《汽車工程力學(xué)》課程改革的實(shí)踐

摘? 要：該文簡(jiǎn)要介紹了無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院《汽車工程力學(xué)》課程改革的思路和具體內(nèi)容，特別是針對(duì)教學(xué)具體內(nèi)容的整合方面，即突出力學(xué)在汽車上的實(shí)例，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)力學(xué)原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步熟悉汽車專業(yè)知識(shí)。在具體融合的案例方面，做了較為細(xì)致的闡述，也總結(jié)了課程改革后的效果，展示了該課程改革的具體措施和效果。

關(guān)鍵詞：《汽車工程力學(xué)》? 課程改革? 專業(yè)基礎(chǔ)課

中圖分類號(hào)：G64 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）09（a）-0148-02

《汽車工程力學(xué)》課程，是無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與交通學(xué)院的汽車檢測(cè)技術(shù)與維修、汽車電子等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程開設(shè)于2015年，其前身是《工程力學(xué)》，課程學(xué)分?jǐn)?shù)3，學(xué)時(shí)數(shù)仍為48學(xué)時(shí)，但教學(xué)內(nèi)容在保持力學(xué)知識(shí)嚴(yán)謹(jǐn)性的基礎(chǔ)上，更加貼合汽車類專業(yè)的學(xué)生。原來的《工程力學(xué)》，學(xué)生普遍不及格率比較高，學(xué)生對(duì)于力學(xué)理論沒有感性認(rèn)識(shí)，也不知道這些力學(xué)原理怎么用于后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)中。經(jīng)過近4年的教學(xué)改革實(shí)踐，取得了一定的成效。

1? 課程改革的思路

根據(jù)高職高專的特色，以理論夠用為原則，以“應(yīng)用”為主旨和特征構(gòu)建高職課程和教學(xué)內(nèi)容。以崗位技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)為目標(biāo)，分析汽車檢測(cè)技術(shù)與維修、汽車電子等專業(yè)學(xué)生的主要就業(yè)崗位和次要就業(yè)崗位，按照崗位群需要的知識(shí)模塊，將理論內(nèi)容有機(jī)組合與分布。根據(jù)分析出來的技能點(diǎn)和知識(shí)點(diǎn)，確定《汽車工程力學(xué)》課程的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)要研究該課程的后續(xù)課程，如《汽車技術(shù)基礎(chǔ)I》和《汽車技術(shù)基礎(chǔ)II》，這些課程里面需要哪些力學(xué)知識(shí)點(diǎn)，更好地體現(xiàn)為后續(xù)課程服務(wù)的宗旨。所以，此次課程改革的思路就是體現(xiàn)在專業(yè)基礎(chǔ)課和后續(xù)的專業(yè)課程高度銜接和融合。

2? 課程具體內(nèi)容安排及特色

《汽車工程力學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容安排有其特色。由于該課程教學(xué)安排在大一的第一學(xué)期，所以該課程除了讓學(xué)生掌握力學(xué)知識(shí)以外，還承擔(dān)著讓學(xué)生逐步了解汽車知識(shí)的任務(wù)。

2.1 保持原有《工程力學(xué)》體系性

此課程為專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容的安排，基本遵循原《工程力學(xué)》的體系，也就是分成理論力學(xué)（靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)），材料力學(xué)（拉伸和壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲），分為10個(gè)單元，增加了和汽車密切相關(guān)的汽車動(dòng)力性和汽車制動(dòng)性簡(jiǎn)介。取消了原來的壓桿穩(wěn)定、拉彎組合變形、動(dòng)載荷與交變應(yīng)力等內(nèi)容。

2.2 加強(qiáng)與汽車類專業(yè)課程的融合

主要是通過教學(xué)內(nèi)容的融合實(shí)現(xiàn)的。在課程改革之初，筆者就注意搜集汽車知識(shí)與力學(xué)知識(shí)的融合，盡量做到闡述力學(xué)原理的時(shí)候，盡量采用汽車上的案例，這樣做的好處有兩個(gè)：一是克服了以前力學(xué)是力學(xué)、汽車是汽車的狀態(tài)，學(xué)生對(duì)于力學(xué)原理怎么體現(xiàn)在汽車上，缺乏認(rèn)識(shí);二是讓學(xué)生逐步了解汽車原理。

案例1：在講解圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，必須要引入的外力偶矩公式，T=9550--Pn-（其中T是外力偶矩，P是功率，n為轉(zhuǎn)速）。在講述該公式時(shí)，密切結(jié)合汽車的兩個(gè)知識(shí)：一是發(fā)動(dòng)機(jī)特性。在講述此問題時(shí)，聯(lián)系發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)，發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率、最大扭矩，讓學(xué)生了解汽車起步時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)不到最大功率（最大功率時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本要在6000r/min），所以最大扭矩值才是影響起步性能的指標(biāo)，進(jìn)而讓學(xué)生了解現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)為何注重低速大扭矩性能而非最大功率。二是進(jìn)而可以聯(lián)系汽車傳動(dòng)系統(tǒng)，簡(jiǎn)介汽車為何有主減速器和變速箱，只有讓汽車輪胎的轉(zhuǎn)速下降，才能可靠提高輪胎上的外力偶矩，才能克服地面阻力，實(shí)現(xiàn)快速起步和加速。

案例2：講摩擦力的時(shí)候，突出滾動(dòng)摩擦阻力矩，進(jìn)而聯(lián)系到汽車主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的力學(xué)分析，讓學(xué)生了解汽車是怎么動(dòng)起來的，而不是簡(jiǎn)單地直覺認(rèn)為汽車就是發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)的。這里面，離不開汽車輪胎與地面的作用。另外，小轎車一般是前置前驅(qū)布置，前輪是轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)輪，后輪是從動(dòng)輪，涉及到汽車重心的布置，結(jié)論是汽車重心應(yīng)該略微偏前（相對(duì)于前后輪接地點(diǎn)中線而言）有利。

案例3：論述運(yùn)動(dòng)學(xué)時(shí)，重點(diǎn)突出定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)。車輪的運(yùn)動(dòng)可以理解為平面運(yùn)動(dòng)，可以看成是平動(dòng)和定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的疊加。這里面，特別強(qiáng)調(diào)了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的推導(dǎo)，讓學(xué)生在力學(xué)課中實(shí)踐微積分操作，讓力學(xué)和高等數(shù)學(xué)無縫連接，也為后續(xù)的動(dòng)力學(xué)研究打下基礎(chǔ)。動(dòng)力學(xué)，重點(diǎn)研究汽車動(dòng)力性，利用高中學(xué)生就能掌握的牛頓第二定律F=ma，結(jié)合滾動(dòng)阻力Ff、空氣阻力Fw、坡度阻力Fi和加速阻力Fj，根據(jù)Ft=Ff+Fw+Fi+Fj的公式，可以計(jì)算出汽車的加速性能，量化研究了汽車動(dòng)力性，類似的也能研究汽車的制動(dòng)性能。當(dāng)然，輪胎動(dòng)力學(xué)也可以進(jìn)行研究（在之前研究驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪靜力學(xué)分析基礎(chǔ)上）。

案例4：講解梁彎曲變形時(shí)，討論提高梁抗彎性能時(shí)，可以結(jié)合等強(qiáng)度梁理論，介紹卡車彈簧鋼板的等強(qiáng)度設(shè)計(jì)思維，也介紹汽車車架的前梁設(shè)計(jì)案例，前梁中間截面為矩形，可以抗彎，兩邊彎矩小，可以做成扁形，中間截面大，往下彎，降低汽車重心。在講述梁的彎扭組合變形時(shí)，一般的書籍，以機(jī)械減速器的軸為例，《汽車工程力學(xué)》講述汽車變速箱里的軸，也可以講述半軸，這樣學(xué)生更容易和汽車實(shí)際相結(jié)合，后期專業(yè)學(xué)習(xí)的時(shí)候，也會(huì)更加有體會(huì)。

2.3 編寫相應(yīng)的教材

《汽車工程力學(xué)》教材沒有可以參照的母版，只能在教學(xué)中摸索總結(jié)。以上案例均已和汽車專業(yè)教師共同研討過，獲得了統(tǒng)一和認(rèn)可，該課程的校本教材已完工，下一步就是該課程教材的完善。

3? 課程改革實(shí)施的效果

該課程經(jīng)過4年的實(shí)施，取得了一定的教學(xué)效果。原來課上氣氛較為沉悶，現(xiàn)在學(xué)生出于對(duì)專業(yè)知識(shí)的好奇，很多學(xué)生加入到問題的討論中;原來，學(xué)生力學(xué)課不及格率總體比較高，基本達(dá)到25%，現(xiàn)在總體通過率超過90%;專業(yè)課教師普遍感覺，學(xué)生在后期的學(xué)習(xí)過程中，對(duì)于汽車類專業(yè)的課程體系框架，概念比較清晰，對(duì)于汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)，哪些部件起到啥作用，學(xué)生也比較明了。說明，該課程的改革效果良好。接下來，在繼續(xù)這種教學(xué)內(nèi)容改革的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步挖掘汽車專業(yè)上的力學(xué)元素，是筆者下一步的努力方向。

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