过程考核在发动机原理本科教学当中的应用研究

田维 韩志强 吴学舜

摘要：发动机原理的课程体系庞大而复杂，主要涉及到热力学、传热学、力学、机械、材料及热处理和发动机构造课程等。单一的期末考试的考核方式难以对学生所学知识进行全面的考核。结合本门课程的教学目标和教学特点，提出了针对某些内容增加相应过程考核的考查方式，以全面考核和促进学生的知识掌握，并提升相应的分析问题解决问题的能力。课程全部的考核包括平时表现考核、大作业考核、期中考核和期末考核。在解决全过程考核所遇到的问题的基础上，过程考核有利于提升整体教学效果。

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.

關键词：发动机原理;课程体系;过程考核;教学效果

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

中图分类号：V231                                    文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）01-0241-03

0  引言

发动机原理是汽车发动机专业的核心专业课程之一，其主要讲授活塞式发动机的性能评价指标、发动机的进气组织、理论循环组织、缸内气流运动、燃烧理论基础知识、发动机的特性以及与车辆等的匹配。课程总体信息量大，涉及的知识面较广，如何使学生能够有效地掌握本门课程的重点是本门课程任课教师需要不断探索的问题。结合西华大学能源与动力工程汽车发动机专业的发动机原理本科教学，研究过程考核在本门课程教学当中的应用。

1  发动机原理的课程体系

通过对发动机原理这门课程的学习，就是要让学生在发动机构造学习的基础上，更进一步掌握发动机的工作原理，将所学的看得见的结构与看不见的原理联系起来，形成发动机的知识链。要求学生全面掌握发动机从进气、燃油喷射、混合气形成、混合气着火到发动机的性能指标输出及匹配的全部内容。课程本身涉及的相关内容较多，相关联的课程较多，主要包括：工程热力学、传热学、流体力学、发动机构造、发动机热负荷与热强度等课程。

1.1 热力学相关课程在发动机原理课程体系中的作用  活塞式发动机是一种典型的热力机械，因此热力学相关课程是发动机的理论根基。工程热力学从根本上阐述了发动机从化学能到热能再到机械能的整个能量转化和传递过程，提出了提高热功转化的基本原则和方法，阐明了活塞式发动机的理论热力学循环及量化的理论计算方法;通过热力学第二定律和卡诺循环及定理等指明了内燃机的能量转化和传递方向，并明确了内燃机可以达到的热效率边界和可能实现的途径。

传热学和发动机热负荷与热强度则是从热的传递的角度阐述了发动机在工作过程当中热所经过的历程，提出了发动机在实际工作时热的传递边界和发动机所能承受的热边界等，回答了发动机工作循环的最高压力边界、温度边界，由此对发动机的工作循环组织和发动机的设计提出了明确的界限;传热学也从能量的流向角度，回答了从燃料的化学能出发，经历了哪些过程而导致热未能完全用于发动机的对外做功，为提高废热利用率指出了可能的方向。

热力学相关课程是发动机的原理基础，是热功机械的立论之基，学好热力学相关课程是深刻理解发动机原理的必然需求。热力学相关课程在整个发动机原理课程体系当中是占有至关重要位置的，热力学相关课程的掌握程度直接影响了对后期原理相关内容的理解。

1.2 流体力学类课程在发动机原理课程体系中的作用  在活塞式发动机上，与流体相关的主要有冷却系统、润滑系统、燃油系统和进气系统及排气系统，从发动机原理这门课程的角度来讲，直接与流体力学这门课程密切相关的主要是燃油系统和进气系统及排气系统。发动机的进气系统主要是为了给发动机提供相应数量的空气，并且需要组织相应的气流运动以提高混合气的形成品质和加速燃烧。为了提高发动机的充量系数，使每一循环尽量的多进气，在发动机的进气及缸内气流运动的相关章节内会大量使用到流体力学的相关知识，尤其是局部节流损失和流程损失、缸内气流运动的组织相关内容。对于排气系统，降低排气系统的流动损失是减小发动机的强制排气损失的重要手段，尤其是在现代发动机上，由于各种复杂的后处理装置和消声装置的加入，使得排气系统的流场尤其复杂，因此如何利用好流体力学相关知识来减小排气系统的流动损失来提高发动机的效率是至关重要的。对于燃油系统而言，由于燃油是液体，而空气是气体，为了形成发动机的可燃混合气，燃油需要通过喷射形成燃油喷雾来加速气化，然后才能与空气进行混合而形成可燃混合气。因此燃油与空气的混合过程是典型的两相流过程，为了更好地理解混合气的形成，掌握流体力学相关知识是非常必要的，尤其是在进行更高层次的学习和研究时，混合气的形成对流体相关知识的需要更加迫切。另外，对于冷却系统和润滑系统，由于这两者的控制和研究相对粗放，因此对于流体相关的知识而言需求相对简单，只需要相对宏观的二维流体知识即可。因而，总体上来看，流体力学相关知识对于学习发动机原理这门课程来讲，是必须要掌握的。

1.3 发动机构造和机械类课程在发动机原理课程体系中的作用  发动机本身是一种热力动力机械，发动机本身就利用到了曲柄连杆滑块机构、凸轮机构、链传动等经典的机械结构，因此机械本身的知识对于学习发动机来讲是基本需求。发动机构造为本专业先修课程，发动机构造主要讲授发动机的结构组成和工作原理，发动机原理则是以示功图为主线讲授发动机工作过程及围绕工作的优化原理及方法。在学习发动机原理这门课程时，必然需要以典型的发动机构造为依托来阐述其基本的工作原理，这两门课程互为依托、循序渐进，是整个发动机专业的核心课程。

综上所述，可以看出整个发动机原理课程所涉及的知识面很广，体系复杂且庞大，如图1所示。整个发动机原理的课程体系内，每一部分的知识都有相对独立的课程，但是发动机原理与几者之间又有机不可简单分割，在学习过程中各部分的知识相互交叉。但是，体系内的每一部分课程都有其自己的考评体系，如果再通过发动机原理这门课程来再次考核，那就相对重复，但是不考核其与发动机的原理的关系又不能达到相应的考评需求。并且，要想通过一次短时间（两小时）的期末考试来全面检验学生的掌握情况难度颇大，同时也不利于突出发动机原理的主体特征。因此，为了全面促进学生掌握发动机原理相关知识，同时突出发动机原理这门课程自身的主体特征，通过课程的过程考核来考评和促进学生掌握全面知识，再通过基本考试来考核发动机原理的主体内容这种方式也就显得尤为必要了。

2  过程考核的形式、内容和评价方法

2.1 平时表现成绩  平时表现成绩按100分制打分，包括有平时出勤率、课后作业完成情况、课堂回答问题情况共三部分。平时出勤率和课后作业完成情况采用扣分制，即完成不好则扣分，若完成良好则不扣分;课堂回答问题采用加分制，即某同学课堂回答问题表现良好则直接加分，不参考课堂回答则不影响其平时成绩。因此，三部分的总分可表示为50∶50∶X，此处的X表示某同学课堂回答问题的附加得分。

平时成绩的考核由任课老师与助教共同完成。平时出勤率由助教进行统计，然后由任课教师根据出勤率统计结果进行扣分。出勤率扣分采用阶梯扣分制，即第一次未到扣5分，第二次未到扣10分，第三次未到扣15，依次类推。某一同学的出勤得分可用下列公式表示：

课堂回答问题情况实行加分制主要是为了鼓励同学们积极参与到课堂当中来，充分调动学生的主观能动性。课堂回答问题的加分也让部分同学可以弥补其他两项所造成的扣分。

平时成绩的得分为三部分得分的总和，但是总得分不得大于100分。平时成绩纳入考核主要是为了增加学生在教学过程当中的参与程度，使其能够全面学习本门课程的知识。

2.2 大作业考核  所谓大作业即是根据课堂情况布置给学生，需要学生在课外进行长时间的文献查阅、题目剖析、题目解答和答辩材料准备的综合性题目。此类作业不同于平常的课程设计和毕业设计题目，其工作量相较于这两类设计更小，所涉及的知识更集中，主要是为了巩固或者拓展某一方面的知识。这类作业通常都采用分组的方式来进行，同一小组的同学分工合作，利用一到两周的课外时间来完成。大作业最大的优势在于开放性，学生可以根据需求广泛的收集资料，与同学展开讨论，不拘泥与对知识的简单记忆和背诵，而是最大化的对所学知识的应用。大作业可以更大范圍地考查学生对所学知识的综合应用能力和对课外知识的拓展能力，促使学生将以前所学的力学知识、机械设计相关知识等等应用到发动机原理当中来，使其所学更贴近于以后的工作需要，并且可以通过团队合作提升学生的情商和团队精神等。同时，大作业可以避免因对过往知识的记忆问题导致无法完成课程本身的内容，导致对课程考核的失真。大作业的考核采用100分制，各项评分依据如表1所示。

2.3 期中考试

期中考试是为了检验学生前半个学期所学的知识而进行的一次考试，有利于学生比较正式地检验自己平时的学习水平，根据这个成绩，学生可以及时的调整学习心态和方法，更有效率的进行下一阶段的学习。

2.4 期末考试成绩

期末考试几乎是所有学校和学科都会采用的一种检验学生学习情况的考核方式，其主要目的有两个，一是考查学生对该门课程的重要知识点的掌握情况，二是促进学生去对所学进行复习，加深对所学知识的理解。所以，期末考试在大学教育过程当中有不可替代的作用。

根據上述分析，发动机原理这门课程的整个考核过程包括四部分的内容，根据各部分对学习的促进作用、工作量大小等，各部分在整个考核成绩当中的比重如表2所示。

3  过程考核遇到的问题与对策

过程考核的加入可以优化发动机原理的课程考核，促进本门课程的教学效果。但是，在实际操作过程当中也遇到一些问题。

3.1 出勤率“扰乱”课堂

通过出勤考核，提高了学生的到课率。虽然一部分学生迫于出勤率考核到了课堂但是在课堂上干一些与课堂无关的事情，甚至影响其他同学，这与提高学生的课堂参与程度相背离。对于这样的学生，老师应适当给予更多关注，增大对其的课堂提问频次。

3.2 大作业“吃大锅饭”

大作业采用了分组的形式，并且分组由学生自己去组队，老师只限制其最少人数和最大人数。分组完成的情况下，必然会存在其中部分学生会滥竽充数。为了解决这一问题，在对大作业进行检查的时候采取小组答辩的方式，针对每一位同学的分工进行对应考核，并针对分工进行适当的提问，根据其回答情况基于该小组的得分进行增减后的分值作为该同学的大作业得分。这样既有合作，又有分工，同一组同学的得分也有差别，可以在较大程度上避免“吃大锅饭”的问题。

4  结束语

发动机原理的课程体系庞大，知识面涉及很广，加入过程考核的方式让整个教学过程的可控度增加，有利于改善教学效果。过程考核让学生与老师，学生与学生之间可以进行有效的互动和交流，对于优秀的学生还可以进行充分的自我展示。大作业分组的方式可以培养学生的团队合作，也有利于提升同学们的领导组织力。在完成大作业的时候，让学生将以前学过的知识点充分利用起来，对所学知识进行了巩固，有利于提升整个大学的学习效果。全过程考核增加了学习竞争压力，激发了学习积极性使学生的学习目的更加明确，实践训练的效果更加突出。

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