新工科背景下基于BSC的汽車構(gòu)造課程教學(xué)改革探索

高欣 孟凡環(huán) 張士強(qiáng) 孫立晶 張聚濤 張衛(wèi)國(guó)

摘 要：新工科對(duì)傳統(tǒng)工程教育提出新的要求，汽車構(gòu)造課程傳統(tǒng)教學(xué)模式的教學(xué)效果有待改進(jìn)，文章分析了汽車構(gòu)造課程特點(diǎn)，基于BSC學(xué)科競(jìng)賽探索基于賽車和賽事的課程現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)改革，探索了理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相關(guān)教學(xué)組織與教學(xué)方法，初步達(dá)到了課程教學(xué)與學(xué)科競(jìng)賽的雙贏，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了新工科工程類應(yīng)用型本科專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵字：新工科;汽車構(gòu)造;BSC;學(xué)科競(jìng)賽;車輛工程;現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）21-196-03

Abstract： The New Engineering Disciplines Structure puts forward new requirements for the traditional engineering education. The traditional teaching mode of automobile structure course needs to be improved. This paper analyzes the characteristics of the teaching about automobile structure course， explores the on-the-spot teaching reform based on BAJA-racing car and BSC process based on the development of BSC subject competition， explores the teaching methods of theory teaching and experimental teaching， achieves a win-win situation between course teaching and subject competition， cultivates students' comprehensive quality and realizes the training goal of engineering education in the the application- oriented undergraduates.

Keywords： New engineering disciplines structure; Automobile structure; BSC; Academic competition; Vehicle eng -ineering; On-the-spot teaching

CLC NO.： G642.0 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）21-196-03

1 引言

在教學(xué)實(shí)踐中，板書加多媒體的傳統(tǒng)教學(xué)效果不能很好地將理論和實(shí)踐融合，課堂加實(shí)驗(yàn)易造成理論與實(shí)踐兩張皮，這跟新工科倡導(dǎo)的工程專業(yè)素質(zhì)教育相差甚遠(yuǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生融入度低，主體性差，學(xué)有所用不及時(shí)。課程的載體僅限于教材、媒體、文獻(xiàn)、教具等，難以承載新工科對(duì)復(fù)雜工程能力的培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。BSC競(jìng)賽和賽車能貫穿課程學(xué)習(xí)的全過程，承載理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐實(shí)習(xí)，利用和挖掘BSC等學(xué)科競(jìng)賽的教學(xué)價(jià)值，將有效促進(jìn)教學(xué)改革。[1]

2 汽車構(gòu)造課程分析

2.1 汽車構(gòu)造課程性質(zhì)

汽車構(gòu)造是本科車輛工程和汽車類專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，也是車輛工程專業(yè)學(xué)生接觸的第一門專業(yè)課程，課程核心是學(xué)習(xí)汽車的構(gòu)成和基本原理，既是專業(yè)啟蒙，也是后續(xù)眾多專業(yè)課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)過程中需要機(jī)械、電子、材料、力學(xué)、液壓等多領(lǐng)域知識(shí)的支撐去理解課程內(nèi)容。

2.2 理論部分

對(duì)于初次接觸專業(yè)課的本科學(xué)生，課程中涉及整車的宏觀到局部，信息量大，知識(shí)點(diǎn)多而雜;知識(shí)體系大而復(fù)雜，學(xué)習(xí)線索長(zhǎng);工程識(shí)圖能力差，圖與物對(duì)應(yīng)難度大;專業(yè)術(shù)語多且難記憶難以理解，指導(dǎo)實(shí)踐的價(jià)值有待挖掘;既要懂技術(shù)緣由與沿襲，更要突出實(shí)踐指導(dǎo)價(jià)值，并支持后續(xù)專業(yè)創(chuàng)新思維。

2.3 課內(nèi)實(shí)踐

課內(nèi)試驗(yàn)多為驗(yàn)證性和演示性，一般安排在理論課后，學(xué)生只能在老師給的框架下行動(dòng)，壓制了學(xué)生的探索性、創(chuàng)造性和積極性。實(shí)驗(yàn)與理論容易兩張皮，實(shí)踐機(jī)會(huì)少，理論與實(shí)踐的融合范圍、融合深度被制約。

3 BSC教學(xué)功能分析與開發(fā)

3.1 BSC介紹

BSC是中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)巴哈大賽（BaJa SAE China）的簡(jiǎn)稱，也稱中國(guó)大學(xué)生巴哈大賽，賽事為各全國(guó)院校同臺(tái)競(jìng)技，各院校在1年內(nèi)使用同一型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)制造出一輛單座、發(fā)動(dòng)機(jī)中置、后驅(qū)的小型越野車參加比賽，競(jìng)賽包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)項(xiàng)目的測(cè)試。

賽事初衷是培養(yǎng)與鍛煉汽車初學(xué)者的系統(tǒng)工程實(shí)踐能力。賽事是由中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)推出的一個(gè)全新的技能型人才培養(yǎng)平臺(tái)，其目的是激發(fā)參賽學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)并進(jìn)行深入鉆研的熱情，從而使其全面深入地掌握汽車整車設(shè)計(jì)、制造、裝配、調(diào)試、維修等多方面的專業(yè)能力和合作等情感素養(yǎng)。[2]

3.2 BSC參賽的教學(xué)價(jià)值

自2017年，唐山學(xué)院組織學(xué)生參加BSC大賽，比賽成績(jī)逐年向好，學(xué)生反饋積極。分析大賽的教學(xué)價(jià)值，參賽使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和進(jìn)度與造車的進(jìn)度、質(zhì)量以及賽事的成績(jī)排名相關(guān)，大賽讓理論與實(shí)踐融為一體。

造車是一個(gè)典型的復(fù)雜工程，要求所學(xué)即所用，所用源于所學(xué)。BSC的賽車全部由學(xué)生自己設(shè)計(jì)制造，“從0到1”誕生一臺(tái)參加比賽的賽車，需要學(xué)生們?cè)谄嚇?gòu)造的理論框架下學(xué)習(xí)、想象、論證、研討、創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)等反復(fù)過程。更大的想象和創(chuàng)新的空間使同學(xué)們大膽地把自己的想法說出來，并做出來，典型的汽車工程也包含了具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生的工程實(shí)踐能力可以得到具體的培養(yǎng)。

3.3 BSC教學(xué)功能開發(fā)

“做中學(xué)、學(xué)中做”符合工程類專業(yè)的認(rèn)知規(guī)律，車隊(duì)隊(duì)員在實(shí)驗(yàn)室、賽場(chǎng)、設(shè)計(jì)室不斷地重復(fù)實(shí)踐和理論學(xué)習(xí)，讓理論有的放矢，讓實(shí)踐有理有據(jù)，學(xué)生的綜合工程素養(yǎng)得以培養(yǎng)和提高。

課題組也在理論教學(xué)案例、教學(xué)方式、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等方面結(jié)合BSC賽車，相關(guān)課程知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)就在實(shí)習(xí)車間的賽車旁進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，BSC賽車和賽事用來導(dǎo)學(xué)、促學(xué)、支持相關(guān)的教學(xué)過程，學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)方式大為改觀。

4 基于BSC的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)模式改革

現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法是師生同時(shí)深入工程現(xiàn)場(chǎng)， 通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)事實(shí)的調(diào)查、分析和研究，從而認(rèn)識(shí)問題、研究問題和解決問題的教學(xué)方式。BSC賽車基本沒有覆蓋件，汽車各系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于研究，親近學(xué)生，適合作為教學(xué)模型，師生以賽車為載體現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、提問、研討、提車問題、解決問題。[3]

4.1 基于BSC的理論教學(xué)

4.1.1 BSC參賽過程與教學(xué)過程融合

對(duì)汽車構(gòu)造課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)跟巴哈賽車系統(tǒng)和總成、巴哈賽車的規(guī)則、巴哈賽車的性能有機(jī)融合;把賽車造車的各個(gè)環(huán)節(jié)分解成子任務(wù)，分散到理論知識(shí)的講解中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)與造車子任務(wù)的高度結(jié)合，做到有的放矢;把如何取得更好的大賽名次跟學(xué)習(xí)質(zhì)量相互綁定。[4]BSC使學(xué)生能夠?qū)W以致用，培養(yǎng)其解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)從理論到應(yīng)用，又從應(yīng)用到理論的教學(xué)過程，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)的升華。

4.1.2 巴哈賽事案例作為教學(xué)案例

車隊(duì)師生把歷屆學(xué)生在造車過程中遇到的問題作為教學(xué)案例引入課程，讓同學(xué)們嘗試尋求解決方法，學(xué)生分組協(xié)作，最終通過分析計(jì)算，找出解決的最佳方案，并應(yīng)用到車輛的改進(jìn)上。[5]教學(xué)過程中學(xué)生把自己的智慧變成成果，依托賽車加強(qiáng)了學(xué)生的理論理解、實(shí)際分析和計(jì)算的能力，培養(yǎng)和發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維和解決實(shí)際問題的能力。以課程轉(zhuǎn)向系知識(shí)點(diǎn)為例，由于轉(zhuǎn)向系中涉及的桿件較多，且連接、相對(duì)位置等較復(fù)雜，其牢固性，傳遞運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性等均較難理解，教師就把17年BSC賽事中組委會(huì)提出的 “前輪轉(zhuǎn)向節(jié)中固定穩(wěn)定桿的橫立柱的螺栓容易脫落，不能保證賽車的安全性”賽車問題讓學(xué)生分組分析并解決，結(jié)果不僅使賽車性能得以完善，同時(shí)該章節(jié)學(xué)習(xí)也在一次典型的工程實(shí)踐中理解和掌握。

4.2 基于BSC設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)

以BSC競(jìng)賽為驅(qū)動(dòng)，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，將被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)學(xué)習(xí)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓こ袒?。課程組將五個(gè)實(shí)驗(yàn)按照其所屬模塊分為拆裝實(shí)驗(yàn)、模型制作實(shí)驗(yàn)、賽車實(shí)車實(shí)驗(yàn)三類，從而實(shí)現(xiàn)分層次、漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程。拆裝實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)課程所學(xué)知識(shí)的鞏固和進(jìn)一步理解，而作為拆裝對(duì)象的巴哈賽車的機(jī)構(gòu)更適合做教學(xué)模型;模型制作實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)課本知識(shí)的深入分析及模擬成型，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為賽車的典型系統(tǒng);賽車實(shí)驗(yàn)是賽車為載體，完成實(shí)物的相關(guān)性能試驗(yàn)，重現(xiàn)賽車車檢環(huán)節(jié)?；贐SC設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)從課本到模擬再到真實(shí)賽事的完整過程，理論與實(shí)驗(yàn)相互融合，實(shí)驗(yàn)與實(shí)際工程相互印證，理念和實(shí)際相互交融。學(xué)生在做這些實(shí)驗(yàn)時(shí)不僅有了較高的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)目標(biāo)更明確具體、工程實(shí)踐能力得到訓(xùn)練、也為后續(xù)的競(jìng)賽和課程學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。[6]

5 教學(xué)改革成效

競(jìng)賽的競(jìng)技排名能激發(fā)學(xué)生集體榮譽(yù)感、團(tuán)隊(duì)精神、學(xué)習(xí)熱情等，理論對(duì)接實(shí)踐，實(shí)踐追溯理論。依托大賽同學(xué)們學(xué)習(xí)目的明確，小組學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、項(xiàng)目學(xué)習(xí)等得以實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)模式在17、18級(jí)車輛工程專業(yè)進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，汽車構(gòu)造理論與造車實(shí)踐相結(jié)合的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)方式取得了初步的效果。教學(xué)改革初步實(shí)現(xiàn)了競(jìng)賽和教學(xué)的雙贏，初步形成了基于BSC的課程教學(xué)體系和實(shí)踐教學(xué)體系，學(xué)生的知識(shí)水平、工程實(shí)踐能力、情感、團(tuán)隊(duì)精神、意志品質(zhì)、工程素養(yǎng)等均得到了培養(yǎng)和加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

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