基于大學生方程式汽車大賽的車輛專業教學模式改革

林繼銘 張勇 楊建紅 張鋒 黃身桂

摘要：在現有的教學模式下，車輛工程專業理論教學與實踐環節相互脫節，理論與運用也沒有相應地結合。本文對現有教學模式存在的共性問題進行了闡述，接著以中國大學生方程式汽車大賽為平臺，提出了改革車輛專業教學模式的一些相關措施，并將其應用于實踐中。通過貫穿于大學生方程式汽車大賽中的實踐教學環節，提高學生的專業知識掌握程度和工程素質。這種教學方法創造了一種將學習與實踐相結合的創新人才培養和素質教育新模式，促進了學生基礎能力、專業知識運用能力和實踐動手能力的提升，為教育教學的改革、教學質量的提高和人才的培養開辟了新的道路。

關鍵詞：方程式汽車大賽;教學模式;實踐教學;車輛工程

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）12-0034-03

隨著我國產業結構轉型升級，正由制造業大國向制造業強國轉變，傳統的車輛專業教學模式已經不能適應當今經濟社會的發展需要，迫切要求高校培養具有工程實踐能力的創新性人才。但是長期存在的傳統教育模式，把學生當作是知識的接收器，忽視了學生的獨立思考和實踐能力培養。如何改變現有的高等教育模式，培養高素質的應用型創新性人才是當前眾多高校研究的重點。本文從現階段我國在人才培養上存在的問題出發，深入探討不足，同時結合中國大學生方程式汽車大賽，在競賽中培養學生的應用能力，努力實現從注重知識的傳授轉為注重能力的培養，創建一種新穎的培養創新、實踐型工程師的車輛專業教育模式，對車輛專業的人才培養具有積極促進的作用。

一、現階段車輛專業教學模式存在的問題

就整體而言，我國車輛專業的教學模式存在著諸多問題。受工程科學化的影響，國內車輛專業的人才培養普遍存在重課內輕課外、重理論輕實踐、實踐環節薄弱、學生實踐訓練不夠、社會適應性差等問題。同時教學過程中存在如下問題：（1）不太重視實踐環節。傳統教育方式只注重知識的積累，忽視了學生的能力培養和專業知識過于狹窄的現象。實驗僅對書本內容進行簡單的校驗，整個過程循規蹈矩，缺乏對學生的自學和創新能力的培養且實驗教學一直處于課堂理論教學的從屬地位。（2）教學內容沒有及時更新。汽車工業發展日新月異，要求實驗技術不斷更新，以適應不斷出現的新思維和新理念。但我們研究發現基礎的實驗只是對理論課程的簡單驗證，實驗內容與實際情況嚴重不符。同時缺乏培養學生解決實際問題的綜合訓練，實驗方案安排缺乏系統性，學生沒辦法從多學科角度對問題進行分析，限制學生的個性發揮。（3）畢業設計題目過時。許多老師需要承擔繁重的教學、科研任務，平時工作繁忙，抽不出太多時間和學生進行交談，只給學生定一個簡單、重復驗證的題目。該類題目不能體現本專業學科領域的前瞻性，選題水平不高。學生在畢業設計進程中，一直處于低水平的重復練習狀態，實踐和創新性能力都很難提高。

二、基于FSAE的車輛專業教學模式

中國大學生方程式汽車大賽（簡稱“FSAE”）是由高校車輛及機電相關專業在校學生組隊參加的方程式汽車設計、組裝與速度競賽。該賽事通過搭建自主創新技術的交流平臺，完善車輛專業人才培育機制，為我國汽車產業從“制造大國”向“制造強國”的方向邁進起了重要作用。

在現有教學模式下，學生缺少實踐和創新能力，制約著汽車產業發展，而基于FSAE車輛專業教學模式能在一定程度上改善這種缺陷。該模式以FSAE為輔助，以教學模式改革為主體，不斷提高教學質量，形成“教、學、做”的教學模式，提升大學生的實踐能力。基于FSAE培養實踐型人才的基本方針，培養學生的實際工程能力，自己動手畫圖、加工零件，制造和調試賽車，將所學理論用于方程式賽車的設計、制造過程中，從而達到理論與實踐的有機結合。

三、基于FSAE的車輛專業教學模式改革措施

（一）課程體系設置的改革

以“本科教學評估和工程認證”為契機，通過總結社會用人需求表以及和汽車企業溝通交流等方式，分析當前行業對人才的需求，總結出適應企業的專業方向，論證分析所需知識、技能和課程之間的關系，然后將其整合形成課程體系，最終編制出以“提高工程實踐能力”為中心的課程體系。（1）強化理論與實踐的聯系。《汽車構造》《內燃機原理》《汽車電子學》和《汽車理論》等課程是車輛專業的主干課程，對應著汽車的四大組成部分。針對這些課程，改革的方向包括：增加學生的初步感觀認識，在低年級學生中開設《認識汽車》課程，開展汽車構造的認知實驗，接著配合內燃機構造、底盤構造、傳感器原理等課程進行整車拆裝，在此基礎上，再輔以實車的測試、實驗臺架的仿真動態模擬，更進一步提高學生的操作和分析能力。（2）形成“核心課程學習”加“專業崗位訓練”的教學方式。積極摸索實踐型教學方式，對相關課程教材、講義進行優化，以突出實踐性。通過專業崗位訓練，模擬企業的工作環境，指導學生參與企業相關項目的開發與設計的整個流程，培養學生的職業素養和崗位意識。（3）開發多樣化的考核方式。在對課程知識充分認識的基礎上，將一些操作性強的課程，把項目考核、答辯和大作業等多種方式相結合，重點考查學生的專業技能。

（二）提升實踐動手能力教學模式的改革

傳統教學模式對學生實踐動手能力的培養是以金工實習方式進行的。這種模式培養的是一種簡單的操作能力，學生循規蹈矩完成規定實驗，驗證書本內容，發揮余地有限。學生通過參與實際賽車的研究，從自己動手畫零件圖開始，完成零部件的加工、制造，最后裝配出一輛滿足要求的方程式賽車。在這過程中，學生完成了整車設計、部件設計，通過三維軟件建立三維模型并通過CAE軟件進行有限元分析，最終形成零件的工程圖紙。接著分析零件的加工和熱處理工藝，自己動手操作車、銑、鉆、磨等機床進行零件加工，并由這些零件組裝賽車，最后通過賽場測試驗證設計、制造的正確性。對教學模式進行實踐性改革，學生設計不再是“紙上談兵”，而是必須應用到實際過程中，很大程度上提高了學生的實踐能力。

（三）常規產、學、研合作教學模式的改革

在以往的學校和企業的產、學研究方面，企業多是扮演旁觀者角色，很少參與本科生的培養過程。高校往往采用生產實習的方式，以走馬觀花的參觀形式完成相應的教學任務，學生簡單了解企業的生產流程，根本不明白如何將理論用到生產實踐中。參加大學生方程式汽車大賽，在這過程中要制造出一輛滿足競賽要求的賽車，在賽車研發過程中可充分結合企業優勢與企業聯合設計、制造賽車，企業可為學生在零配件制造方法、性能檢測與維修等方面提供培訓和技術指導，學生提前掌握企業的工作方式，并驗證設計方案的可行性。

（四）師資隊伍建設改革

1.加強青年教師實踐環節的培養。車輛工程專業是集汽車開發、設計、生產為一體的產品類專業，要求教師除有一定的理論基礎外，還應具有相關實際設計經驗。目前的年輕教師多為博士應屆畢業生，空有理論，但缺乏企業實踐經驗。通過FSAE，為青年教師實踐能力的培養建立了一個良好的平臺，使得教師的實踐能力得到很大程度的提高，使其更能夠勝任“教、學、做”模式教學的要求，從而形成一支教學實踐能力強、結構合理的師資隊伍。

2.鼓勵不同專業的教師參與，充分實現各個學科資源整合。汽車是一種復雜的機電產品，涵蓋了機械、電子、材料、化工等多個學科的知識。為了能更好地提高學生的創新能力，應發揮不同學科的優勢，整合資源，實現多學科的深度融合。因此在建立大學生方程式汽車大賽導師隊伍時，提倡結合具體情況，配以車輛專業教師為主，相關學科導師為輔的多學科教師進行聯合指導。

四、基于FSAE車輛專業教學模式改革成效

本文基于FSAE車輛專業教學模式改革，在培養目標、教學體系和內容的改革與實踐、師資隊伍建設等方面采取了大量改革工作。目前已形成了教學內容組織科學，實驗設備齊全，教學效果良好的局面，為本專業的進一步發展奠定了堅實基礎。經過幾年的探索，車輛專業教學模式改革取得了明顯效果，表現在以下幾方面：

1.鍛煉了學生的實踐動手能力，培養了學生的創新精神。近六年來，學生們完成國家級創新訓練項目7項，申請發明專利和實用新型專利6項，制造出了6輛賽車，并連續參加了6屆中國大學生方程式汽車大賽，取得了輕量化冠軍等優異成績。在方程式賽車的設計、調試和比賽過程中，學生們的實踐動手能力得到顯著提升。本校車輛及機電專業每年約有150名學生直接受益于此次教學改革成果，間接受益其他相關專業學生三、四百人。

2.學生學會了主動學習，將理論聯系實際。在整個實踐的過程中，學生在遇到難題時，會主動尋找資料，積極思考解決問題的方法，從而知道了如何將理論與實際工程相結合。幾年時間里，學生們制作了多輛大學生方程式賽車，鍛煉了他們對實驗設備和加工設備的操作技能。同時這些賽車都經過大量的發動機臺架試驗、結構強度校核實驗、整車道路試驗，這些試驗與《車輛試驗學》《內燃機原理》《汽車設計》等課程的實驗教學相結合，使學生在理解課堂知識的同時，熟悉了實驗研究方法，提高了工程實踐能力。

3.學生的畢業設計質量有了顯著提高。通過此次教學模式改革后，在畢業設計答辯過程中，學生表現為專業知識更扎實、獨立思考問題的能力更強、具有創新性的見解。接受過大學生方程式汽車大賽鍛煉的學生，其畢業設計的成績明顯好于其他學生的成績。

4.同時在賽車的設計和加工制造過程中，與東南汽車、廈門金龍客車、南方路機等大企業合作，建立了多個校外培訓基地，形成校、企緊密合作的教學模式。培養的學生深受企業的歡迎，多數到知名汽車廠、汽車研究院等地方工作，就業質量好。

五、結束語

近幾年，依托FSAE賽事進行了車輛專業教學模式改革的實踐，組建的方程式賽車隊參賽成績取得不斷的進步，不僅可以提高學生的專業知識掌握程度和工程素質，同時還提高了學生對車輛專業、課外科技創新活動的興趣和認同感，并且也在FSAE賽車的設計、研制和關鍵技術的研究方面積累了一定基礎。另一方面，通過將FSAE賽事與原有的專業實踐教學環節進行整合和拓展，豐富了實踐教學的內容，這種教學模式也形成了學生工程實踐教育的新理念，為專業教學改革提供了一個成功的范例，為本科教學質量的提高和人才培養開辟了新途徑。

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Teaching Model Reform of Vehicle Engineering Subject Based on Formula SAE

LIN Ji-ming，ZHANG Yong，YANG Jian-hong，ZHANG Feng，HUANG Shen-gui

（College of Mechanical Engineering and Automation，Huaqiao University，Xiamen，Fujian 361021，China）

Abstract：In the existing teaching mode，there is a gap between the theoretical teaching and practical aspects of the vehicle engineering，and the theory and the application are not combined.This paper expounds the present teaching mode，with formula SAE platform，puts forward some concrete measures for the reform of the teaching mode of vehicle engineering，and its application in practice.Through the engineering practice teaching process which runs through the FSAE tournament，the students' professional knowledge mastery degree and engineering quality are improved.This kind of teaching method has created a new mode of cultivation of innovative talents and quality education in a learning and practice，and promotes the students' basic ability，professional skills and practical ability.This mode has opened up a new way for the reform of education and teaching，the improvement of teaching quality and the cultivation of talents.

Key words：formula SAE;teaching model;practical teaching;automotive engineering