汽車試驗(yàn)學(xué)課程教學(xué)改革探索＊

王彥，李萬敏，楊昀梓，李彥晶

（蘭州工業(yè)學(xué)院 汽車工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

引言

汽車試驗(yàn)學(xué)是很多高校車輛工程專業(yè)開設(shè)的必修課程，主要教學(xué)內(nèi)容包括汽車試驗(yàn)基礎(chǔ)理論和汽車整車、總成及零部件試驗(yàn)的試驗(yàn)內(nèi)容、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)結(jié)果分析等。本課程具有理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的特點(diǎn)[1]，課程內(nèi)容繁多，涉及汽車構(gòu)造、汽車?yán)碚摗⒖刂乒こ袒A(chǔ)、電工電子等先修課程，對學(xué)生知識儲備要求高，同時本課程需要大量的儀器設(shè)備、專業(yè)場地支撐實(shí)踐教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)條件對教學(xué)效果的影響巨大。通過本課程學(xué)習(xí)，要求學(xué)生既掌握汽車試驗(yàn)基礎(chǔ)理論，又具備從事汽車試驗(yàn)的工程實(shí)踐能力[2]。本文對目前教學(xué)中存在的問題做了深入分析，并進(jìn)行了教學(xué)改革探索。

1 教學(xué)中存在的問題

汽車試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展迅速，試驗(yàn)設(shè)備更新?lián)Q代較快，教學(xué)過程中存在教學(xué)內(nèi)容滯后、實(shí)踐教學(xué)設(shè)備更新速度趕不上行業(yè)發(fā)展、采用的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)落后于最新國家標(biāo)準(zhǔn)等問題；汽車試驗(yàn)學(xué)涉及的大量實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都需使用大型的專業(yè)設(shè)備，在汽車試驗(yàn)場進(jìn)行，目前絕大多數(shù)高校并不完全具備課程要求的實(shí)驗(yàn)條件，全國僅長安大學(xué)建有汽車試驗(yàn)場；考核方式單一，對汽車試驗(yàn)學(xué)課程進(jìn)行考核，應(yīng)從學(xué)生對汽車試驗(yàn)基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識的掌握和學(xué)生開展汽車試驗(yàn)的工程實(shí)踐能力兩方面進(jìn)行考查，目前主要采取的期末考試+平時考核+實(shí)驗(yàn)考核的考核方式存在一定的局限性，尤其針對學(xué)生汽車試驗(yàn)工程實(shí)踐能力的考查效果有限；本課程教學(xué)內(nèi)容多，課時少，汽車試驗(yàn)基礎(chǔ)理論和各項(xiàng)試驗(yàn)的講授存在顧此失彼的情況，同時由于課時、實(shí)踐條件等限制，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)存在不同程度的脫節(jié)[3]。

2 教學(xué)改革探索

2.1 梳理教學(xué)內(nèi)容，分類施教，提高教學(xué)效果

針對教學(xué)內(nèi)容多，課時緊張這一問題，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)將汽車試驗(yàn)學(xué)教學(xué)內(nèi)容分為兩大部分：一是汽車試驗(yàn)基礎(chǔ)理論，包括測量系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)特性，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及測量誤差理論等內(nèi)容；二是汽車整車、總成及零部件試驗(yàn)等。對于汽車試驗(yàn)基礎(chǔ)理論，應(yīng)該精講、詳講，配合例題、課后作業(yè)使學(xué)生深刻理解，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅實(shí)的理論基礎(chǔ)。汽車整車、總成及零部件試驗(yàn)這部分教學(xué)內(nèi)容多且龐雜，知識系統(tǒng)性不強(qiáng)，針對這種情況，教學(xué)過程中以國家強(qiáng)制性試驗(yàn)和基本性能試驗(yàn)為主線[4]，要求學(xué)生對每一個試驗(yàn)項(xiàng)目從試驗(yàn)原理、試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析六個關(guān)鍵點(diǎn)入手進(jìn)行學(xué)習(xí)，以提升教學(xué)效果。同時教師在授課時可精講某試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康摹⒃囼?yàn)原理、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)結(jié)果分析這幾部分，而對于試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容可通過課內(nèi)、外互動教學(xué)的方式由學(xué)生自主學(xué)習(xí)，這既解決了課時不足的問題，又使學(xué)生深入?yún)⑴c到教學(xué)過程中，提了高教學(xué)效果。

2.2 產(chǎn)教互動，密切關(guān)注行業(yè)發(fā)展動態(tài)，更新優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

針對汽車試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展迅速，教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)設(shè)備更新速度趕不上行業(yè)發(fā)展，采用的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)落后于最新國家標(biāo)準(zhǔn)等問題，教師在備課時應(yīng)密切關(guān)注行業(yè)發(fā)展動態(tài)，每年對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新優(yōu)化，在教學(xué)過程中舍棄行業(yè)已經(jīng)淘汰的試驗(yàn)項(xiàng)目或試驗(yàn)設(shè)備，教學(xué)中采用最新的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。例如以前廣泛使用的汽車車速測量設(shè)備第五輪儀由于其安裝便捷性不好、測量精度有限，行業(yè)內(nèi)已很少使用，目前已從教學(xué)內(nèi)容中刪除。同時任課教師應(yīng)積極與企業(yè)從事汽車試驗(yàn)的技術(shù)人員開展不同形式的交流，把握汽車試驗(yàn)技術(shù)的前沿，將部分教材中沒有編入，而企業(yè)已經(jīng)廣泛開展的試驗(yàn)項(xiàng)目如電動汽車相關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目納入教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能掌握汽車試驗(yàn)的最新知識。

2.3 建設(shè)汽車試驗(yàn)視頻庫，開展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)

汽車試驗(yàn)學(xué)課程涉及大量實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，但實(shí)踐教學(xué)課時有限，很多實(shí)驗(yàn)不能開出，而開出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目受課時、設(shè)備臺套數(shù)、學(xué)生人數(shù)多、實(shí)驗(yàn)安全性等條件限制，很難做到每一位同學(xué)動手操作，實(shí)踐教學(xué)主要以演示性實(shí)驗(yàn)為主，這對于實(shí)踐性很強(qiáng)的本課程有很大的制約。為此建設(shè)了汽車試驗(yàn)學(xué)課程教學(xué)視頻庫，使得教師在在講解每個試驗(yàn)項(xiàng)目時，可以通過播放教學(xué)視頻提高學(xué)生的感性認(rèn)識，提升教學(xué)效果。同時，要求學(xué)生利用VPG、MATLAB、ADVISOR、ADAMS等汽車虛擬實(shí)驗(yàn)仿真軟件開展虛擬實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)一方面突破了實(shí)踐教學(xué)在時間上和空間上受到的限制，另一方面使每位學(xué)生都參與到汽車試驗(yàn)從試驗(yàn)方案制定、設(shè)備選用、試驗(yàn)條件設(shè)置、試驗(yàn)過程最后到數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析等每個環(huán)節(jié)，大大提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度和獲得感。虛擬實(shí)驗(yàn)可以和理論教學(xué)同步進(jìn)行，避免了理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)的問題。

開展虛擬實(shí)驗(yàn)要求教師根據(jù)教學(xué)的實(shí)際情況，為學(xué)生布置足夠數(shù)量、難度適中、能夠涵蓋各教學(xué)知識點(diǎn)的虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生2-4 人分成1 組、每組安排不同的任務(wù)，同組同學(xué)配合完成，最后撰寫虛擬實(shí)驗(yàn)報告。任務(wù)完成后要求每位學(xué)生在班內(nèi)對完成情況進(jìn)行公開匯報，回答老師和其他學(xué)生的隨機(jī)提問，任課教師根據(jù)學(xué)生完成情況和匯報表現(xiàn)進(jìn)行評價，評價結(jié)果作為課程考核的一項(xiàng)內(nèi)容。

2.4 積極踐行互動式教學(xué)

互動式教學(xué)是指在教學(xué)過程中通過教師安排學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生主要在課外通過自學(xué)探究、互動交流等方法解決問題、獲取知識。互動式教學(xué)將以老師為中心老師講學(xué)生聽為主的傳統(tǒng)被動教學(xué)方式改變?yōu)閹熒涣骰樱瑢W(xué)生主動學(xué)習(xí)為主的教學(xué)方式。互動式教學(xué)模式可以激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)的的意識，培養(yǎng)學(xué)生分析問題，解決問題的能力，使教學(xué)活動變的生機(jī)勃勃，實(shí)現(xiàn)教學(xué)共振。Pugsley 研究發(fā)現(xiàn)，采用互動式教學(xué)模式可以顯著提高教學(xué)效果[5]。

實(shí)施互動式教學(xué)并不是徹底放棄傳統(tǒng)的教學(xué)方式，而是將傳統(tǒng)教學(xué)和互動教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，這就要求任課教師按照教學(xué)大綱要求和學(xué)生知識儲備情況對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整理，哪些內(nèi)容適合傳統(tǒng)的教學(xué)方式，哪些適合互動式教學(xué)，這樣才能做到在課堂上對教學(xué)重點(diǎn)詳細(xì)講解，對教學(xué)難點(diǎn)深入分析，同時利用互動式教學(xué)提高教學(xué)的深度和廣度，激發(fā)教學(xué)活力，提高教學(xué)效率。教師布置適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)任務(wù)是實(shí)施互動式教學(xué)的前提[6]，互動式教學(xué)要求教師在綜合考慮教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求的基礎(chǔ)上提出有一定深度和難度問題，并對解決問題的思路給予一定的啟發(fā)和引導(dǎo)。對提出的問題，要安排時間講解答疑，在充分討論的基礎(chǔ)上得到結(jié)果，教師根據(jù)學(xué)生參與互動的情況對學(xué)生進(jìn)行評價，評價結(jié)果作為平時成績的一部分。

以教學(xué)內(nèi)容測量誤差理論為例，對誤差的分類、隨機(jī)誤差的分布、測量誤差的分析和判別、異常數(shù)據(jù)的取舍等重點(diǎn)內(nèi)容須進(jìn)行詳細(xì)講解，對教學(xué)難點(diǎn)有限次測量的精密度估計等內(nèi)容須進(jìn)行深入分析，同時布置互動性任務(wù)，例如要求學(xué)生對運(yùn)用磁電式轉(zhuǎn)速傳感器采用M 法測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速時是否存在系統(tǒng)誤差進(jìn)行分析，并通過實(shí)驗(yàn)對分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。這樣的教學(xué)安排既能讓學(xué)生掌握測量誤差理論，同時學(xué)生通過互動任務(wù)對系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生，系統(tǒng)誤差的判斷，系統(tǒng)誤差的消除方法等有了更加深刻的理解，提高了學(xué)生解決工程問題的能力。

2.5 優(yōu)化考核體系

為了解決考核方式單一的問題，本課程采用“累加過程式”考核方法，該考核方式將學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程都納入考核體系，引導(dǎo)學(xué)生完成好每個教學(xué)環(huán)節(jié)。基于虛擬實(shí)驗(yàn)的重要作用，考核體系中增加了虛擬實(shí)驗(yàn)考核，課程考核由平時成績、實(shí)驗(yàn)成績、虛擬實(shí)驗(yàn)成績、期末考試成績四部分組成，在前期實(shí)踐的基礎(chǔ)上并與學(xué)生充分交流后，確定了各部分的權(quán)重，課程最終成績=平時成績×20%+實(shí)驗(yàn)成績×20%+虛擬實(shí)驗(yàn)成績×20%+期末考試成績×40%。制定了平時成績評定細(xì)則，平時成績由出勤、作業(yè)、課堂表現(xiàn)、互動學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況逐項(xiàng)量化評定，實(shí)驗(yàn)成績由實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)學(xué)生課內(nèi)實(shí)驗(yàn)完成情況評定。優(yōu)化后的考核體系能更全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，考核結(jié)果更準(zhǔn)確、更科學(xué)[7]。

3 結(jié)論

汽車試驗(yàn)學(xué)是車輛工程專業(yè)的一門主干課程，通過教學(xué)改革提高教學(xué)質(zhì)量意義重大。本文提出的教學(xué)改革措施在本校車輛程專業(yè)兩屆學(xué)生中進(jìn)行了實(shí)踐，結(jié)果顯示通過教學(xué)改革在一定程度上解決了課程存在的問題，實(shí)踐教學(xué)條件不足對教學(xué)的制約得到了緩解，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性大大提高，教學(xué)效果顯著的提升。