“汽車?yán)碚摗闭n程混合式教學(xué)探索與實(shí)踐

徐中明 張志飛 賀巖松 褚志剛 舒紅

關(guān)鍵詞 汽車?yán)碚?混合式教學(xué) 探索 實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.10.062

Keywords Automobile theory; hybrid teaching; exploration; practice

0 概述

“汽車?yán)碚摗闭n程是重慶大學(xué)汽車工程學(xué)院車輛工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課程。課程教學(xué)內(nèi)容多，信息量大，理論性強(qiáng)，部分章節(jié)枯燥難懂，加上課時(shí)有限，使很多同學(xué)對(duì)學(xué)好本門課都有畏懼情緒。探索“汽車?yán)碚摗闭n程的建設(shè)規(guī)律，采用混合式教學(xué)法探索與實(shí)踐，對(duì)提高“汽車?yán)碚摗闭n程的教學(xué)質(zhì)量具有積極作用。傳統(tǒng)的教學(xué)方法主要灌輸式講授各章節(jié)內(nèi)容，學(xué)生很難真正參與其中，一些復(fù)雜的計(jì)算和繪圖也只是給學(xué)生演示，不能培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。因此改革課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)方法，引入新的教學(xué)模式和新的學(xué)習(xí)軟件進(jìn)行“汽車?yán)碚摗钡慕虒W(xué)改革和實(shí)踐。重慶大學(xué)汽車工程學(xué)院一直高度重視汽車?yán)碚撜n程建設(shè)，采用模塊化、混合式教學(xué)法探索與實(shí)踐，現(xiàn)在是學(xué)校重點(diǎn)建設(shè)的優(yōu)質(zhì)課程之一。

1 課程模塊化和教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

汽車?yán)碚撝饕治雠c汽車動(dòng)力學(xué)有關(guān)的汽車各主要使用性能，包括汽車的動(dòng)力性、汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性、汽車的制動(dòng)性、汽車的操縱穩(wěn)定性、汽車的行駛平順性及汽車的通過(guò)性。課程目標(biāo)是讓學(xué)生掌握汽車使用性能的評(píng)價(jià)、分析、預(yù)測(cè)與試驗(yàn)的基本知識(shí)，提升學(xué)生的分析能力、評(píng)價(jià)能力、試驗(yàn)動(dòng)手能力和汽車基本知識(shí)素養(yǎng)、獨(dú)立分析問(wèn)題素質(zhì)。汽車各使用性能相對(duì)獨(dú)立，具有其獨(dú)特性又相互聯(lián)系，根據(jù)汽車使用性能將課程內(nèi)容分為5個(gè)模塊：（1）緒論、第一章汽車的動(dòng)力性;（2）第二章汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性、第三章汽車動(dòng)力裝置參數(shù)的選定;（3）第四章汽車的制動(dòng)性;（4）第五章汽車的操縱穩(wěn)定性;（5）第六章汽車的平順性。每一模塊的主講教師的科研研究方向密切結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)與科研密切結(jié)合，極大的豐富了教學(xué)案例，使汽車?yán)碚摼o密結(jié)合了工程實(shí)際和學(xué)科前沿。

通過(guò)5年建設(shè)，目前教學(xué)團(tuán)隊(duì)由5人組成，均有工學(xué)博士學(xué)位，有4人有海外留學(xué)經(jīng)歷，有4人有汽車摩托車企業(yè)博士后或汽車企業(yè)掛職經(jīng)歷，都主持過(guò)多項(xiàng)汽車?yán)碚撓嚓P(guān)的縱向國(guó)家級(jí)和省部級(jí)項(xiàng)目及企業(yè)橫向攻關(guān)項(xiàng)目，既了解自己研究方向的國(guó)際前沿又具有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。5位教師分工協(xié)作完成5個(gè)模塊的教學(xué)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)取得成效。

2 混合式教學(xué)的探索與實(shí)踐

為將課堂教學(xué)輸送知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)檩斔湍芰Γ淖児噍斒浇虒W(xué)方式，引領(lǐng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力，探索以“教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的教學(xué)方法;在車輛工程本科實(shí)驗(yàn)班中進(jìn)行了5年混合式教學(xué)探索與實(shí)踐，將教師全部講授的滿堂灌式教學(xué)方法做了相應(yīng)調(diào)整，分為教師主講、學(xué)生課題匯報(bào)主講、學(xué)生使用軟件編制程序解決汽車?yán)碚撜n題、正常作業(yè)相結(jié)合的混合式教學(xué)法發(fā)。

（1）精心設(shè)計(jì)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。結(jié)合汽車?yán)碚撟钚卵芯砍晒鶕?jù)車輛工程專業(yè)培養(yǎng)的知識(shí)、能力、素質(zhì)要求，完善和優(yōu)化了課程教案、教學(xué)周歷、課程PPT等教學(xué)資源，對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容、課程教學(xué)設(shè)計(jì)、課程教學(xué)組織等進(jìn)行具體設(shè)計(jì)和安排，選擇部分內(nèi)容進(jìn)行微課和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和過(guò)程體驗(yàn)，有效激發(fā)所有學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性;完善和優(yōu)化汽車?yán)碚撜n程教學(xué)周歷，以章節(jié)及課時(shí)為單元設(shè)計(jì)具體每周的教學(xué)安排，明確講述內(nèi)容和知識(shí)重點(diǎn)。

（2）學(xué)生人人有探究課題。課程結(jié)合科研與工程實(shí)際，給出共計(jì)40個(gè)左右課題，學(xué)生也可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容自己設(shè)計(jì)選擇課題，一個(gè)模塊有6～8位同學(xué)指定每人1個(gè)課題，鼓勵(lì)多個(gè)同學(xué)合作。學(xué)生也可以另外自選多做課題，每一模塊教學(xué)的最后2-3學(xué)時(shí)由本模塊有課題的同學(xué)匯報(bào)課題研究成果，即同學(xué)們講，老師和其他同學(xué)聽并討論，通過(guò)課題翻轉(zhuǎn)與討論學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握更加深刻。

（3）MATLAB軟件的學(xué)習(xí)與使用。增設(shè)3個(gè)大作業(yè)課題，要求學(xué)生使用MATLAB軟件編制程序，完成計(jì)算，寫出計(jì)算分析報(bào)告，即在第一章汽車動(dòng)力性中設(shè)置“汽車動(dòng)力性分析計(jì)算”課題，在第二章汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性中設(shè)置“汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算”課題，在第六章中射中“二自由度汽車振動(dòng)系統(tǒng)分析計(jì)算”課題。

這三個(gè)課題，結(jié)合汽車工程實(shí)際，使用MATLAB商業(yè)軟件根據(jù)解決工程實(shí)際問(wèn)題，訓(xùn)練了系數(shù)的實(shí)踐能力和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。

（4）小班教學(xué)效果更好。初期實(shí)施混合式教學(xué)法的是車輛工程實(shí)驗(yàn)班，有學(xué)生15人，由于實(shí)驗(yàn)班學(xué)生都比較優(yōu)秀，效果非常好，后擴(kuò)展到20人，現(xiàn)在是30人教學(xué)班，下一步準(zhǔn)備在車輛工程專業(yè)全面實(shí)施。由于要翻轉(zhuǎn)角色，學(xué)生參與較多，不宜在人數(shù)較多的大教學(xué)班級(jí)推廣，把教學(xué)班分成幾個(gè)小班教學(xué)效果較好。

3 課題案例舉例分析

課題針對(duì)汽車?yán)碚撝饕虒W(xué)知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際案例和汽車?yán)碚撗芯壳把卦O(shè)計(jì)課題，這里列舉5個(gè)課題案例進(jìn)行簡(jiǎn)單分析介紹。

3.1 溫州豐田漢蘭達(dá)爬坡門事件技術(shù)分析

溫州豐田漢蘭達(dá)爬坡門事件指的是：2009年12月4日，溫州市民夏先生與一群朋友駕車去溫州永嘉游玩，路經(jīng)甌北塘頭坡一段大約30€捌露鵲南緙淶纜罰懊嫻募噶境怠安洳洳洹迸郎先チ耍ǘ雷約赫飭痙崽錆豪即锍擔(dān)奧忠恢貝蚧啦簧先ィ氨慌笥押鶯莩靶α艘環(huán)薄U飭？.7L排量的漢蘭達(dá)，是2009年9月份才買的新車，剛開始朋友們認(rèn)為，是夏先生技術(shù)不行，但經(jīng)他們親手駕車，還是爬不上這段斜坡。最后，夏先生只好將自己的車停在山下。后來(lái)夏先生聯(lián)系了自己買車的4S店，進(jìn)行了再一次的爬坡測(cè)試，參與測(cè)試的漢蘭達(dá)2.7版前置前驅(qū)SUV車，在正常行駛情況下，還是沒有爬上“漢蘭達(dá)坡”，參與測(cè)試的其他汽車都順利爬上了漢蘭達(dá)坡，甚至2輛排量0.8L的QQ小車都爬上了漢蘭達(dá)坡，場(chǎng)面尷尬。

這個(gè)案例考核汽車?yán)碚撝幸恢匾闹R(shí)點(diǎn)：即“汽車行駛的驅(qū)動(dòng)附著條件”。

學(xué)生自己網(wǎng)上收集案例事件的文字和視頻等素材，使用汽車?yán)碚撝R(shí)點(diǎn)對(duì)此事件進(jìn)行技術(shù)分析，并在課堂上發(fā)表。該事件的根本原因是該款漢蘭達(dá)2.7版前置前驅(qū)SUV車重心較高，爬坡時(shí)因?yàn)槠露刃?yīng)，前輪載荷轉(zhuǎn)移到后輪較多，致使前輪法向載荷減小從而使得輪胎地面法向反力減小，加之該坡道是土路，路面附著系數(shù)較低，使得驅(qū)動(dòng)輪（前輪）非常容易打滑，無(wú)法正常爬上該坡。

3.2純電動(dòng)汽車動(dòng)力性計(jì)算

課堂上，主講老師詳細(xì)講解了燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的動(dòng)力性計(jì)算方法，純電動(dòng)汽車的動(dòng)力性計(jì)算沒有講解，作為課題留給學(xué)生自己探索。

這個(gè)案例考核汽車?yán)碚撝幸恢匾闹R(shí)點(diǎn)：即“汽車動(dòng)力性計(jì)算”。純電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)為電動(dòng)機(jī)，將燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性改為電動(dòng)機(jī)的外特性，進(jìn)行動(dòng)力性計(jì)算即可，實(shí)質(zhì)是舉一反三。

3.3 汽車滾動(dòng)阻力系數(shù) f 和空氣阻力系數(shù)CD 道路試驗(yàn)測(cè)試方法探討

汽車滾動(dòng)阻力系數(shù) f 和空氣阻力系數(shù)CD 對(duì)汽車的動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性有重要影響，在汽車動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)中一般會(huì)對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)量，而道路試驗(yàn)測(cè)試則是最直接也是最接近實(shí)際情況的。

這個(gè)案例考核汽車?yán)碚撝幸粋€(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)：即“汽車的行駛阻力”中兩個(gè)重要的阻力：滾動(dòng)阻力、空氣阻力。學(xué)生通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料，了解汽車動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性最新試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和方法，了解各種汽車滾動(dòng)阻力系數(shù) f 和空氣阻力系數(shù)CD 道路試驗(yàn)測(cè)試方法，更加深刻的理解輪胎的彈性遲滯現(xiàn)象和滾動(dòng)阻力、空氣阻力。

3.4 GB7258-2017制動(dòng)法規(guī)（乘用車）概要介紹

“GB7258-2017制動(dòng)法規(guī)（乘用車）”這個(gè)案例涉及汽車?yán)碚撝械囊粋€(gè)重要知識(shí)點(diǎn)“汽車的制動(dòng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)”，學(xué)生查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，理解汽車制動(dòng)性試驗(yàn)和評(píng)價(jià)規(guī)范，更加深刻的理解汽車制動(dòng)性評(píng)價(jià)知識(shí)點(diǎn)。

3.5 汽車自適應(yīng)巡航（ACC）功能與分析

汽車自適應(yīng)巡航控制ACC（Adaptive Cruise Control），是一種智能化的自動(dòng)控制系統(tǒng)，它是在早已存在的巡航控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。在汽車行駛過(guò)程中，安裝在汽車前部的車距傳感器（如雷達(dá)）持續(xù)掃描汽車前方道路，同時(shí)輪速傳感器采集車速信號(hào)。當(dāng)與前車之間的距離過(guò)小時(shí)，ACC控制單元可以通過(guò)與制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作，使車輪適當(dāng)制動(dòng)，并使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率下降，以使汽車與前車始終保持安全距離。自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)在控制汽車制動(dòng)時(shí)，通常會(huì)將制動(dòng)減速度限制在不影響舒適的程度，當(dāng)需要更大的減速度時(shí)，ACC控制單元會(huì)發(fā)出聲光信號(hào)通知駕駛者主動(dòng)采取制動(dòng)操作。當(dāng)與前車之間的距離增加到安全距離時(shí)，ACC控制單元控制汽車按照設(shè)定的車速行駛。

這個(gè)案例是汽車?yán)碚摂U(kuò)展知識(shí)面的，汽車動(dòng)力學(xué)電子控制系統(tǒng)在汽車上越來(lái)越普及，作為車輛工程專業(yè)的大學(xué)本科生非常有必要了解和掌握這些，學(xué)生通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，消化吸收這些前沿知識(shí)，制作PPT，給老師和同學(xué)講解，更加深刻的理解這些擴(kuò)展知識(shí)。

這些課題激發(fā)了學(xué)生探索學(xué)習(xí)的欲望，給學(xué)生以探索的空間，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4 總結(jié)

實(shí)施汽車?yán)碚摶旌鲜浇虒W(xué)探索與實(shí)踐5年來(lái)，通過(guò)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)方法和手段的探索，提高了教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生更好的掌握了汽車?yán)碚摶局R(shí)，為從事汽車設(shè)計(jì)開發(fā)和試驗(yàn)研究打下良好的基礎(chǔ)。

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