自主開(kāi)放式汽車實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)探索

劉 照, 何 珊, 彭衛(wèi)平, 石端偉

(武漢大學(xué) 動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院, 湖北 武漢 430072)

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自主開(kāi)放式汽車實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)探索

劉 照, 何 珊, 彭衛(wèi)平, 石端偉

(武漢大學(xué) 動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院, 湖北 武漢 430072)

在綜合性高校中,為吸引文理等各專業(yè)學(xué)生參與工程訓(xùn)練,以汽車這個(gè)日益大眾化的產(chǎn)品為典型實(shí)訓(xùn)對(duì)象,在對(duì)現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行分析、整理、綜合的基礎(chǔ)上,充分整合現(xiàn)有的資源,通過(guò)8個(gè)開(kāi)放實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè),來(lái)滿足學(xué)生自由選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、自主開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的需求,從而激發(fā)學(xué)生的興趣,培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力,提高其綜合素質(zhì)。

工程訓(xùn)練； 汽車實(shí)訓(xùn)平臺(tái)； 開(kāi)放式實(shí)訓(xùn)

工程訓(xùn)練作為一種通識(shí)性基礎(chǔ)工程實(shí)踐教學(xué),是提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)[1-2]。在綜合性大學(xué)開(kāi)設(shè)的工程訓(xùn)練類課程中,難以找到一個(gè)適合大多數(shù)專業(yè)學(xué)生參與的訓(xùn)練對(duì)象。傳統(tǒng)的制造拆裝類工程訓(xùn)練適合工科學(xué)生[3],卻很難吸引文、理等專業(yè)學(xué)生參加,因?yàn)檫@類訓(xùn)練與其專業(yè)相去甚遠(yuǎn),學(xué)生也很難從中找到興趣點(diǎn)，如何吸引這些專業(yè)學(xué)生參與工程實(shí)訓(xùn),是工程訓(xùn)練必須解決的重要問(wèn)題之一。

1 多平臺(tái)自主開(kāi)放式汽車實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)背景

1.1 工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

(1) 學(xué)生來(lái)自全校文理工管醫(yī)等各個(gè)專業(yè),傳統(tǒng)機(jī)械加工類的實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容難以滿足他們的需求；

(2) 實(shí)訓(xùn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)和實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地有限；

(3) 選課的學(xué)生多,上課時(shí)間難以協(xié)調(diào)；

(4) 對(duì)于學(xué)有余力、創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生,不能適應(yīng)他們自主開(kāi)展實(shí)訓(xùn)的要求。

1.2 開(kāi)放式的以汽車為實(shí)訓(xùn)對(duì)象的工程實(shí)訓(xùn)

考慮到汽車這個(gè)正迅速進(jìn)入千家萬(wàn)戶的交通工具引起了越來(lái)越多的大學(xué)生關(guān)注(這從汽車類公選課受歡迎可見(jiàn)一斑),擁有一定的汽車知識(shí)和維修技能正成為大多數(shù)學(xué)生的生活必需,因此選擇汽車作為典型實(shí)訓(xùn)對(duì)象來(lái)開(kāi)展工程實(shí)訓(xùn)。此外,考慮到開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)對(duì)于學(xué)生開(kāi)闊視野、激發(fā)靈感、提高綜合素質(zhì)具有特殊作用[4],學(xué)生可以根據(jù)自身的興趣和專業(yè)發(fā)展，自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式，能更充分地意識(shí)到自己是學(xué)習(xí)的主體,發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性[5]。它還有助于提升設(shè)備的利用率,充分利用教育資源[6]。有一些高校進(jìn)行了開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索和實(shí)踐,取得了較理想的效果[7]。

有鑒于此,我們也逐步探索如何將開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式應(yīng)用于工程訓(xùn)練教學(xué),提出了以汽車為實(shí)訓(xùn)對(duì)象、以網(wǎng)絡(luò)預(yù)約系統(tǒng)為中心的多平臺(tái)自主開(kāi)放式汽車實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。通過(guò)該平臺(tái)的建設(shè)逐步達(dá)到以下目的:

(1) 通過(guò)自主學(xué)習(xí),促進(jìn)學(xué)生了解和掌握汽車的結(jié)構(gòu)、原理、使用和維護(hù)等方面知識(shí),拓寬學(xué)生的知識(shí)面；

(2) 通過(guò)自主訓(xùn)練,鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力；

(3) 通過(guò)自主制作典型汽車零件,鍛煉學(xué)生的工程技術(shù)能力；

(4) 通過(guò)自主構(gòu)思和設(shè)計(jì),提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新意識(shí)。

2 多平臺(tái)自主開(kāi)放式汽車實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容

自主開(kāi)放式汽車實(shí)訓(xùn)平臺(tái)架構(gòu)見(jiàn)圖1,它主要由網(wǎng)絡(luò)預(yù)約系統(tǒng)和8個(gè)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)組成,預(yù)約系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)開(kāi)放的基礎(chǔ),也是對(duì)資源進(jìn)行調(diào)配的最佳平臺(tái),實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是開(kāi)放式實(shí)訓(xùn)實(shí)施的核心內(nèi)容和具體依托。

圖1 開(kāi)放式汽車實(shí)訓(xùn)平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 網(wǎng)絡(luò)預(yù)約系統(tǒng)

要想實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)開(kāi)放,學(xué)生必須能夠自由選擇訓(xùn)練內(nèi)容和訓(xùn)練時(shí)間。鑒于學(xué)生眾多、專業(yè)分散,每個(gè)人的課程安排千差萬(wàn)別,時(shí)間上很難統(tǒng)一；另一方面實(shí)訓(xùn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)和場(chǎng)地有限,必須對(duì)有限的資源加以合理利用。網(wǎng)絡(luò)預(yù)約系統(tǒng)恰好提供了一個(gè)平臺(tái),可以對(duì)學(xué)生、設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行優(yōu)化組合配置。除了審核功能之外,該預(yù)約系統(tǒng)還具有查詢、統(tǒng)計(jì)等功能,方便教師對(duì)某個(gè)項(xiàng)目或時(shí)間段的人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),以便合理安排實(shí)驗(yàn)室。

2.2 多實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

借鑒其他高校汽車類課程開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[8-11],在對(duì)現(xiàn)有的汽車實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行分析、整理、綜合的基礎(chǔ)上,整合現(xiàn)有的資源,通過(guò)建設(shè)8個(gè)相對(duì)獨(dú)立的實(shí)訓(xùn)平臺(tái),來(lái)充分滿足各專業(yè)學(xué)生差異化需求。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣自由選擇其中一個(gè)或幾個(gè)平臺(tái)開(kāi)展實(shí)訓(xùn),充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性。圖1中的8個(gè)實(shí)訓(xùn)平臺(tái),從上到下,綜合性和設(shè)計(jì)性依次增強(qiáng),上層和中層面向全校各專業(yè),下層面向?qū)W生自選課題、大學(xué)生科研和競(jìng)賽活動(dòng)開(kāi)放,以充分利用實(shí)驗(yàn)資源。

(1) “汽車原理、結(jié)構(gòu)、使用和維護(hù)知識(shí)”網(wǎng)絡(luò)多媒體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)上不僅提供了許多汽車知識(shí)的在線教程、練習(xí)、視頻和動(dòng)畫(huà)等資料,還提供了大量的虛擬實(shí)驗(yàn)，如離合器拆裝、變速箱操縱、模擬駕駛等。這個(gè)平臺(tái)掛在預(yù)約系統(tǒng)下面,凡是預(yù)約汽車實(shí)訓(xùn)成功的學(xué)生,都可隨時(shí)訪問(wèn)網(wǎng)站,通過(guò)自主學(xué)習(xí)了解和掌握汽車的結(jié)構(gòu)、使用、維護(hù)和交通法規(guī)等方面的知識(shí),拓寬自己的知識(shí)面。多媒體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)見(jiàn)圖2。

圖2 網(wǎng)絡(luò)多媒體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

(2) 汽車運(yùn)用模擬駕駛實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。 此平臺(tái)主要是面向?qū)ζ囻{駛感興趣而又缺少動(dòng)手機(jī)會(huì)的學(xué)生,通過(guò)在較逼真模擬駕駛設(shè)備上的訓(xùn)練,寓教于樂(lè),既可增進(jìn)學(xué)生對(duì)汽車的了解、積累駕駛經(jīng)驗(yàn),還可培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,因此得到大多數(shù)學(xué)生的青睞。

(3) 汽車結(jié)構(gòu)認(rèn)知實(shí)物教學(xué)平臺(tái)。此平臺(tái)提供了汽車底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)、電氣系統(tǒng)等模型和實(shí)物,可以幫助學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí),鞏固汽車各主要部件的工作原理和使用維護(hù)等基本知識(shí),如離合器、變速器、差速器的原理。

(4) 汽車典型零部件拆裝平臺(tái)。此平臺(tái)提供了對(duì)汽車典型零部件，如離合器、變速箱等拆裝實(shí)訓(xùn),可提高學(xué)生對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)能力和動(dòng)手能力。

(5) 汽車電氣系統(tǒng)故障診斷平臺(tái)。此平臺(tái)不僅可促進(jìn)學(xué)生對(duì)真實(shí)汽車電氣系統(tǒng)組成原理的認(rèn)識(shí),還可鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

(6) 汽車典型部件制作平臺(tái)。適合那些動(dòng)手能力較強(qiáng)、對(duì)加工制作感興趣的學(xué)生,此平臺(tái)類似一個(gè)加工作坊,不僅提供了各種傳統(tǒng)的加工手段,還提供了一些新興加工手段,如3D打印等。

(7) 智能汽車控制平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)是適應(yīng)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽需求而新增的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,也面向全校各專業(yè)學(xué)生開(kāi)放。

(8) 汽車典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)平臺(tái)。此平臺(tái)綜合性和設(shè)計(jì)性,不僅鍛煉學(xué)生的三維設(shè)計(jì)軟件運(yùn)用能力,還對(duì)培養(yǎng)他們的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)起到關(guān)鍵作用。

2.3 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)運(yùn)作機(jī)制

(1) 信息發(fā)布。每學(xué)期開(kāi)學(xué)之初,實(shí)訓(xùn)教師在網(wǎng)絡(luò)預(yù)約系統(tǒng)上發(fā)布開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息,包括實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的內(nèi)容、時(shí)間、地點(diǎn)和最大容納人數(shù)等,供學(xué)生選擇。

(2) 網(wǎng)絡(luò)預(yù)約。學(xué)生通過(guò)預(yù)約系統(tǒng)向各實(shí)驗(yàn)室提出預(yù)約申請(qǐng),實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一進(jìn)行安排和調(diào)配,經(jīng)實(shí)訓(xùn)教師審核通過(guò)后方可開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。

(3) 自主實(shí)訓(xùn)。對(duì)于教學(xué)計(jì)劃內(nèi)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,學(xué)生可根據(jù)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)自行開(kāi)展實(shí)訓(xùn),教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)和監(jiān)督。對(duì)于計(jì)劃外的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,學(xué)生可自主確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方案,在得到實(shí)驗(yàn)教師許可的情況下,自主開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。

(4) 網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)。針對(duì)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容,預(yù)約系統(tǒng)中提供了詳實(shí)的實(shí)訓(xùn)大綱,方便學(xué)生熟悉實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。對(duì)實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中和實(shí)驗(yàn)后學(xué)生存在的問(wèn)題,教師也可通過(guò)預(yù)約系統(tǒng)進(jìn)行答疑解惑。

3 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)特色與實(shí)施難點(diǎn)

3.1 建設(shè)特色

(1) 實(shí)訓(xùn)對(duì)象典型,訓(xùn)練內(nèi)容豐富實(shí)用。實(shí)訓(xùn)面向全校各專業(yè)的學(xué)生,以普遍熟悉和感興趣的汽車為對(duì)象,以虛擬和現(xiàn)實(shí)、傳統(tǒng)與現(xiàn)代等多種手段為平臺(tái),圍繞汽車的結(jié)構(gòu)、原理、使用、維護(hù)、維修等內(nèi)容,將“知識(shí)性”與“趣味性”、“理論性”與“實(shí)用性”、“傳統(tǒng)手段”與“現(xiàn)代方法”有機(jī)地結(jié)合起來(lái),讓學(xué)生自主開(kāi)展學(xué)習(xí)、動(dòng)手制作、自我駕駛、故障診斷等。這不僅能使學(xué)生了解和掌握有關(guān)汽車方面的基本知識(shí),而且能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、工程技術(shù)能力和創(chuàng)新意識(shí)。

(2) 實(shí)訓(xùn)方法上虛實(shí)結(jié)合,重在實(shí)踐。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)多媒體平臺(tái),將汽車的結(jié)構(gòu)原理動(dòng)畫(huà)、虛擬裝配仿真、拆裝制造錄像、駕駛與維護(hù)視頻、網(wǎng)上自我測(cè)試等實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容融為一體,通過(guò)分布在各校區(qū)的多媒體教室、實(shí)驗(yàn)室和學(xué)生的計(jì)算機(jī),構(gòu)成一個(gè)超越時(shí)空限制的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境,最大限度地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的自主開(kāi)放。不僅如此,實(shí)訓(xùn)中特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生“現(xiàn)場(chǎng)操作、動(dòng)手制作、自主設(shè)計(jì)”,建立“加工作坊”,為學(xué)生制作自主設(shè)計(jì)的產(chǎn)品提供必要的工具和設(shè)備,如小型機(jī)床、焊機(jī)、鉗工臺(tái)、3D設(shè)計(jì)與打印平臺(tái)、各種工具等。

(3) 模塊任選,自主開(kāi)放。不同專業(yè)的學(xué)生，根據(jù)自己的課程學(xué)習(xí)、實(shí)踐需要和興趣選擇實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與實(shí)訓(xùn)時(shí)間,真正實(shí)現(xiàn)自主選擇、獨(dú)立開(kāi)放。

3.2 實(shí)施難點(diǎn)與解決辦法

自主開(kāi)放式實(shí)訓(xùn)實(shí)施以來(lái),最大的困難在于實(shí)訓(xùn)的安全問(wèn)題和實(shí)訓(xùn)教師不足問(wèn)題。由于對(duì)設(shè)備和環(huán)境不熟悉、缺乏安全意識(shí)和指導(dǎo),學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中的安全難以保證,例如學(xué)生對(duì)機(jī)床不熟悉,或者操作不規(guī)范就可能存在安全隱患。這個(gè)問(wèn)題通過(guò)制定完備的實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作規(guī)范和實(shí)訓(xùn)前的安全教育來(lái)解決。另一個(gè)較大困難是實(shí)訓(xùn)開(kāi)放增加了實(shí)訓(xùn)教師的工作量,實(shí)驗(yàn)室必須全天有教師值守,他們須付出更多的精力監(jiān)督指導(dǎo)實(shí)訓(xùn)過(guò)程,這導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)教師人手不足。針對(duì)此問(wèn)題,通過(guò)培訓(xùn)高年級(jí)本科生和研究生，提供助學(xué)崗位、共同參與實(shí)驗(yàn)室的管理和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)工作的方式加以解決。

4 初步成效

多平臺(tái)自主開(kāi)放式汽車實(shí)訓(xùn)實(shí)施以來(lái),由于實(shí)訓(xùn)對(duì)象典型,實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、實(shí)訓(xùn)時(shí)間等均由學(xué)生自主選擇,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主動(dòng)性和積極性,受到了學(xué)生的歡迎,每年選修該實(shí)訓(xùn)課的學(xué)生近800人,尤其受到文理科等專業(yè)學(xué)生的青睞。根據(jù)對(duì)近2年來(lái)選課學(xué)生的統(tǒng)計(jì),選修汽車實(shí)訓(xùn)的學(xué)生中,文科專業(yè),如新聞、經(jīng)管、信管等占了大多數(shù),2014年下半年為69.8%,2015年上半年為70.3%。通過(guò)調(diào)查還發(fā)現(xiàn),文科學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)中的模擬駕駛等模塊更有興趣,而理工科學(xué)生更側(cè)重汽車部件拆裝、汽車模型制作和汽車故障診斷等模塊。

References)

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Exploration on construction of autonomous open automobile practical training platform

Liu Zhao, He Shan, Peng Weiping, Shi Duanwei

(School of Power and Mechanical Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China)

To attract more students from all kinds of major entering for the practical training, automobile is chosen as a typical training object. Based on analysis, adjustment and combination of existing training programs, after rearrangement and integration of existing resources, 8 relatively dependent open experimental platforms were established to meet the students’ requirements of autonomously choosing time, content of experiment and accomplishing it by themselves, to promote their interest, to develop their innovative thinking and practical capability, and to enhance their comprehensive quality.

engineering training; automobile practical training platform; open practical training

10.16791/j.cnki.sjg.2016.11.049

2016-04-25 修改日期：2016-06-06

武漢大學(xué)2014—2015年實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(WHU-2015-SYKF-02)

劉照(1971—),男,湖北十堰,博士,實(shí)驗(yàn)師,主要從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室管理.

E-mail：whuliuz@163.com

G642.0

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1002-4956(2016)11-0193-03