新工科視角下《汽車構(gòu)造實驗》課程的探索與實踐

張 柳，閆羲昊，侯俊劍，姚 雷，王紅衛(wèi)

（鄭州輕工業(yè)大學機電工程學院，河南 鄭州 450002）

前言

2017年3月1日，教育部發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》，通知指出：當前國家推動創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，實施“一帶一路”“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，對工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革創(chuàng)新。高校學生在校學習時間有限，新工科建設對畢業(yè)生能力要求更高，如何提升學生的工程應用能力是亟待解決的問題[1]。

汽車是綜合“機”“電”“自動控制”“化學”等多領域的產(chǎn)物，在新工科形勢下要求汽車行業(yè)從業(yè)人員具有一定的跨界整合能力和工程應用創(chuàng)新能力。在積極推進“新工科”建設的進程中，傳統(tǒng)的工科教學模式已不能滿足新工科人才要求，各車輛工程院校推行專業(yè)教學改革勢在必行[2]。

《汽車構(gòu)造實驗》是一門車輛工程專業(yè)基礎的專業(yè)實驗。在傳統(tǒng)實驗教學中存在課堂教學時間少、教學任務重、學習效率低、教學方式單一、教學設備少或者陳舊等普遍問題。如何提高學生對汽車實驗的興趣，使學生利用有限的時間獲得較高的工程應用能力是車輛工程專業(yè)實驗值得探討的話題。

1 實驗教學現(xiàn)狀及問題分析

以鄭州輕工業(yè)大學車輛工程專業(yè)為例。鄭州輕工業(yè)大學是我國八所輕工類本科高校之一，在2015年獲批成立車輛工程專業(yè)，同年正式招收第一批本科生，經(jīng)過幾年的教學實踐，存在以下問題.

1.1 實驗教學成本高而經(jīng)費有限

由于經(jīng)費有限，實驗設備購置數(shù)量和種類有限，數(shù)量少，導致部分學生不能動手完成拆裝，動手實踐能力難以得到鍛煉。種類不多，學生的視野沒得到更多的拓展。以廢舊汽車拆卸下來的零部件總成居多，學生在拆卸過程中，經(jīng)常遇見零件螺栓銹蝕、斷裂、螺紋破壞等不可逆轉(zhuǎn)的情況，雖已購買除銹劑等輔助工具等，還是難以完成拆卸，專業(yè)工具短缺。

1.2 教學方法相對單一

學生“填鴨式”被動學習，不能從內(nèi)心里以興趣為導向，自主學習。實驗項目內(nèi)容不夠豐富，指導教師授課方法過于單一，學生興趣不濃，積極性不高。教材內(nèi)容相對滯后，相關(guān)可參閱實驗指導書相對較少，學習資源有限。

1.3 創(chuàng)新性綜合實驗項目較少

目前以驗證性實驗居多，學生只是通過拆裝直觀學習汽車零部件的結(jié)構(gòu)，領悟其工作原理。綜合性實驗較少，“新工科”所突出的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力難以得到培養(yǎng)。

1.4 實驗成績考核方式單一

目前只是以小組的形式，通過現(xiàn)場拆裝表現(xiàn)和實驗報告撰寫的優(yōu)劣來評定學生成績，不能體現(xiàn)學生的動手能力、觀察總結(jié)能力、創(chuàng)新能力等各項具體能力?？己朔椒ú粔蚨鄻踊?。

1.5 指導教師工程經(jīng)驗較為薄弱

高校教師多為從學校畢業(yè)直接進入高校，缺乏在企業(yè)鍛煉的機會，工程經(jīng)驗相對較少，解決工程實際問題的能力有待提高。雖然個別教師有企業(yè)工作經(jīng)歷，但整體師資在工程技術(shù)應用方面能力水平欠佳。

2 提升實驗教學質(zhì)量的措施

2.1 補充實驗設備和專業(yè)工具

購置汽車實車零部件總成和專用工具，從數(shù)量和種類上逐步完善實驗設備。盡量做到實驗器材數(shù)量滿足多人同時完成拆裝任務。汽車包含很多零部件，每一個零部件又包含很多種類，比如懸架可分為獨立懸架和非獨立懸架，非獨立懸架常見形式：鋼板彈簧式懸架、螺旋彈簧式懸架、橫向推力桿式懸架、扭轉(zhuǎn)梁式懸架等；獨立懸架常見形式：麥弗遜式懸架、彈性支柱式懸架、雙叉臂式懸架、多連桿式懸架等。在購置時盡量涵蓋主要零部件總成的多種常見形式。汽車拆裝要用到多種專業(yè)工具，比如氣門彈簧鉗、避震彈簧壓縮器、活塞環(huán)安裝工具等。購置專用拆裝工具時做到滿足課程實驗項目所需全部工具，不出現(xiàn)因為缺少相應工具導致實驗無法進行的情況。

2.2 配置立體模型教具

在經(jīng)費允許的情況下，可以購置多種零部件總成制作立體展板、總成裝配爆炸模型、汽車零部件半剖或全部教學模型，讓學生觀看動態(tài)的零件總成原理，加深對理論知識的理解。比如在拆裝實車上膜片彈簧離合器的過程中，只能簡單地將膜片彈簧從飛輪上拆下來，摩擦片上膜片彈簧減震器等零件都是鉚接在一起，不可繼續(xù)拆分，如果可以定制可供拆裝的離合器零部件塑料（或其他材質(zhì)）模型，就可以拆解得更徹底，學生也學習得更透徹，而且可以重復使用，節(jié)約成本。利用回收、拆卸的廢舊零件、接受企業(yè)或個人捐贈的零部件總成供展示參觀用，讓學生了解汽車及零部件發(fā)展的歷史以及演變的過程，增加學生的視野和認識。

2.3 信息化教學[3]設計實驗項目

現(xiàn)在是“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代，學生對新媒介新工具的應用興趣濃厚充分，利用微課、慕課等平臺制作更多的視頻讓學生實驗前觀看相關(guān)拆裝視頻、裝配爆炸動畫，或直接在網(wǎng)絡上搜集相關(guān)視頻知識供學生學習。在學生觀看過程中，實時根據(jù)動畫視頻給學生講解、溝通交流。利用硬件支撐平臺安裝仿真軟件進行虛擬拆裝，讓學生了解具體的操作流程。

2.4 以學生為主體設計教學過程

利用任務驅(qū)動，引導學生自主學習，開展知識問答、課內(nèi)小組競賽等課堂活動，積極采用啟發(fā)式、對話式、探討式等[4]教學方法，鼓勵學生通過提問進行交流互動，從而提高學生參與的積極性和程度。教師講解工作原理和拆裝注意事項，在拆裝過程中給予指導，保障學生的人身安全。課堂結(jié)尾注重總結(jié)環(huán)節(jié)，先學生后教師的模式來進行。培養(yǎng)學生的總結(jié)概括能力和理論聯(lián)系實際的能力。

2.5 增加綜合性實驗比重

捕捉行業(yè)發(fā)展前沿，結(jié)合“新工科”宗旨修訂學生培養(yǎng)方案、實驗教學大綱、實驗指導書，調(diào)整相應的實驗項目，減少驗證性實驗，增加綜合設計性實驗。緊跟行業(yè)發(fā)展，重在培養(yǎng)企業(yè)所需創(chuàng)新能力、工程實踐能力的復合型人才。比如，依據(jù)學生對汽車的了解和興趣，指導學生利用3D打印技術(shù)或其他材料來設計制作汽車零部件三維模型，在設計一個零件的過程中，要求學生不僅要對汽車構(gòu)造理論知識的理解透徹，還要融合公差、加工、材料、力學等多門課程的知識，開發(fā)學生的創(chuàng)新思維，提升學生學習的樂趣，同時使工程設計實踐能力得到鍛煉。

2.6 實驗考核方式多元化

在實驗成績評定中，不再簡單地依據(jù)實驗報告的質(zhì)量來給予分數(shù)。而是要抓好過程考核，教師對每位學生的課堂表現(xiàn)給出課堂成績，體現(xiàn)動手實踐能力、觀察總結(jié)能力、語言表達能力、工程應用創(chuàng)新能力、數(shù)據(jù)處理能力等具體能力，其中對創(chuàng)新能力、跨界整合能力等給予額外加分。對于實驗報告，要重在學生數(shù)據(jù)分析能力和理論知識聯(lián)系實際能力的培養(yǎng)。依據(jù)課前預習、課堂表現(xiàn)和實驗報告公平公正地多元性評定成績。

2.7 提升教師的工程實踐能力

鼓勵教師到企業(yè)培訓學習、掛職鍛煉等，學習企業(yè)的新工具新工藝新流程，豐富教師的工程實踐經(jīng)驗。直接聘請工程經(jīng)驗豐富的企業(yè)工程師任教也是一種途徑。教師解決工程問題能力的提升對學生能力的提升起著至關(guān)重要的作用。

3 結(jié)語

新工科建設旨在推動高校培養(yǎng)出能勝任企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新要求的跨界工程技術(shù)人才。本文以《汽車構(gòu)造實驗》課程為例，講解了工科專業(yè)實驗教學通過完善軟硬件設施、信息化實驗教學設計、以學生為主體設計教學過程、考核多元化等實驗課程改革措施來提升學生的綜合素養(yǎng)和解決工程實際問題的能力，這對其他高校在新工科實驗實踐教學建設方面具有借鑒意義。