基于大學(xué)生方程式汽車大賽的人才培養(yǎng)新模式初探

梁毅 陳元華 王國富

【摘要】針對(duì)傳統(tǒng)教育的模式很難培養(yǎng)跨學(xué)科多專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手和創(chuàng)新能力的問題，文章提出了以中國大學(xué)生方程式汽車大賽為平臺(tái)，以設(shè)計(jì)、制作賽車為載體，創(chuàng)新實(shí)踐教育人才培養(yǎng)的新模式，以提高學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力。實(shí)踐證明，這種模式可以滿足高校培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的要求。

【關(guān)鍵詞】大學(xué)生方程式汽車大賽;工程實(shí)踐;創(chuàng)新實(shí)踐教育;人才培養(yǎng)模式

【基金項(xiàng)目】桂林航天工業(yè)學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目（2016JA03）。

多年的實(shí)踐證明，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育已經(jīng)成為中國高等院校人才培養(yǎng)的一條重要途徑[1-3]。大學(xué)生是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的實(shí)施主體，也是當(dāng)前萬眾創(chuàng)業(yè)熱潮的中堅(jiān)力量，大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)若能把科技成果與社會(huì)的實(shí)際需求更好地貼近、結(jié)合，走上創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)創(chuàng)業(yè)的道路，科技成果就可以更加順利地轉(zhuǎn)化并應(yīng)用于解決工程實(shí)際問題[4]。高等學(xué)校的主要任務(wù)是培養(yǎng)高層次人才，為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供原動(dòng)力，因此高等教育應(yīng)該把教學(xué)活動(dòng)的內(nèi)容與社會(huì)發(fā)展中的實(shí)際需求更好地對(duì)接起來。為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要，高等院校近年來開展了各種各樣的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育來滿足社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型高質(zhì)量人才的需求，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育活動(dòng)在高等院校的人才培養(yǎng)模式中占據(jù)著越來越重要的地位。

傳統(tǒng)的高校教學(xué)模式一般采用的是理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔，理論課和實(shí)驗(yàn)課教材大都使用出版多年的經(jīng)典教材，內(nèi)容很少包含當(dāng)前汽車行業(yè)的最新技術(shù)。而且實(shí)驗(yàn)課由教師進(jìn)行演示或由學(xué)生按照課程預(yù)定好的流程完成，學(xué)生的實(shí)踐能力很難得到提升，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)更是無從談起[5]。由于傳統(tǒng)教育的模式在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手和創(chuàng)新能力等方面存在不足，桂林航天工業(yè)學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院在理論教學(xué)之外大力發(fā)展了多個(gè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺(tái)，其中就包括中國大學(xué)生方程式汽車大賽這個(gè)平臺(tái)，該項(xiàng)目每年可培養(yǎng)近百名跨學(xué)科多專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力[6]。

中國大學(xué)生方程式汽車大賽（簡稱FSC）是一項(xiàng)由高等院校在校大學(xué)生組隊(duì)參加的汽車設(shè)計(jì)、制造和營銷的全國性比賽。按照比賽規(guī)則要求，每年每支在校大學(xué)生隊(duì)伍需要用半年左右的時(shí)間設(shè)計(jì)并制造出一輛電機(jī)驅(qū)動(dòng)或者汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的方程式賽車，根據(jù)比賽規(guī)則進(jìn)行比賽，然后打分評(píng)定出各支隊(duì)伍設(shè)計(jì)的賽車在設(shè)計(jì)報(bào)告、成本報(bào)告、營銷推廣方案和動(dòng)態(tài)實(shí)車比賽等方面成績的排名[7]。在為期半年的比賽準(zhǔn)備階段，一支車隊(duì)相當(dāng)于一個(gè)汽車公司，車隊(duì)的運(yùn)營方式也參照汽車公司完成。這其中包括各類營銷推廣方案的策劃、人員招募、項(xiàng)目管理、零部件方案以及整車方案的評(píng)審，通用零部件的采購，專用零部件的設(shè)計(jì)、優(yōu)化、校核、驗(yàn)證及加工，然后按期完成整輛賽車裝配與調(diào)試、設(shè)計(jì)，成本和營銷報(bào)告的撰寫及訓(xùn)練，最后攜帶賽車、靜態(tài)比賽材料奔赴指定賽場(chǎng)參加賽車的動(dòng)態(tài)項(xiàng)目比賽和各類靜態(tài)項(xiàng)目報(bào)告的答辯比賽[8]。車隊(duì)學(xué)生通過參與該項(xiàng)目可以作為一名實(shí)施者全方位地了解并參與一家中小型企業(yè)的運(yùn)營模式，在各自負(fù)責(zé)的方向上得到貼合實(shí)際的訓(xùn)練，了解企業(yè)中各個(gè)部門的運(yùn)作方式，在提高各自解決問題能力和協(xié)調(diào)管理能力的同時(shí)，也為以后的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)積累了經(jīng)驗(yàn)，為未來的發(fā)展方向明確了努力的目標(biāo)[6]。

以中國大學(xué)生方程式汽車大賽為平臺(tái)，學(xué)生可以得到系統(tǒng)且接近社會(huì)實(shí)際的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。每一屆的車隊(duì)模擬著一個(gè)個(gè)小型設(shè)計(jì)制造性質(zhì)的汽車生產(chǎn)企業(yè)，以賽車上市為目標(biāo)，參賽的學(xué)生經(jīng)歷了一次完整的項(xiàng)目實(shí)施過程，學(xué)生對(duì)賽車的設(shè)計(jì)制造營銷推廣過程產(chǎn)生直觀認(rèn)識(shí)[6]。

學(xué)生在平時(shí)的理論課程中學(xué)習(xí)了關(guān)于各系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)、3D數(shù)模模型建立、2D圖紙繪制和汽車各系統(tǒng)理論等專業(yè)知識(shí)，在參加車隊(duì)的賽車設(shè)計(jì)、制造過程中就可以把所學(xué)到的知識(shí)串聯(lián)起來運(yùn)用到其中，并能了解到汽車前沿技術(shù)，既鞏固了理論性的專業(yè)知識(shí)，也鍛煉了工程實(shí)際問題總結(jié)、實(shí)際動(dòng)手與團(tuán)隊(duì)成員協(xié)作解決問題的能力，為培養(yǎng)高層次高素質(zhì)人才創(chuàng)造了條件。

一、項(xiàng)目實(shí)施過程

下面以桂林航天工業(yè)學(xué)院的航V車隊(duì)為例，說明以中國大學(xué)生方程式汽車大賽為平臺(tái)的車隊(duì)在各個(gè)環(huán)節(jié)培養(yǎng)人才的情況。

（一）人員構(gòu)成

以該校車輛工程專業(yè)的學(xué)生為主，在招收相關(guān)專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)上，于2015年成立了桂林航天工業(yè)學(xué)院航V車隊(duì)，由車隊(duì)成員以及指導(dǎo)老師共同推選具有一定組織能力的學(xué)生擔(dān)任隊(duì)長、副隊(duì)長、技術(shù)總監(jiān)、經(jīng)理等管理職務(wù)，然后由管理職務(wù)人員組織帶領(lǐng)車隊(duì)開展工作。車隊(duì)由運(yùn)營組、發(fā)動(dòng)機(jī)組、電控制、電池組、整控組、傳動(dòng)組、車身組、車架組、懸架組、轉(zhuǎn)向組和制動(dòng)組共11個(gè)組別組成，其中由運(yùn)營組完成運(yùn)營宣傳資料制作和商業(yè)營銷方案，其余各組分別完成賽車相應(yīng)零部件的3D數(shù)模設(shè)計(jì)、2D圖紙繪制和加工制作，然后共同完成賽車的裝配、調(diào)試工作。

（二）人員的培訓(xùn)與傳承

剛進(jìn)入車隊(duì)時(shí)主要是在校一年級(jí)、二年級(jí)的學(xué)生，很多學(xué)生還沒有學(xué)習(xí)專業(yè)課程，甚至對(duì)汽車構(gòu)造都沒有概念。車隊(duì)每年招募新成員過后，定期舉辦基本的科普性講座，主要由大三、大四的老隊(duì)員對(duì)新成員的認(rèn)知層面進(jìn)行指導(dǎo)，在進(jìn)入車隊(duì)積累一定的基礎(chǔ)知識(shí)后，在上一年度的比賽完畢時(shí)，車隊(duì)就邀請(qǐng)各個(gè)系統(tǒng)相關(guān)的多名專業(yè)課教師為學(xué)生系統(tǒng)地講解汽車各個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試等知識(shí)，主要是把理論課上所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)串聯(lián)起來并應(yīng)用于實(shí)踐工作中。此外拓展了很多課堂上沒有的而在工程實(shí)踐中又會(huì)應(yīng)用的專業(yè)知識(shí)。例如在賽車零部件設(shè)計(jì)完成后需要通過仿真模擬軟件對(duì)零部件進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核，車隊(duì)邀請(qǐng)專業(yè)教師在專門的電教室進(jìn)行ANSYS培訓(xùn)甚至派部分隊(duì)員代表去參加汽車大賽組委會(huì)組織的ANSYS培訓(xùn)。

（三）賽車總布置和零部件設(shè)計(jì)

車隊(duì)學(xué)生在入隊(duì)的培訓(xùn)過后對(duì)汽車構(gòu)造有了一定的認(rèn)識(shí)，新賽季開始時(shí)在老隊(duì)員帶領(lǐng)下制定本賽季該組的工作計(jì)劃，并分配好各自承擔(dān)的任務(wù)。老隊(duì)員主要承擔(dān)總體布置設(shè)計(jì)，進(jìn)隊(duì)未到一年的新隊(duì)員只能輔助老隊(duì)員進(jìn)行一些重要程度并不太高的零部件設(shè)計(jì)。首先是概念設(shè)計(jì)階段，各組學(xué)生按照比賽規(guī)則確定本賽季賽車的軸距、輪距、最小離地間隙等主要參數(shù)。其次是性能開發(fā)階段，在確定賽車的各項(xiàng)性能指標(biāo)后，再確定發(fā)動(dòng)機(jī)、差速器、輪胎、控制器等零部件的選型和實(shí)施采購。同時(shí)做好賽季預(yù)算，在預(yù)定的成本下按期推出該賽季的賽車，盡可能地模擬汽車企業(yè)的運(yùn)行思路。

（四）零部件的設(shè)計(jì)和制造

賽車除了發(fā)動(dòng)機(jī)、差速器、輪胎和控制器等外購件，還有大量的自制件，自制件主要分布在車架、車身、發(fā)動(dòng)機(jī)附件等系統(tǒng)中。

發(fā)動(dòng)機(jī)組學(xué)生按照賽事規(guī)則對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣系統(tǒng)進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，使用三維建模UG軟件進(jìn)行3D數(shù)模的建立，使用一維GT power和三維Fluent仿真軟件完成了流場(chǎng)的校核，然后采用3D打印技術(shù)對(duì)進(jìn)氣管路進(jìn)行加工，完成進(jìn)排氣管道的加工后安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)試出最佳點(diǎn)火角和噴油量。

車架組學(xué)生按照賽事規(guī)則對(duì)車架進(jìn)行設(shè)計(jì)，從性價(jià)比、輕量化等方面考慮選用多種壁厚的AISI4130無縫鋼管，由于賽車隊(duì)車架的強(qiáng)度、剛度要求較高，因此學(xué)生又使用ANSYS對(duì)車架的剛度、強(qiáng)度進(jìn)行校核，合格后再繪制2D加工圖紙，最后通過激光水平儀配合夾具進(jìn)行高精度的定位后自主焊接車架。

車身組學(xué)生對(duì)車身外形、前翼尾翼以及座椅進(jìn)行了設(shè)計(jì)，繪制車身的設(shè)計(jì)圖，然后采用獨(dú)立自主的加工方式完成車身加工、噴涂。

（五）賽車裝配與調(diào)試

當(dāng)采購件和自制件到貨后，學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)出來的3D數(shù)模把零部件裝配好，就下地測(cè)試制動(dòng)性能、發(fā)動(dòng)機(jī)性能、懸架性能等。

（六）參賽成績

基于桂林航天工業(yè)學(xué)院航V車隊(duì)2015開始建隊(duì)兩年的積累，在2017賽季學(xué)生用自己動(dòng)手設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試的賽車參加了中國大學(xué)生方程式汽車大賽，賽車的設(shè)計(jì)效果、制作水平和比賽成績都較2016年有明顯提高。比賽總成績、四項(xiàng)動(dòng)態(tài)比賽（耐久賽、高速避障、直線加速、8字繞環(huán)）和三項(xiàng)靜態(tài)比賽（成本分析報(bào)告、技術(shù)報(bào)告、營銷報(bào)告）結(jié)果均有明顯進(jìn)步。在油車的83支隊(duì)伍中，動(dòng)態(tài)耐久賽獲得第3名，總成績排第8名，并獲得了大賽一等獎(jiǎng)。2018賽季，航V車隊(duì)學(xué)生借鑒多年的燃油車設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn)把電動(dòng)方程式賽車開發(fā)出來并首次注冊(cè)參加中國大學(xué)生電動(dòng)方程式大賽，拿到了第11名，證明在該平臺(tái)上參加訓(xùn)練的學(xué)生具有極大的潛力可以做好類似的工作。

二、人才培養(yǎng)成果

首先，學(xué)生通過完成賽車零部件的設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了使用3D建模軟件完成零部件的設(shè)計(jì)和基本的力學(xué)分析軟件完成零部件的校核工作，能夠繪制達(dá)到加工標(biāo)準(zhǔn)的2D圖紙。通過賽車零部件的加工制造，學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力得到了訓(xùn)練。學(xué)生在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過程中運(yùn)用理論知識(shí)分析解決工程實(shí)際問題的能力有較顯著的提高，同時(shí)也強(qiáng)化了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，為他們畢業(yè)后的職業(yè)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

經(jīng)過四年的實(shí)踐，桂林航天工業(yè)學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育取得了很大進(jìn)展。以航V車隊(duì)為代表，在2017年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目中，航V車隊(duì)申請(qǐng)項(xiàng)目為9項(xiàng)，獲得自治區(qū)級(jí)為3項(xiàng);在2018年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目中，航V車隊(duì)申請(qǐng)并立項(xiàng)的有11項(xiàng)，其中3項(xiàng)為國家級(jí)、8項(xiàng)為自治區(qū)級(jí)。2013級(jí)航V車隊(duì)的參賽隊(duì)員中考研錄取成功率占院系的33%，2014級(jí)航V車隊(duì)的參賽隊(duì)員中考研錄取成功率占院系的50%，部分考取了重慶大學(xué)和武漢理工大學(xué)等院校。在2013、2014級(jí)航V車隊(duì)的畢業(yè)生中，就業(yè)率為100%，有多人在廣西玉柴動(dòng)力股份有限公司、成都西汽研發(fā)車輛技術(shù)開發(fā)有限公司、深圳市比克動(dòng)力電池有限公司、廣西艾盛創(chuàng)制科技有限公司等多個(gè)汽車設(shè)計(jì)公司就職。

三、結(jié)語

桂林航天工業(yè)學(xué)院航V車隊(duì)經(jīng)過四年的積累，在車輛工程與汽車服務(wù)工程等專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)中做出了巨大的貢獻(xiàn)。經(jīng)過賽車的設(shè)計(jì)、制作、營銷與推廣團(tuán)隊(duì)四個(gè)賽季，學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力、解決工程問題能力、組織協(xié)調(diào)能力等得到了完善和鍛煉。在畢業(yè)生中對(duì)比了參加過方程式賽車的學(xué)生和沒有參加過車隊(duì)的學(xué)生，無論是本科畢業(yè)后直接進(jìn)入企業(yè)工作還是進(jìn)行研究生深造，在工程能力和工程思維上，前者都有明顯優(yōu)勢(shì)。從畢業(yè)生的論文質(zhì)量看，前者可以完成更具深度的研究探索，畢業(yè)后在工作崗位上的表現(xiàn)也有明顯的優(yōu)勢(shì)。學(xué)校層面從校長、教務(wù)處、學(xué)工處等部門領(lǐng)導(dǎo)也越來越重視該項(xiàng)活動(dòng)，投入的精力、經(jīng)費(fèi)逐年增加，2018年燃油車和電動(dòng)車的同時(shí)參賽，也提供了更多的崗位給學(xué)生進(jìn)行鍛煉。因此，實(shí)踐證明，通過賽車建立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)的模式可以滿足高校培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的要求，而且桂林航天工業(yè)學(xué)院航V車隊(duì)也建成了一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生工程技術(shù)能力、社會(huì)實(shí)踐能力的重要基地。

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