原理及设计要点的同时，注重探讨当今内燃机发展的制约因素与瓶颈问题，引发学生思考。（2）坚持“课内指导和课外学习相结合”原则，要求学生通过图书、文献、网络等资源进一步了解内燃机的发展动向及新技术成果，并抽出时间讨论。这样在拓宽专业知识面的同时，极大地激发了学生的学习热情和探究欲。 2.2 保护并激发学生的探究欲
利用学生对内燃机实验台架、实验室仪器设备等事物的新奇感，结合日常使用汽车过程中所遇到的发动机相关实例，深入浅出地分析内燃机的工作情况及其对汽车使用的影响。同时，适时演示一些贴近生活且富有意义的实验（如多缸柴油机喷油均匀性、配气正时、点火提前角的调整实验等），以激发学生的求知欲和学习兴趣，使学生由被动学习变主动学习，进而认真对待实验。
2.3 发展多层次的实验教学
内燃机学是一门专业知识面广、学科交叉多、基础实验项目多的课程。实验内容的安排必须依据由浅入深、循序渐进的原则，以能力培养为主线，在学生掌握基本实验方法和仪器使用的基础上，增加综合性、研究性实验内容。为此，我们将内燃机实验划分为传统认知性、综合分析性和研究探索性三个层次。
传统认知性实验主要配合理论课程的学习，以传授知识为主。该层次实验促进了学生对所学知识的理解与巩固，更为重要的是通过实验手段使学生掌握正确的实验方法和仪器操作，培养初步的动手能力和实验技能。实验项目包括：发动机模型与实物现场教学，内燃机功率、油耗测试实验，排放测试实验，喷油泵喷油特性实验等。考虑到学生刚接触内燃机实验，而内燃机实验设备及相关测试仪器复杂，且实验过程中存在高速运转的机器、易燃易爆的燃油以及高温有毒的废气等不安全因素，该阶段仍然采用以教师为主体的传统实验教学模式。
综合分析性实验以课程的交叉内容为主，培养学生综合应用所学理论知识进行实验设计和实验分析的能力，实验内容主要包括：内燃机性能实验，涡轮增压器与发动机的匹配研究，高压油泵与柴油机的匹配研究，燃料对发动机工作性能的影响研究等。该层次实验由教师确定实验项目，而从实验的构思、方案的确定、实验的操作到数据的处理等均交由学生自己完成，教师在必要时给予一定的提示和指导。
研究探索性实验要求学生根据自己的兴趣爱好，在经过充分调研后，自行提出实验项目、基本思路及预期目标，然后通过与教师探讨的方式完善并最终确定实验方案。该层次实验改变“教师出题、学生解题”的传统实验模式，培养学生利用已掌握的知识探求新知并最终破解问题的实践能力和创新能力。实验内容以结合在研课题项目和学科领域前沿问题为主，实验过程中，由学生自己进行实验操作、数据处理并撰写实验总结报告，以培养学生的独立工作能力，并进一步提高其分析、解决问题的实践能力。已进行的实验项目有：乳化柴油燃烧的实验研究，生物柴油的燃烧研究，发动机排放控制研究等。
通过以上三个层次的实验教学，既锻炼了学生的动手实践能力和基本实验技能，又培养了学生的创新精神和独立解决问题的能力，并有利于将教学与科研有机结合。另外，还可适度开放实验室，鼓励学生在学有余力的情况下，参与教师的各类科研课题，利用课题研究式的实验项目，积累初步的科研经验。
2.4 改革实验教学考核办法
完善的实验成绩考评体系可对实验教学起到“指挥棒”作用。为凸显内燃机学实验教学的重要性，我们把实验所占课程成绩的比例从10%提高到30%。同时，改变仅凭一份实验报告给学生打分的方式，实验成绩由平时的预习准备与实验设计、实验技能与实验表现、实验结果与分析报告等综合评价而得。其中预习准备与实验设计占40%，实验技能与实验表现占20%，实验结果与分析报告占40%。另外，评价的主体不仅是教师，还包括学生自评和学生互评。
3 结束语
内燃机学实验教学改革极大调动了学生的积极性和探究欲，促进学生由被动完成实验变为主动学习，学生的自主性和主体地位得到进一步加强，实验教学效果明显提高。经过一年多的改革实践，内燃机学课程无论是在实验教学还是在理论教学方面都取得了长足的进步。
然而，一个人的专业素养、综合素质、实践能力、创新意识和创造能力，很难通过某一门课程来培养，必须在每一门课程的教学过程中有意识地渗透。希望学校能在以后的教学过程中，更加重视实验教学环节，加大对实验教学的投入力度。
参考文献
[1] 周龙保.内燃机学[M].北京：机械工业出版社，2009.
[2] 郑剑铭，陆小明，刘长寿，丁晓映.生本理念下内燃机学课程的教学改革[J].中国现代教育装备，2009（17）：80—82.