“互聯(lián)網(wǎng)+”時代工科專業(yè)教學(xué)模式探究

魏超 朱耿霆 黃玉 黃慶

[摘 要] 一直以來，由于時間和空間的限制，工科專業(yè)傳統(tǒng)教學(xué)方式存在許多弊端，無法滿足當(dāng)下社會的需求?！败囕v動力學(xué)”是工科車輛相關(guān)專業(yè)研究生的一門重要課程，“互聯(lián)網(wǎng)+”的全面推進(jìn)為課程改革帶來了無限可能，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于課程教學(xué)的各個階段，利用網(wǎng)絡(luò)課堂和教學(xué)視頻突破時間和空間對教學(xué)的限制，在課堂教學(xué)前后通過資源共享和線上討論提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和分工協(xié)作能力，并通過互聯(lián)網(wǎng)手段完善課程考核過程、豐富課程評價方式，最終完成對“車輛動力學(xué)”等工科專業(yè)課程的賦能。使學(xué)生在理論知識扎實的基礎(chǔ)上具備更強(qiáng)的工程實踐能力，滿足企業(yè)和社會的需求，達(dá)到了很好的效果。

[關(guān)鍵詞] 工科專業(yè);互聯(lián)網(wǎng)+;研究生培養(yǎng);教學(xué)改革

[基金項目] 2020年度北京理工大學(xué)基于創(chuàng)新能力提升導(dǎo)向的車輛動力學(xué)教研教改項目

[作者簡介] 魏 超（1980—），男，福建福州人，博士，北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院博士生導(dǎo)師，副教授，主要從事車輛動力學(xué)及其控制研究;朱耿霆（1996—），男，山東滕州人，北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院2019級車輛工程專業(yè)碩士研究生（通信作者），主要從事車輛動力學(xué)及其控制研究;黃 玉（1997—），女，四川內(nèi)江人，北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院2019級車輛工程專業(yè)碩士研究生，主要從事車輛動力學(xué)及其控制研究。

[中圖分類號] G643.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）24-0112-04 [收稿日期] 2021-06-23

一、新時代工科專業(yè)課程改革意義重大

隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，我國逐漸從制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)國際競爭力不斷增強(qiáng)，各行各業(yè)對高學(xué)歷創(chuàng)新型人才的需求不斷增加。研究生群體作為高學(xué)歷人才的主體，如何對其進(jìn)行更為全面、更為深入、更能滿足新時代要求的培養(yǎng)成為各高校課程教育面臨的頭等大事。

工科專業(yè)，即工學(xué)類學(xué)科專業(yè)，是結(jié)合生產(chǎn)實踐所積累的技術(shù)經(jīng)驗而發(fā)展起來的學(xué)科，以培養(yǎng)具有實際應(yīng)用能力的人才為目的。以“車輛動力學(xué)”為例，作為工科車輛工程專業(yè)研究生的一門重要課程，其通過對相關(guān)車輛理論與技術(shù)的講授，使學(xué)生更加系統(tǒng)地掌握車輛的加速性、制動性、操縱穩(wěn)定性和平順性四方面內(nèi)容，對于學(xué)生利用相對簡化的理論公式處理實際工程問題能力的提升有很大幫助[1]。

但在“車輛動力學(xué)”等工科專業(yè)課程的教學(xué)過程中，也不可避免地出現(xiàn)了一系列的問題。首先，傳統(tǒng)教學(xué)模式組織形式較為落后，由于時間和空間的限制，課程教學(xué)組織形式基本局限于教師在教室向?qū)W生傳授相關(guān)理論知識，而工科專業(yè)課程所涉及的問題又大多較為抽象，這就給學(xué)生靈活運(yùn)用相關(guān)知識帶來了困難[2]。其次，傳統(tǒng)教學(xué)流程較為固定，由于學(xué)生人數(shù)較多、課程任務(wù)較重，現(xiàn)階段往往僅能利用課堂時間開展課程教學(xué)，且學(xué)生缺乏對知識的提前預(yù)習(xí)及積極討論，不利于學(xué)生自學(xué)能力與協(xié)作能力的提升。再次，傳統(tǒng)教學(xué)的評價方式較為單一，基本上局限于期末統(tǒng)一測驗，忽略了學(xué)習(xí)過程的重要性，導(dǎo)致學(xué)生大多著眼于應(yīng)付考試，而不能有效建立穩(wěn)固的工科專業(yè)課程知識體系[3]。上述問題使傳統(tǒng)教學(xué)模式培養(yǎng)出的工科專業(yè)研究生無法很好地滿足工科教育對學(xué)生實際工程應(yīng)用能力的要求，因此，“車輛動力學(xué)”等工科專業(yè)課程的改革迫在眉睫。

二、“互聯(lián)網(wǎng)+”為課程教學(xué)改革提供無限可能

隨著科學(xué)和技術(shù)的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)融入當(dāng)今社會的方方面面，根據(jù)2020年4月由中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心發(fā)布的第45次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計報告》顯示，截至2020年3月，我國網(wǎng)民規(guī)模已經(jīng)達(dá)到9.04億[4]，互聯(lián)網(wǎng)的不斷普及無疑加速“互聯(lián)網(wǎng)+”的全面推進(jìn)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”簡單地說就是“互聯(lián)網(wǎng)+傳統(tǒng)行業(yè)”，是互聯(lián)網(wǎng)思維的最新實踐成果。利用信息技術(shù)，將互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步融合于傳統(tǒng)行業(yè)之中，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢特點，創(chuàng)造新的發(fā)展機(jī)會[5]。李克強(qiáng)總理代表國務(wù)院在十三屆全國人大一次會議上作《政府工作報告》指出，在醫(yī)療、養(yǎng)老、教育、文化、體育等多領(lǐng)域推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”[6]，為新時代工科專業(yè)課程改革指明了方向。

通過“互聯(lián)網(wǎng)+”的優(yōu)勢，可對“車輛動力學(xué)”等工科專業(yè)課程教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化升級，突破教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的時間與空間限制，將課前預(yù)習(xí)資源共享與課后線上討論相結(jié)合，從單一的評價方式延伸為對綜合能力的考查，使得課程教育能夠很好地適應(yīng)當(dāng)下的新發(fā)展，對于傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式所導(dǎo)致的學(xué)生無法靈活運(yùn)用所學(xué)知識、學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與分工協(xié)作能力水平較低、學(xué)生消極應(yīng)付考試等問題的解決有很大幫助。因此，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對“車輛動力學(xué)”等工科專業(yè)課程進(jìn)行教學(xué)改革具有較為深遠(yuǎn)的意義。

三、利用互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺，突破教與學(xué)的時空限制

在傳統(tǒng)的工科專業(yè)課程教學(xué)中，教師起主導(dǎo)作用，在相對固定的時間和地點對課堂進(jìn)行統(tǒng)一管理。這種教學(xué)模式在我國較為普遍，其教育理念根深蒂固，而這種傳統(tǒng)的組織形式在一定程度上限制了工科專業(yè)課程的教學(xué)效果。對于“車輛動力學(xué)”課程來說，在固定的學(xué)時內(nèi)完成車輛的加速性、制動性、操縱穩(wěn)定性和平順性等內(nèi)容的講授本身就是很大的挑戰(zhàn)，如果僅依靠傳統(tǒng)課堂教學(xué)這一單一的組織形式，為了完成教學(xué)任務(wù)，教師不得不加快講授速度，對部分內(nèi)容只能粗略介紹。對學(xué)生而言，課程內(nèi)容多而繁雜，給知識學(xué)習(xí)帶來一定的影響，并且學(xué)習(xí)興趣不高。同時，工程實踐教學(xué)一直是工科專業(yè)教育改革發(fā)展的重要方向[7]，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)大多只是基本理論知識的講授，忽略了對學(xué)生利用理論知識解決實際問題能力的培養(yǎng)，忽視了理論對于科研和工程問題的指導(dǎo)作用。例如，教師在對傳動系統(tǒng)部件模型（發(fā)動機(jī)模型、離合器模型、液力變矩器模型等）進(jìn)行講解時，如果只是對動力學(xué)公式進(jìn)行推導(dǎo)，學(xué)生僅能記憶相關(guān)公式和推導(dǎo)過程，但對于其具體運(yùn)用仍然較為陌生，更無法與實際工程問題進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，最后導(dǎo)致雖然學(xué)過相關(guān)知識，卻仍然不能有效解決相關(guān)問題，無法滿足當(dāng)下企業(yè)和社會的需要。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以很好地突破傳統(tǒng)組織形式受到的時間、空間限制。一方面，教師利用教學(xué)平臺的網(wǎng)絡(luò)課堂進(jìn)行在線教學(xué)，使學(xué)生可以自主選擇不同的地點完成課程學(xué)習(xí)[8]，很好地解決了由于人數(shù)過多導(dǎo)致的部分學(xué)生無法聽清的問題，也可以使教學(xué)人數(shù)不再受到空間的限制，每一個希望學(xué)習(xí)課程相關(guān)知識的學(xué)生都可以進(jìn)行該課程的學(xué)習(xí)。教師將離線教學(xué)視頻上傳至教學(xué)平臺，學(xué)生可以在對某些知識點沒有理解時反復(fù)觀看教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)組織形式的時間靈活性。另一方面，教師通過教學(xué)平臺開展與課程相關(guān)的線上工程實驗，提升學(xué)生利用所學(xué)理論知識解決實際工程問題的能力。例如，在教師對車輛加速性部分內(nèi)容進(jìn)行講授之后，在線上演示如何利用Simulink等軟件對不同自由度整車模型進(jìn)行建模，并完成動力性能數(shù)字仿真，使學(xué)生在自主實踐過后能夠?qū)ο嚓P(guān)知識進(jìn)行靈活運(yùn)用。

教師利用教學(xué)平臺開展在線課堂與離線視頻教學(xué)，可以打破傳統(tǒng)工科教學(xué)中的時間限制;通過開展線上工程實驗室搭建，可以打破傳統(tǒng)工科教學(xué)中的空間限制?；ヂ?lián)網(wǎng)賦能時間與空間上的“解鎖”，能使“車輛動力學(xué)”的課程教學(xué)效能得以充分釋放。

四、資源共享與線上討論相結(jié)合，提升學(xué)生綜合能力

在傳統(tǒng)的工科專業(yè)課程教學(xué)中，教師更多地采用“先教后學(xué)”的教學(xué)模式，學(xué)生在課前缺乏對課程內(nèi)容的充分預(yù)習(xí)，僅利用課堂時間被動接受知識，在幾十分鐘的時間里很難對相關(guān)內(nèi)容有充分地理解，在課堂教學(xué)結(jié)束后，又缺少對相關(guān)問題的及時討論，這就導(dǎo)致學(xué)生時常無法全面、深入地掌握課程知識，不利于學(xué)生進(jìn)一步開展理論學(xué)習(xí)和工程實踐。當(dāng)今社會是分工協(xié)作的社會，單向的講授已經(jīng)無法滿足社會的需求，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)切實提升學(xué)生的交流分享能力顯得尤為重要。

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，教師利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將教學(xué)流程由傳統(tǒng)的“先教后學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋葘W(xué)后論”的全新模式。一方面，在每次的正式課堂教學(xué)之前，教師利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺發(fā)布與本節(jié)課相關(guān)的課程預(yù)習(xí)信息，以及收集到的相應(yīng)新聞資訊鏈接，更好地完成課前引入環(huán)節(jié)。例如，“車輛動力學(xué)”課程教師在講授變速器相關(guān)內(nèi)容之前，將檢索到的與國內(nèi)外汽車變速器發(fā)展歷程相關(guān)的文字、視頻資料上傳至互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺進(jìn)行資源共享，使學(xué)生帶著問題進(jìn)入課堂，使課堂學(xué)習(xí)更具目的性。另一方面，在課堂教學(xué)之后，教師利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的聊天室、討論室功能發(fā)起與本節(jié)課程相關(guān)的問題討論，對學(xué)生存在的疑問進(jìn)行集中答疑，提高學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的參與程度，不斷提升教學(xué)效率。例如，教師在完成對“車輛動力學(xué)”課程中車體側(cè)向動力學(xué)內(nèi)容的教學(xué)之后，組織學(xué)生對穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性參數(shù)在工程上的應(yīng)用進(jìn)行充分的線上討論，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生對理論知識的理解，提升學(xué)生的交流能力，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

教師借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將課程教學(xué)的實現(xiàn)形式從傳統(tǒng)的單方向傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向甚至多向的互動，同時在傳統(tǒng)課堂教學(xué)的前后引入更為豐富的課程相關(guān)信息，激發(fā)學(xué)生對于課程內(nèi)容的興趣與思考。在信息交互與思想碰撞之中，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入使學(xué)生的知識水平和交流能力得到不斷的鍛煉與提升。

五、階段測驗與工程實踐相結(jié)合，豐富課程評價方式

在傳統(tǒng)的工科課程教學(xué)中，由于時間和空間的限制，課程評價方式較為單一[9]，大多局限于通過結(jié)課后的一次閉卷筆試來對學(xué)生的課程水平進(jìn)行評價，忽略了對學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決實際工程問題的能力進(jìn)行考查。學(xué)生為了應(yīng)付考試，進(jìn)行大量的習(xí)題練習(xí)和出題規(guī)律總結(jié)，而對如何真正將所學(xué)理論知識進(jìn)行運(yùn)用漠不關(guān)心，應(yīng)試之后那些死記硬背的知識被快速遺忘。就“車輛動力學(xué)”課程而言，其涉及的知識點多而分散，一張試卷無法涵蓋所有內(nèi)容，教師往往只能選擇固定的幾個重點進(jìn)行考查，這無疑不利于學(xué)生全面、深入地掌握所學(xué)課程知識。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的全面推進(jìn)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教學(xué)方面的運(yùn)用無疑可以極大地豐富課程的評價方式。

一方面，教師將課程的考核分散在課程教學(xué)的每個階段，在每次課后，利用互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺發(fā)布隨堂測驗，學(xué)生在回顧復(fù)習(xí)當(dāng)天所學(xué)知識后可隨時隨地完成測驗，并在測驗之后與教師、同學(xué)進(jìn)行線上交流，之后教師組織學(xué)生利用教學(xué)平臺對其他學(xué)生的答卷進(jìn)行線上同學(xué)互評，不僅更高效地完成了對學(xué)生的評價，也使學(xué)生在對其他同學(xué)答卷的審閱之中發(fā)現(xiàn)和彌補(bǔ)自身的不足。另一方面，教師利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)增加考核形式的多樣性，將傳統(tǒng)的理論筆試與工程實踐相結(jié)合，安排學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)搜索功能檢索所需的信息，進(jìn)而完成相關(guān)設(shè)計。例如，在“車輛動力學(xué)”結(jié)課考核中，教師通過教學(xué)平臺發(fā)布一部分設(shè)計分析條件，學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)檢索、確定設(shè)計具體參數(shù)，完成車輛傳動系統(tǒng)集中質(zhì)量-彈性軸系統(tǒng)動力學(xué)模型和整車多自由度動力學(xué)模型的建立，利用仿真軟件分析直駛加速工況動態(tài)特性，并對所選參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。這樣的考核形式能夠充分反映學(xué)生對所學(xué)知識的理解程度和解決專業(yè)問題的能力，從而保證了課程教學(xué)內(nèi)容達(dá)到應(yīng)有的效果。

教師借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將課程考核環(huán)節(jié)引入課程教育的全過程，對學(xué)生進(jìn)行階段性考核，避免了以往僅有一次考試導(dǎo)致學(xué)生存在考前突擊的現(xiàn)象的發(fā)生，驅(qū)動學(xué)生更加及時、更加深入地掌握課程知識。與此同時，教師對互聯(lián)網(wǎng)平臺的使用為進(jìn)一步豐富課程評價形式提供了可能。在傳統(tǒng)筆試之外，分組大作業(yè)、課程知識線上答題比賽等多種評價方式都使“車輛動力學(xué)”課程對學(xué)生的考核更加全面。

結(jié)語

隨著科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)滿足社會需求、具有自主學(xué)習(xí)能力與工程實踐能力的高水平工科研究生是高校和教師的共同目標(biāo)。“互聯(lián)網(wǎng)+”時代進(jìn)行混合式教學(xué)，其本質(zhì)是對教學(xué)的“再設(shè)計”[10]，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對“車輛動力學(xué)”等工科專業(yè)課程完成賦能，通過優(yōu)化教學(xué)組織形式、轉(zhuǎn)變教學(xué)流程、豐富評價方式，消除了傳統(tǒng)教學(xué)模式中由于時間、空間限制而產(chǎn)生的弊病，可以較好地解決課程目前面臨的問題，培養(yǎng)出更加適應(yīng)新時代發(fā)展需求的創(chuàng)新型人才。

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Research on the Teaching Mode of Engineering Majors in the “Internet +” Era： Taking the Vehicle Dynamics Course as an Example

WEI Chao， ZHU Geng-ting， HUANG Yu， HUANG Qing

（School of Mechanical Engineering， Beijing Institute Technology， Beijing 100081， China）

Abstract： For a long time， due to time and space constraints， the traditional teaching methods of engineering majors have many shortcomings， which cannot meet the needs of the current society. Vehicle Dynamics is an important course for graduate students in vehicle related engineering majors. The arrival of the “Internet+” era has brought infinite possibilities for curriculum reform. Internet technology is applied to all the stages of course teaching， and online classroom and teaching video are used to break through the limitations of time and space on teaching. Through resource sharing and online discussion before and after classroom teaching， we can enhance students’ independent learning and division of labor and collaboration ability， and use the Internet to improve the course assessment process and enrich the course evaluation methods， and finally empower the engineering professional courses such as Vehicle Dynamics. It enables students to have a strong engineering practical ability based on solid theoretical knowledge， so as to meet the needs of enterprises and the society and achieve a very good result.

Key words： engineering major; Internet+; graduate training; teaching reform