《機(jī)車車輛工程》本科生課程實(shí)踐教學(xué)模式探討

謝素超 王達(dá)

摘要：作為鐵道車輛工程專業(yè)機(jī)車車輛方向的重要課程，《機(jī)車車輛工程》具有綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、專業(yè)知識(shí)廣泛的特點(diǎn)。本文結(jié)合中南大學(xué)鐵道學(xué)院軟硬件條件，以及就近的機(jī)車車輛制造、維護(hù)與檢修等部門的現(xiàn)場(chǎng)條件，利用實(shí)驗(yàn)實(shí)踐和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，探討理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，提出改善《機(jī)車車輛工程》課程的教學(xué)效果的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：機(jī)車車輛工程;本科生課程;教學(xué)模式;實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2019）19-0202-03

《機(jī)車車輛工程》是鐵道車輛專業(yè)機(jī)車車輛方向的一門重要課程，該課程主要講述我國(guó)鐵路常見(jiàn)的、具有典型性的主型機(jī)車、客貨車輛的構(gòu)造、作用、原理、總體設(shè)計(jì)及車輛強(qiáng)度和動(dòng)力學(xué)的基本原理[1，2]。課程內(nèi)容包括：鐵道機(jī)車車輛基本知識(shí);轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)原理及基本部件;機(jī)車/客車/貨車轉(zhuǎn)向架;城市軌道車輛及擺式列車轉(zhuǎn)向架;機(jī)車車輛的運(yùn)行性能;車端連接裝置等[1，2]。其內(nèi)容完整地涵蓋了鐵路機(jī)車車輛的基礎(chǔ)知識(shí)，系統(tǒng)地概述了鐵路機(jī)車車輛的基本原理，是鐵路機(jī)車車輛方向?qū)W生的基礎(chǔ)課程和必修課程。

《機(jī)車車輛工程》是以工程為背景，以技術(shù)為主線，旨在培養(yǎng)學(xué)生的鐵道車輛工程意識(shí)和實(shí)踐能力[1，2]。為此，我們要適當(dāng)采取相應(yīng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，將課本中抽象的、理論的、難懂的知識(shí)以實(shí)際中具體的實(shí)物和實(shí)驗(yàn)的形式展示給每一位學(xué)生，幫助學(xué)生系統(tǒng)有效地理解、掌握機(jī)車車輛工程的理論知識(shí)。為改善和提升目前的課程教學(xué)，培養(yǎng)更加優(yōu)秀的鐵路人才，我們結(jié)合本校軟硬件條件，以及就近的機(jī)車車輛制造、維護(hù)與檢修等部門的現(xiàn)場(chǎng)條件，提出并探討機(jī)車車輛工程本科生課程的實(shí)踐教學(xué)模式[3，4]。

一、實(shí)踐教學(xué)模式研究的目的和作用

《機(jī)車車輛工程》課程注重培養(yǎng)本專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力，重視教育與社會(huì)需求相結(jié)合、理論與實(shí)踐相結(jié)合[1]。該門課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門專業(yè)課，僅靠課堂上的講解，同學(xué)們只能接觸到課本和相關(guān)視頻圖片，對(duì)于實(shí)際的機(jī)車車輛沒(méi)有直觀具體的了解。特別是車輛設(shè)備中一些復(fù)雜的機(jī)構(gòu)、裝置，如果同學(xué)們沒(méi)有接觸到實(shí)物，對(duì)其的認(rèn)識(shí)停留在淺顯的層面，降低教學(xué)效果。因此，為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和動(dòng)手能力，我校需在理論課程的基礎(chǔ)上，采取如課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、認(rèn)知實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、社會(huì)實(shí)踐等實(shí)踐教學(xué)[5，6]。

適當(dāng)?shù)囊雽?shí)踐模式教學(xué)，通過(guò)實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生觀察、動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力，可以加深學(xué)生對(duì)課本教材里理論知識(shí)的理解，提高對(duì)理論知識(shí)的運(yùn)用能力。例如，在貨車103閥的實(shí)驗(yàn)中，相比較于課本中復(fù)雜的結(jié)構(gòu)圖，學(xué)生可以直觀地看見(jiàn)和接觸到103閥的具體結(jié)構(gòu)，在拆裝閥體模型的過(guò)程中，會(huì)引發(fā)同學(xué)們對(duì)其結(jié)構(gòu)作用的思考。同時(shí)，實(shí)踐教學(xué)可以給學(xué)生提供許多實(shí)習(xí)地點(diǎn)，在參觀學(xué)習(xí)這些先進(jìn)車輛企業(yè)中，學(xué)生可以了解我國(guó)機(jī)車車輛的發(fā)展和現(xiàn)狀，看清機(jī)車車輛未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和需求，對(duì)以后從事的工作也有更深的理解。在理論課程中穿插實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，可以極大地豐富課程內(nèi)容，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，使學(xué)生對(duì)我國(guó)機(jī)車車輛的現(xiàn)狀和發(fā)展前景有了較全面的認(rèn)識(shí)和了解。

二、改善機(jī)車車輛工程實(shí)踐教學(xué)的對(duì)策

本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、課外研究性實(shí)驗(yàn)等方式開(kāi)展《機(jī)車車輛工程》本科生課程實(shí)踐教學(xué)模式研究，實(shí)施方案如圖1所示。

（一）加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，創(chuàng)造真實(shí)的教學(xué)環(huán)境

《機(jī)車車輛工程》課程中有一些相對(duì)復(fù)雜的具抽象性、經(jīng)驗(yàn)性的理論知識(shí)，僅在課堂上是難以講解的，而實(shí)踐教學(xué)把相關(guān)課程中抽象的知識(shí)以現(xiàn)實(shí)中實(shí)物的形式展現(xiàn)給學(xué)生，方便教師對(duì)課程知識(shí)進(jìn)行直觀地講解，使學(xué)生能接觸到課程中學(xué)習(xí)到的比較抽象或復(fù)雜的機(jī)車車輛機(jī)構(gòu)和裝置等，幫助學(xué)生深入理解理論知識(shí)。

基于我校的軟硬件設(shè)施，可以在課時(shí)內(nèi)的理論教學(xué)中，穿插校內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，充分利用我校鐵路園現(xiàn)有設(shè)施。我校鐵路園中的三臺(tái)機(jī)車分別代表了中國(guó)火車機(jī)車的三個(gè)時(shí)代，上世紀(jì)70年代以前，通過(guò)燒煤利用水蒸氣運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī)車;八、九十年代，主要通過(guò)燃燒柴油來(lái)提供動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)車;從90年代開(kāi)始，依靠電力驅(qū)動(dòng)的電力機(jī)車。師生們?cè)诶碚撜n程期間，走出課堂，在真實(shí)的機(jī)車前可以了解到我國(guó)機(jī)車車輛的發(fā)展階段，能直接觀察到我國(guó)三代機(jī)車的具體結(jié)構(gòu)，把課堂學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與其聯(lián)系到一起，鞏固了課堂教學(xué)的效果。

在課程中后期，帶領(lǐng)學(xué)生到長(zhǎng)沙機(jī)務(wù)段、株洲車輛段、長(zhǎng)沙車輛段、株洲電力機(jī)車廠、長(zhǎng)沙動(dòng)車所等就近的機(jī)車車輛相關(guān)部門進(jìn)行實(shí)習(xí)學(xué)習(xí)，在實(shí)際的廠房?jī)?nèi)，親歷接觸機(jī)車、客車、貨車、動(dòng)車組、城軌車輛的運(yùn)行維護(hù)、檢測(cè)維修等。在現(xiàn)場(chǎng)車間學(xué)生可以直接觀察機(jī)車車輛各個(gè)零部件的拆解和組裝，并可對(duì)應(yīng)課本圖紙，讓實(shí)際與理論充分結(jié)合。為了加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的效果，可以讓學(xué)生參與實(shí)際生產(chǎn)中，如車鉤的掛鉤和摘鉤，車鉤的分解和組裝。在實(shí)際操作中，學(xué)生通過(guò)思考復(fù)習(xí)理論知識(shí)，結(jié)合實(shí)際，掌握操作技巧，鍛煉實(shí)踐能力。

在實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生通過(guò)親自實(shí)踐，對(duì)所學(xué)知識(shí)有了一個(gè)重新認(rèn)識(shí)的過(guò)程，綜合能力得到了鍛煉，不僅加深了對(duì)理論知識(shí)的記憶，還加強(qiáng)了對(duì)鐵道機(jī)車車輛專業(yè)知識(shí)的理解。

（二）利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力

相對(duì)于理論課程，實(shí)驗(yàn)具有直觀、可操作強(qiáng)、具有創(chuàng)造性的特點(diǎn)，可促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)性、探索性、創(chuàng)造性的發(fā)揮。考慮到我校眾多先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室，可給學(xué)生提供多樣且完善的實(shí)驗(yàn)條件，我們可以在課程中適當(dāng)加入如液壓減振器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)、車輛動(dòng)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)向架搖枕載荷測(cè)試實(shí)驗(yàn)、103和104閥緩解排氣實(shí)驗(yàn)等與機(jī)車車輛相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。

對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)生評(píng)價(jià)，不能只單純要求學(xué)生學(xué)會(huì)使用實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)會(huì)測(cè)量幾個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，照著實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書操作，驗(yàn)證相關(guān)的理論或某個(gè)要求的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如，在液壓減振器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生首先通過(guò)拆解液壓減振器，了解其工作原理和基本結(jié)構(gòu)，隨后依據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和步驟，操作設(shè)備壓縮減振器，繪制活塞位移坐標(biāo)圖。如果就此實(shí)驗(yàn)結(jié)束，學(xué)生只是進(jìn)行了一次實(shí)踐操作，卻沒(méi)有思考問(wèn)題，沒(méi)有理論與實(shí)踐的結(jié)合。實(shí)驗(yàn)的目的是要幫助學(xué)生樹(shù)立一種系統(tǒng)的研究思維，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，從而提升其實(shí)踐能力。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安排上，應(yīng)綜合考慮各個(gè)實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容及要求，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的綜合性和創(chuàng)新性，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)估不應(yīng)只限于報(bào)告及結(jié)果，更應(yīng)注重學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程，考察學(xué)生的自主思考能力。

（三）合理綜合課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力

僅靠實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能完全達(dá)到對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)要求，我們需要結(jié)合具有綜合性及創(chuàng)造性的課程設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中學(xué)生不斷收集資料，學(xué)習(xí)最新的相關(guān)理論知識(shí)，接觸前沿的科技理論，無(wú)形中增加學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備，增長(zhǎng)了眼界。課程設(shè)計(jì)是對(duì)機(jī)車車輛工程課程內(nèi)容的整理和綜合，題目應(yīng)具有實(shí)際工程意義和可行性，例如列車減速箱的設(shè)計(jì)，學(xué)生依據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出和機(jī)車重量限制，按照機(jī)械手冊(cè)計(jì)算相關(guān)參數(shù)，設(shè)計(jì)減速箱。

而課程設(shè)計(jì)的考核方式不能僅以一篇設(shè)計(jì)報(bào)告作為考核的標(biāo)準(zhǔn)，也要重視學(xué)生設(shè)計(jì)過(guò)程中的表現(xiàn)。在課程設(shè)計(jì)的期間內(nèi)，學(xué)生需要定期向指導(dǎo)老師匯報(bào)課程進(jìn)展，展示設(shè)計(jì)成果，并及時(shí)反饋問(wèn)題，而指導(dǎo)老師通過(guò)對(duì)學(xué)生課程設(shè)計(jì)過(guò)程的表現(xiàn)，考核學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力，與最后的設(shè)計(jì)報(bào)告一起作為成績(jī)?cè)u(píng)定的參考。依照以上方式考核，課程設(shè)計(jì)才能真正培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)探索、搜集資料、總結(jié)分析的能力，以及運(yùn)用自身所學(xué)知識(shí)和理論研究、解決課程問(wèn)題的能力，鍛煉學(xué)生自學(xué)和獨(dú)立進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)工作的能力。

（四）開(kāi)展課外研究性實(shí)驗(yàn)研討，開(kāi)闊學(xué)生視野

當(dāng)今鐵路事業(yè)發(fā)展迅速，課程應(yīng)緊跟時(shí)代，不僅應(yīng)在課堂教學(xué)內(nèi)加入現(xiàn)今鐵路機(jī)車的教材資料，課外也可開(kāi)展各類活動(dòng)。我校軌道交通安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室擁有目前世界上規(guī)模最大、實(shí)驗(yàn)速度最高的高速列車動(dòng)模型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)高逼真度和真實(shí)度模擬實(shí)驗(yàn)的列車列車空氣動(dòng)力學(xué)性能模擬實(shí)驗(yàn)，在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成了不同外形的高速動(dòng)車組、不同斷面形狀的隧道結(jié)構(gòu)、車隧耦合氣動(dòng)效應(yīng)及外形結(jié)構(gòu)優(yōu)化;同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室還擁有自主研建的軌道車輛實(shí)車及大部件碰撞實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，目前已完成了中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組的頭車耐撞性實(shí)驗(yàn)、廣深港高速動(dòng)車組底架碰撞實(shí)驗(yàn)及耐撞性能評(píng)估、國(guó)內(nèi)及出口城軌車輛耐撞性實(shí)驗(yàn)和評(píng)估等，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為我國(guó)高端軌道交通裝備安全服役，高速列車技術(shù)引領(lǐng)、走出國(guó)門發(fā)揮了重要作用;除此之外，實(shí)驗(yàn)室還擁有大型的風(fēng)沙風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)裝備、列車變氣動(dòng)載荷實(shí)驗(yàn)裝置、風(fēng)/沙/雨/雪/冰氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)群等。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)車樣件及實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼故竞屠蠋煹脑敿?xì)講解，同學(xué)們可以掌握如今高速鐵路發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，通過(guò)觀摩實(shí)驗(yàn)室的各種研究性實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們可以了解我國(guó)高速鐵路最新的研究方向，對(duì)機(jī)車車輛課程會(huì)有一個(gè)全新的認(rèn)知，開(kāi)闊自身視野。同時(shí)，讓學(xué)生積極參與學(xué)校鐵路車輛的高新論壇講座，在與各個(gè)鐵路行業(yè)精英的交流學(xué)習(xí)中，感受鐵路車輛發(fā)展方向及未來(lái)趨勢(shì)。

三、結(jié)語(yǔ)

機(jī)車車輛工程是一個(gè)注重實(shí)踐的學(xué)科，為了達(dá)到良好的教學(xué)效果，《機(jī)車車輛工程》課程要求學(xué)校建立相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)體系。但這不是要求專業(yè)教師注重實(shí)踐教學(xué)而忽略理論教學(xué)，而是需要我們?cè)谡麄€(gè)教學(xué)體系基礎(chǔ)上，探討研究理論與實(shí)踐教學(xué)的關(guān)系。本文所探討的實(shí)踐模式，其目的是更好地加強(qiáng)和鞏固理論教學(xué)，通過(guò)在課堂教學(xué)中穿插各類實(shí)踐活動(dòng)，豐富學(xué)生的課程學(xué)習(xí)，在理論課程教學(xué)的薄弱部分，利用實(shí)踐教學(xué)彌補(bǔ)，使學(xué)生能全面具體地了解課程。

現(xiàn)如今，我國(guó)鐵路事業(yè)蒸蒸日上，《機(jī)車車輛工程》作為鐵道車輛工程專業(yè)的核心課程，我們需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，完善加強(qiáng)教學(xué)模式，以《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》以及《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》等文件精神為指導(dǎo)，達(dá)到培育更多更優(yōu)秀的鐵路專業(yè)人才的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)雋耄，傅茂海.車輛工程（第三版）[M].中國(guó)鐵道出版社，2015.

[2]張效融，朱喜鋒.電力機(jī)車總體及走行部[M].中國(guó)鐵道出版社，2015.

[3]胡瑞，許春霞.機(jī)械工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)引入任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式研究[J].教育教學(xué)論壇，2018，（32）：42-43.

[4]孫境蔚，張?jiān)品?《環(huán)境影響評(píng)價(jià)》課程的理論與實(shí)踐教學(xué)模式探討[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，29（5）：265-266.

[5]魏占祥，祝淼祺.高校“翻轉(zhuǎn)課堂”式實(shí)踐教學(xué)模式探討[J].教育教學(xué)論壇，2018，（31）：181-182.

[6]顏喜林.城市軌道交通工程實(shí)踐教學(xué)模式探討[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，27（12）：171-173.