《发动机故障诊断技术》创新教学的探讨研究

河北农业大学机电工程学院 王孟博 赵晓顺 于华丽 王雅雅 高波

随着我国发动机保有量的急剧上升，发动机检测与维修人员的数量及质量越来越满足不了市场的需求，这就增加了高校培养数量多、质量高的相关技术人员的难度。而如何将“发动机故障诊断技术”这门课程与教学实践很好地结合起来，使学生顺利走向社会，在较短时间内融入发动机运用与能源动力领域中成为关键。

该课程是发动机运用科学的一个重要组成部分，也是发动机运用工程专科教育的主干专业课。通过对该课程的学习，学生掌握了在发动机不解体条件下，运用发动机诊断与检测的基础知识、基本理论、基本方法和基本技能确定发动机技术状况，查明发动机故障或隐患，为发动机继续运行或维修提供可靠依据。

本文就目前各高校普遍存在学生群体大、教学资源少的矛盾，提出了在现有各高校的教学资源设备的基础上，将虚拟仪器和网络技术运用在教学实践中的教学模式。这种教学模式不仅可以解决这种矛盾，减少教学设备重复投资，还可以调动学生学习的积极性，强化他们的实际动手能力，使其具有丰富的理论基础和灵活的实践应用能力。

1 课程教学改革的背景及教学中的问题

该课程以先修课程“发动机构造”为基础，目标是使学生掌握发动机及电器设备的结构组成与工作原理，并在此基础上进一步运用不解体检测与诊断理论、知识与方法对发动机进行诊断与维修，同时为后续相关课程的学习及未来的实际工作提供背景知识。所以该课程涉及整个发动机及电器领域的相关知识，综合性非常强。

由于该课程属于关键课程，内容较多，且涉及的学生多，所以在实际教学中存在一些问题，如如何调动学生的积极性，培养其独立思考问题的能力？如何利用好多媒体课件？在实践教学环节中存在学生多、设备少的矛盾等。

2 教学改革的措施

针对以上教学中存在的问题，为了进一步增强教学效果以提高教学质量，本文提出了一系列针对该课程教学改革的措施。基本思想就是把理论教学、多媒体教学、实物实践教学和网络化虚拟实验室教学融合在一起，为社会培养出高素质、高技能的人才，即以课堂理论教学分析检测与诊断基本原理和方法步骤；用多媒体教学讲授发动机各部分结构组成和模拟运动分析，观察检测与诊断过程操作；利用实物实践教学讲授各零部件的安装、检查和调整，实施具体检测与诊断项目，锻炼学生的动手能力；利用虚拟仪器技术代替传统昂贵的硬件设备的投资，缓解高校设备少的压力，增加了学生动手的机会[1]。

2.1 提高课堂教学效果

高校课堂教学是影响教学效果的主要因素，如何提高课堂教学效果是每个高校教师不断研究和解决的问题，其中提高教师业务素质是提高课堂教学效果的关键。本文就个人教学心得，结合该课程的特点及性质，总结出以下几点内容[2]。

（1）对学生态度要好，使师生关系融洽、亲密，对“发动机故障诊断技术”有很高的热情，而且平时科研也尽量围绕这个科目的范畴去做，把科研成果融入讲课中。

（2）适当地变换教学方式，该进行课堂讨论的就要组织课堂讨论。只有掌控好教学节奏，方能提高课堂教学效果。

（3）通过拓展课外知识（如，发动机发展新技术、发动机检测与诊断案例等）来开阔学生眼界，激发学生的学习兴趣。

（4）增加互动环节，培养学生独立思考的能力。

2.2 多媒体课件

在当今，新型发动机技术发展非常快，并且逐渐得到应用和发展，但由于资金和教学条件所限，一般学校的实验室很难充分购置新技术的发动机整机及零部件实物。所以，在实际教学过程主要以插图、模型等进行讲解，教师工作量大，学生感到抽象、乏味、复杂而难于接受与理解。为使课程通俗易懂、形象生动、富有趣味性，增强学生的兴趣，调动学生的积极性，利用Authorware开发的CAI 课件被引入了多媒体教学当中。并且在这种新型的教学方式中，又结合了发动机相关视频录像和高效的超文本检索技术，解决了传统教学手段难以描述和缺乏直观性的缺点，同时，利用高效的超媒体检索手段,学生对专业术语、概念和结构工作原理、工作过程的检索更加得心应手，有利于学生自学，还有利于其了解发动机技术前沿的新成果，开阔了学生的眼界[3]。

该课件已经过两届学生试用，得到了学生和老师们的一致认同。课件中丰富的色彩，简明的概念，灵活、快捷的操作方式刺激了学生的感官，交互性的学习方式激发了他们的学习兴趣，学习效率明显提高。

2.3 与职业教育模式的结合

从课堂讲授可以看出来，该课程多年来一直采用传统的“课堂+书本”的学科教学模式，更多地注重理论知识的传授，忽视了动手操作能力的培养。该课程是一门实践性非常强的专业基础课，传统的学科型教育模式已不能适应适用型、技能型人才的培养要求。

CBE（Competency-Based Education）教学模式是一种以培养职业能力为出发点的职业教育模式，CBE 的主要特点完全符合我国高等教育事业发展的目标。将CBE 与高等教育有机结合可以弥补传统教学模式的诸多不足，如传统教学模式中，学生被动通过教师的课堂教学及相应的实训环节学习和锻炼职业能力和职业技能，教学过程不是学生积极、主动学习，依然是一个灌输过程；高等教育中理论知识“必需”“够用”的问题在传统教学模式中不能得到解决；传统的教学模式不能解决师生教与学的矛盾问题等[4-7]。

近几年的教学实践表明，CBE 教学模式对提高教学水平和教学质量，培养适合社会需要的技能型人才具有很好的借鉴作用。它突破了传统的以学科为本位的教育模式，让知识学习和技能培训更贴近生产实际，缩短了教育与就业的距离，可以提升高校在办学中的竞争力和适应力。

2.4 实践教学改革

目前，我国高校普遍存在扩招现象，学生量大，而现有高校的教学资源与硬件设备却远远跟不上学生人数的增长，目前常规实训实习的现状早已落后于现代科技与互联网时代的发展，仪器设备更新速度缓慢。目前单一的演示性、验证性、参观性的实验项目是实训实习内容的主导，这是在高校实践性环节中一道难以逾越的鸿沟，严重制约着理论联系实际的教学拓展和实践教学质量的提高。这就给实践教学带来了巨大的困难，大大削弱了学生的动手能力。“发动机故障诊断技术”这门课程的实践教学充分说明了这一点，车辆、能动等专业已成为当今国内的热门专业，各高校的招收学生量大，而应用于发动机检测与故障诊断的教学设备非常昂贵。所以寻找一条有效的途径作为高校传统实验实训必要的补充，是当前高校实践教学研究所面临的挑战。

虚拟仪器技术与网络技术的出现，为解决这一难题提供了条件。虚拟实验是指通过计算机软件采用虚拟现实、虚拟仪器等一系列技术实现实验环境的虚拟化，用可视化软件虚拟发动机检测与诊断设备，学生仿佛置身真实的实验室，实验效果基本等价于在真实环境中所取得的效果。虚拟仪器技术减少了发动机检测设备的投资，降低了实验室成本。远程网络虚拟实验为教学方式的多样化提供了一条可行的道路，在某些方面克服了由于实验设备数量少或价格昂贵不便随意使用而带来的使用和维护上的困难，学生可在任何时间、任何地点，方便地做各种实验[8]。所以网络化技术可以实现各高校间的资源共享，降低了发动机检测设备的投资。

总之,网络化虚拟仪器技术运用于各门课程的实践教学中，将给传统的实践教学注入新的活力。它不仅可更新实验设备，降低实验仪器费用，还可减少实验测量中的人为误差，提高实际测量的准确度，实验效率较高。此外，在激发学生自主学习的积极性，增加单位时间的实验内容，提高学生动手能力和创新意识等方面也收到了良好的效果，为实践教学提供了全新的教学手段，成为传统实践教学的重要补充。

3 结语

本文针对“发动机故障诊断技术”课程教学中遇到的问题，提出了如何提高课堂教学效果，多媒体课件的制作及其运用，以及将高等教育与职业教育相结合，网络化虚拟仪器技术与教学实践环节相融合的方法。这些方法及措施不仅适用于该课程，而且可以推广到其他实践性比较强的课程及实践教学中。