“新工科”背景下的車輛工程專業(yè)教學(xué)發(fā)展分析

李加強(qiáng)

（西南林業(yè)大學(xué) 機(jī)械與交通學(xué)院，云南 昆明 650224）

隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展，新材料、新工藝、新技術(shù)在汽車行業(yè)中的使用越來越廣泛，為了滿足行業(yè)發(fā)展的需要，新工科是車輛工程這一類工科專業(yè)的最新發(fā)展方向。新工科的發(fā)展要求不僅要學(xué)生儲(chǔ)備足夠的車輛工程專業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，還要為應(yīng)對(duì)車輛工程行業(yè)的新發(fā)展，拓寬知識(shí)面，形成跨學(xué)科的知識(shí)運(yùn)用能力。

為了滿足以上發(fā)展需要，對(duì)教師的教學(xué)能力提出了新的要求，且對(duì)教學(xué)實(shí)踐模式也提出了新的要求。車輛工程專業(yè)作為機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科點(diǎn)下的二級(jí)學(xué)科，課程主要反映的是專業(yè)的機(jī)械屬性，但目前單純的機(jī)械類課程已經(jīng)不能滿足行業(yè)的發(fā)展需求。這需要由本科院校、教師、教學(xué)實(shí)踐三方面共同協(xié)調(diào)，提高教學(xué)與實(shí)踐培養(yǎng)能力，應(yīng)對(duì)新的發(fā)展挑戰(zhàn)。

1 車輛工程專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 專業(yè)理論課與教學(xué)實(shí)踐分析

目前，車輛工程專業(yè)核心理論課主要包含汽車構(gòu)造、內(nèi)燃機(jī)學(xué)、汽車?yán)碚撆c汽車設(shè)計(jì)等，通過這些課程的學(xué)習(xí)，車輛工程專業(yè)的學(xué)生能夠儲(chǔ)備基礎(chǔ)的車輛相關(guān)知識(shí)。對(duì)于電子與信息技術(shù)類的課程，學(xué)生需要學(xué)習(xí)電工電子學(xué)、C語言基礎(chǔ)、單片機(jī)原理、車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等課程，學(xué)生可以以這些課程為基礎(chǔ)理解車輛電子控制的原理，了解傳感器、執(zhí)行器等原件的工作原理。為應(yīng)對(duì)汽車的一些新的發(fā)展要求，學(xué)生需要學(xué)習(xí)新能源汽車概論、汽車污染物排放與后處理等課程，以了解新能源汽車的基本類型，了解國家不同排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)尾氣排放的限制，認(rèn)識(shí)各類污染物的后處理方法。

以上車輛工程專業(yè)的課程，可以使學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，也能夠使學(xué)生具備一定跨學(xué)科發(fā)展的理論基礎(chǔ)，為學(xué)生搭建了解、認(rèn)識(shí)汽車技術(shù)發(fā)展的知識(shí)框架。但以上課程都是作為理論課向?qū)W生講授，學(xué)生在儲(chǔ)備了以上知識(shí)后能否將其聯(lián)系起來，并應(yīng)用到實(shí)際中，還不能確定，這就需要教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的介入，輔助學(xué)生加深對(duì)各科知識(shí)的掌握。

核心的實(shí)踐環(huán)節(jié)有汽車底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝、內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)、汽車?yán)碚摰牡缆吩囼?yàn)，這些實(shí)踐環(huán)節(jié)能夠使學(xué)生更好地掌握車輛工程專業(yè)核心理論課的知識(shí)。此外，還有電工電子的實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)原理的實(shí)驗(yàn)。為了將這些課程和核心課程聯(lián)系起來，還設(shè)置有汽車電子實(shí)驗(yàn)，如檢測(cè)汽車傳感器輸出信號(hào)、執(zhí)行器控制信號(hào)，汽車維修實(shí)習(xí)，檢測(cè)汽車車載診斷系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)并進(jìn)行解讀。

1.2 教師教學(xué)現(xiàn)狀分析

由于教學(xué)過程中以教材內(nèi)容為主要教學(xué)內(nèi)容，雖然經(jīng)典教材每次都會(huì)在新版中加入新的知識(shí)內(nèi)容，但新加內(nèi)容始終是滯后的。雖然任課老師也會(huì)在課堂上介紹新知識(shí)，但由于每門課的課時(shí)有限，無法過多做衍生，這就導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識(shí)落后于學(xué)科發(fā)展。

教師在教學(xué)過程中主要關(guān)注自身所講授的課程，但教師需要起到穿針引線作用，需要在介紹車輛專業(yè)知識(shí)時(shí)，將其他學(xué)科的知識(shí)作為背景知識(shí)進(jìn)行介紹，這對(duì)教師提出了更高的要求。

2 教學(xué)發(fā)展的思路

2.1 改善課程安排

為了能讓學(xué)生滿足新工科的發(fā)展要求，在傳統(tǒng)的車輛工程專業(yè)課程外，還需要加入跨學(xué)科、多融合的課程，這些課程為學(xué)生應(yīng)對(duì)行業(yè)發(fā)展提供知識(shí)基礎(chǔ)的同時(shí)，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，增強(qiáng)學(xué)生在行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

由于學(xué)制、學(xué)分、學(xué)時(shí)的限制，無法為學(xué)生安排全部課程，需要在已有課程中進(jìn)行優(yōu)化?？蓪⒄n程分類為以下四類：第一類為學(xué)科的基礎(chǔ)課，主要學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)，如機(jī)械制圖、計(jì)算機(jī)輔助制圖、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)等；第二類為專業(yè)基礎(chǔ)課，為專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)與跨學(xué)科運(yùn)用進(jìn)行知識(shí)儲(chǔ)備，為了專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)預(yù)先儲(chǔ)備的專業(yè)基礎(chǔ)，如理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、電工電子學(xué)，自動(dòng)控制原理等；第三類為專業(yè)核心課，主要介紹車輛工程的核心知識(shí)，同時(shí)，由于學(xué)生具備一定跨學(xué)科的知識(shí)儲(chǔ)備，可以在課堂中隨時(shí)引用學(xué)生所儲(chǔ)備的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)，便于學(xué)生形成運(yùn)用所學(xué)學(xué)科知識(shí)的思維，該階段課程主要有汽車構(gòu)造、內(nèi)燃機(jī)學(xué)、汽車設(shè)計(jì)等。第四類為專業(yè)拓展課，在學(xué)生具備了專業(yè)核心知識(shí)與跨學(xué)科知識(shí)的前提下，進(jìn)一步融合各學(xué)科知識(shí)，比如車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新能源汽車概論等。

各類課程在不同學(xué)期的安排如圖1所示，大學(xué)一年級(jí)主要學(xué)習(xí)學(xué)科基礎(chǔ)。在掌握一定學(xué)科基礎(chǔ)的條件下，大學(xué)二年級(jí)主要學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課。大學(xué)三年級(jí)上學(xué)期主要學(xué)習(xí)專業(yè)核心課。大學(xué)三年級(jí)下學(xué)期和大學(xué)四年級(jí)可以進(jìn)行專業(yè)拓展課的學(xué)習(xí)。

圖1 各年級(jí)課程安排

2.2 改進(jìn)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)

教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)是理論課程教學(xué)的有效補(bǔ)充，不僅能加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論課程知識(shí)的掌握，若教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)合理，還能夠起到促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)的作用。

為了使學(xué)生在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中有效提升知識(shí)運(yùn)用能力，滿足新工科發(fā)展要求，需要優(yōu)化教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，尤其是專業(yè)核心課與專業(yè)拓展課對(duì)應(yīng)的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，因?yàn)樵谶@兩個(gè)階段的課程學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)儲(chǔ)備了一定的各學(xué)科知識(shí)，具備將各學(xué)科知識(shí)綜合運(yùn)用的能力。

如在講授內(nèi)燃機(jī)的燃油供給系統(tǒng)與點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)，發(fā)展的歷程與不同時(shí)代使用的結(jié)構(gòu)內(nèi)容非常豐富，可以以此為接入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生在這些結(jié)構(gòu)上結(jié)合各個(gè)學(xué)科的知識(shí)，深入了解各機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)與運(yùn)行原理。

如在專業(yè)拓展課車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)該課程與專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課中的知識(shí)有非常多的重疊。這門課程不僅要求學(xué)生掌握發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車的運(yùn)行工作原理，對(duì)學(xué)生的電子信息技術(shù)、C語言程序設(shè)計(jì)等課程也有較高的要求。學(xué)生在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中需要理解車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中使用控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network, CAN）總線的原因，理解CAN總線的工作原理，理解CAN總線協(xié)議才能在教學(xué)實(shí)踐過程中理解并解析CAN總線上采集得到的發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車信號(hào)。此類教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)需要教師和學(xué)生都投入時(shí)間和精力。

2.3 注重學(xué)科競(jìng)賽的參與

改善課程安排與改進(jìn)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)最終都要落腳于提升學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)能力。在學(xué)生步入就業(yè)崗位之前，參與學(xué)科的相關(guān)競(jìng)賽是檢驗(yàn)、也是鍛煉學(xué)生能力的重要途徑。

目前，與車輛工程專業(yè)相關(guān)的競(jìng)賽有全國大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽、中國汽車工程學(xué)會(huì)巴哈大賽等，這些競(jìng)賽要求學(xué)生將車輛工程的知識(shí)與各相關(guān)學(xué)科的知識(shí)融會(huì)貫通，綜合運(yùn)用，對(duì)學(xué)生能力的提升具有非常重要的作用。

學(xué)科競(jìng)賽可以看作是教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的擴(kuò)展與補(bǔ)充。全國大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽要求學(xué)生將車輛工程專業(yè)的知識(shí)與電子信息技術(shù)學(xué)科的知識(shí)相結(jié)合，制作智能汽車在給定的賽道中完成行駛，學(xué)生要制作車模，選用傳感器、電子控制單元、執(zhí)行器，完成道路識(shí)別、路線規(guī)劃等模塊的程序設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)外圍電路，實(shí)現(xiàn)控制模塊、各執(zhí)行模塊供電，焊接各模塊的電路。對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)有非常好的促進(jìn)作用。

巴哈大賽要求學(xué)生使用大賽組委會(huì)指定的發(fā)動(dòng)機(jī)等部件，完成行駛系統(tǒng)車架與車身、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝配，要求學(xué)生不僅要掌握汽車專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，還要能夠熟練運(yùn)用各類計(jì)算機(jī)輔助分析軟件對(duì)各結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析，也要掌握車、銑、刨、磨、焊接等各項(xiàng)工藝，對(duì)學(xué)生各項(xiàng)能力提升有很重要的意義。這些在學(xué)科競(jìng)賽中鍛煉的能力，即是對(duì)課程學(xué)習(xí)與教學(xué)實(shí)踐的有益補(bǔ)充。

3 總結(jié)與展望

為了實(shí)現(xiàn)學(xué)生跨學(xué)科的知識(shí)運(yùn)用能力，合理安排學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課與專業(yè)拓展課，使每門課程成為下一類課程的基礎(chǔ)，保證后續(xù)課程的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備，使學(xué)生具備跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)。

在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，除了讓學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解，還要引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)。在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，有意識(shí)地聯(lián)系各學(xué)科知識(shí)，實(shí)現(xiàn)各學(xué)科知識(shí)的聯(lián)結(jié)。

積極推動(dòng)學(xué)生參與各項(xiàng)學(xué)科相關(guān)的競(jìng)賽，鍛煉學(xué)生熟練運(yùn)用各相關(guān)學(xué)科知識(shí)的能力。通過以上途徑，使學(xué)生融會(huì)貫通各學(xué)科知識(shí)，滿足車輛工程專業(yè)學(xué)生的發(fā)展要求。