淺論 《汽車構(gòu)造》 課程改革與實(shí)踐

梁晨

摘 要： 《汽車構(gòu)造》作為諸多高校的骨干和特色課程，隨著社會(huì)和科技的發(fā)展，面臨一系列改革。本文從該課程的設(shè)置目標(biāo)意義和教學(xué)內(nèi)容出發(fā)，分析了當(dāng)前該課程的主要特點(diǎn)及其在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中的問(wèn)題，并從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式的理論層面及從實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的實(shí)踐層面，對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式進(jìn)行了改革的探討。

關(guān)鍵詞： 《汽車構(gòu)造》 實(shí)驗(yàn)室 課程改革

1.引言

為了推動(dòng)學(xué)校車輛工程的品牌專業(yè)建設(shè)需要，促進(jìn)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)課程體系及專業(yè)認(rèn)證等方面的改革，對(duì)《汽車構(gòu)造》課程教學(xué)改革與實(shí)踐探索進(jìn)行了分析。

該課程是車輛工程及相關(guān)專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)課程，系統(tǒng)掌握本課程是奠定良好專業(yè)技能的基石，也是學(xué)好其他課程的基礎(chǔ)，如汽車檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備、汽車電子、汽車故障診斷，等等。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，如何講好《汽車構(gòu)造》這門課程，以滿足新時(shí)代的要求，適應(yīng)中國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，是值得探索的課題。本文從《汽車構(gòu)造》的課程目標(biāo)與意義出發(fā)，闡述了該課程教學(xué)活動(dòng)的現(xiàn)狀及存在的主要問(wèn)題，進(jìn)行了采用“實(shí)驗(yàn)室”課堂進(jìn)行教學(xué)、引入新的教學(xué)手段等新的探索。

2.《汽車構(gòu)造》課程的目標(biāo)和內(nèi)容

2.1課程目標(biāo)與意義

汽車工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，在大學(xué)里開(kāi)設(shè)《汽車構(gòu)造》課程，有利于為中國(guó)汽車工業(yè)提供專門人才和良好的技術(shù)儲(chǔ)備。《汽車構(gòu)造》作為車輛工程專業(yè)本科生的一門專業(yè)核心課程，要求通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，掌握汽車結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)和基礎(chǔ)理論，綜合運(yùn)用相關(guān)汽車構(gòu)造知識(shí)理解汽車原理，并進(jìn)行一定的設(shè)計(jì)計(jì)算和分析，具備了解車輛工程學(xué)科前沿信息和發(fā)展動(dòng)態(tài)的能力。

2.2課程的主要內(nèi)容與特點(diǎn)

2.2.1主要課程內(nèi)容

《汽車構(gòu)造》課程主要講授汽車構(gòu)造方面的基本理論與基本知識(shí)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)的各機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)，重點(diǎn)掌握底盤(pán)的各機(jī)構(gòu)系統(tǒng)及其總成的功用、組成、基本工作原理及相互作用關(guān)系等[1]。通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程主要內(nèi)容包括：

通過(guò)本課程的教學(xué)，使學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外汽車工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，了解當(dāng)今汽車技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)；

使學(xué)生掌握汽車總體構(gòu)造、各零部件的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握底盤(pán)各主要總成的結(jié)構(gòu)及相互作用關(guān)系；

通過(guò)試驗(yàn)課時(shí)與實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，使學(xué)生熟悉汽車主要的拆卸及裝配。

2.2.2課程的主要特點(diǎn)

《汽車構(gòu)造》課程作為一門實(shí)踐性質(zhì)很強(qiáng)的課程，有幾個(gè)方面的特點(diǎn)：

課程知識(shí)的廣泛和專業(yè)性[2]。汽車構(gòu)造課程涉及機(jī)械設(shè)計(jì)、力學(xué)、化學(xué)、電工電子等相關(guān)課程知識(shí)，同時(shí)也包含發(fā)動(dòng)機(jī)原理，汽車?yán)碚摰葘I(yè)知識(shí)。這些都決定了在該課程教學(xué)中要采用不同于其他一般課程的教學(xué)方法和教學(xué)形式。

教學(xué)內(nèi)容多樣性。汽車的多樣性決定了該課程涉及的知識(shí)內(nèi)容的多樣性，例如懸架系統(tǒng)包括獨(dú)立和非獨(dú)立懸架，獨(dú)立懸架可以分為主要四種，若再根據(jù)選擇用的彈性元件和阻尼元件，則可將獨(dú)立懸架繼續(xù)細(xì)分。例如變速器包括手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器，而自動(dòng)變速器又分為AT、AMT、CVT及DSG等，這都決定了該課程內(nèi)容的多樣性。

課程內(nèi)容的實(shí)踐性。汽車構(gòu)造的復(fù)雜性和實(shí)體性，決定了該課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。學(xué)習(xí)該課程是深入認(rèn)識(shí)汽車的開(kāi)始，面對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形式多樣的汽車，僅僅按照書(shū)本內(nèi)容講述，無(wú)法實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。必須引入實(shí)踐教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及實(shí)訓(xùn)教學(xué)等多種實(shí)踐認(rèn)知和操作環(huán)節(jié)，才能使學(xué)生更好地掌握該課程的相關(guān)知識(shí)和理論。

該課程內(nèi)容的創(chuàng)造性和科技創(chuàng)新性。汽車的發(fā)展充滿了人類的智慧，諸如汽油機(jī)、柴油機(jī)、噴油器、同步器、萬(wàn)向節(jié)、差速器等不勝枚舉，每一個(gè)裝置都是一個(gè)絕佳的發(fā)明創(chuàng)造，都凝聚著汽車人的智慧，其不僅承載著知識(shí)和原理，更承載著創(chuàng)造的思想。隨著科技的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)不再滿足于機(jī)械的控制方式，從發(fā)動(dòng)機(jī)到變速器、制動(dòng)器、車窗玻璃、空調(diào)座椅等，無(wú)一不包含自動(dòng)控制的精妙。這一方面要求通過(guò)汽車構(gòu)造課程的學(xué)習(xí)，體會(huì)各種機(jī)構(gòu)背后蘊(yùn)藏的創(chuàng)新精神和智慧，另一方面新型技術(shù)在汽車上的應(yīng)用對(duì)該課程的教學(xué)提出新的挑戰(zhàn)。

3.教改方法

3.1傳統(tǒng)教學(xué)

大多數(shù)本科院校都采用陳家瑞主編的《汽車構(gòu)造》一書(shū)，該教材知識(shí)內(nèi)容體系比較完善，結(jié)構(gòu)、功能及原理的講解均比較細(xì)和透徹。但該教材內(nèi)容比較陳舊，一般都是以“解放”，“黃河”等國(guó)產(chǎn)大貨車為樣例編寫(xiě)的教材，內(nèi)容滯后于汽車技術(shù)的發(fā)展，未能及時(shí)反映現(xiàn)代汽車中采用的新型材料、新型技術(shù)等[3]。

在傳統(tǒng)課堂上，借助與黑板和掛圖等方式教學(xué)，這種現(xiàn)象在認(rèn)知實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中仍然存在。在該課程中，很多部件的結(jié)構(gòu)原理和工作過(guò)程比較抽象，無(wú)法通過(guò)靜態(tài)的板書(shū)或掛圖等方式展示，不利于學(xué)生理解[4]。

傳統(tǒng)教學(xué)模式都是老師在講，學(xué)生在被動(dòng)聽(tīng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不夠高，學(xué)習(xí)效率低下。而且該模式一般是以理論教學(xué)為主，對(duì)于一些具體部件的結(jié)構(gòu)和工作原理不是很清楚，學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手拆裝及工具使用能力都無(wú)法得到良好的鍛煉[5]。

3.2教改探索

3.2.1理論教學(xué)方面

3.2.1.1教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容上，注重把握重點(diǎn)和難點(diǎn)的關(guān)系，基礎(chǔ)知識(shí)與新型知識(shí)的銜接，傳統(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)代汽車技術(shù)的取舍關(guān)系，以典型的貨車和現(xiàn)代汽車的結(jié)構(gòu)為主線，分析汽車各總成、零部件的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及它們之間的相互作用關(guān)系。比如，在發(fā)動(dòng)機(jī)總成和技術(shù)部分，對(duì)傳統(tǒng)的“化油器”式燃油供給系統(tǒng)進(jìn)行舍棄，大部分精力在講解電控燃油噴射；通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)工況對(duì)可燃混合氣成分的要求進(jìn)行銜接，闡述電控燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和控制方式。綜上，在教學(xué)內(nèi)容上保留經(jīng)典的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和工作原理，引進(jìn)現(xiàn)代主流車型和結(jié)構(gòu)，介紹最新技術(shù)的應(yīng)用和前景，使學(xué)生立體掌握該課程的相關(guān)知識(shí)。

3.2.1.2教學(xué)形式

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步為現(xiàn)代課堂教學(xué)的開(kāi)展提供廣泛而豐富的教學(xué)手段和教學(xué)形式。結(jié)合采用PPT、圖形表格、動(dòng)畫(huà)視頻、原理模型等多種方式輔助教學(xué)，可以直觀地展示原理性的知識(shí)創(chuàng)設(shè)動(dòng)態(tài)教學(xué)情境，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使教學(xué)效果事半功倍[6]。

引入微課教學(xué)，借助現(xiàn)代通訊技術(shù)，通過(guò)微信、微博及QQ等即時(shí)通訊平臺(tái)，發(fā)布《汽車構(gòu)造》中典型和難以理解的結(jié)構(gòu)原理講解，學(xué)生可以隨時(shí)隨地地反復(fù)觀看和理解，有利于學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)效率。

3.2.2實(shí)踐教學(xué)方面

3.2.2.1實(shí)驗(yàn)室教學(xué)

課堂是學(xué)生學(xué)習(xí)的場(chǎng)所，主要負(fù)責(zé)教授學(xué)生掌握理論知識(shí)體系，然而學(xué)生對(duì)相關(guān)原理和結(jié)構(gòu)的直觀認(rèn)識(shí)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)手操作。特別是對(duì)于《汽車構(gòu)造》課程，如何將課堂上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與具體的零件結(jié)構(gòu)建立聯(lián)系，體會(huì)各種機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的巧妙，掌握其中的機(jī)構(gòu)工作原理呢？通過(guò)以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室所表現(xiàn)出來(lái)的主動(dòng)性和積極性及探索的欲望，大大強(qiáng)于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)。因此，要廣泛開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，將傳統(tǒng)課堂教學(xué)內(nèi)容向?qū)嶒?yàn)室課堂教學(xué)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，以便增強(qiáng)教學(xué)效果。從傳統(tǒng)課堂到實(shí)驗(yàn)室課堂教學(xué)的轉(zhuǎn)變，需要結(jié)合高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)制度的改革等方面進(jìn)行全方位的教學(xué)改革，建立一套完整的傳統(tǒng)課堂加實(shí)驗(yàn)室課堂的有機(jī)結(jié)合的課程體系，才能取得有效的理想的教學(xué)效果。

3.2.2.2虛擬試驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)室課堂教學(xué)使得學(xué)生加深了對(duì)書(shū)本知識(shí)體系的理解，是值得推廣的一種教學(xué)形式。但是對(duì)于《汽車構(gòu)造》課程中的一些機(jī)構(gòu)，比如自動(dòng)變速器、主動(dòng)和半主動(dòng)懸架等。實(shí)驗(yàn)室課堂可以讓學(xué)生掌握其基本結(jié)構(gòu)和組成，但是對(duì)于其工作原理和工作過(guò)程，卻無(wú)法直觀了解。隨著計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)和動(dòng)畫(huà)技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在新的實(shí)踐教學(xué)方式中得到了廣泛應(yīng)用。

首先，利用該虛擬仿真試驗(yàn)平臺(tái)可以在電腦上實(shí)現(xiàn)對(duì)其結(jié)構(gòu)和工作原理的講解和模擬[7]；學(xué)生可以直觀地看到該機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程，例如對(duì)自動(dòng)變速器而言，利用該虛擬平臺(tái)，直觀觀測(cè)在利用該變速器進(jìn)行換擋時(shí)液壓油的流動(dòng)路線及動(dòng)力的傳遞路線，這對(duì)于掌握變速器的工作過(guò)程和工作原理有利。

另外，利用該虛擬仿真平臺(tái)，學(xué)生可以在這個(gè)平臺(tái)上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架系統(tǒng)、變速器、車輪及車橋等進(jìn)行虛擬拆裝，反復(fù)進(jìn)行練習(xí)，直到掌握對(duì)某個(gè)機(jī)構(gòu)的拆解和裝配過(guò)程，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際動(dòng)手操作進(jìn)行實(shí)物拆裝，既達(dá)到教學(xué)效果，又保證配件的使用壽命和使用效率。總之，虛擬試驗(yàn)教學(xué)已成為不僅是《汽車構(gòu)造》，還包括其他學(xué)科開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的重要手段。

4.結(jié)語(yǔ)

汽車構(gòu)造課程的內(nèi)容和特點(diǎn)，決定了該課程的教學(xué)特點(diǎn)和教學(xué)形式。從課程內(nèi)容和特點(diǎn)出發(fā)，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足和特點(diǎn)，嘗試從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)角度，對(duì)《汽車構(gòu)造》課程進(jìn)行改革和創(chuàng)新，使教學(xué)內(nèi)容和科技進(jìn)步與時(shí)俱進(jìn)；教學(xué)形式和多媒體應(yīng)用與時(shí)俱進(jìn)；實(shí)踐教學(xué)和虛擬計(jì)算機(jī)平臺(tái)發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)，建立適合汽車構(gòu)造的完整教學(xué)體系，以取得更好的教學(xué)效果。

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江蘇大學(xué)基金資助（13JDG076）