新工科背景下基于BSC的汽車構造課程教學改革探索

高欣 孟凡環 張士強 孫立晶 張聚濤 張衛國

摘 要：新工科對傳統工程教育提出新的要求，汽車構造課程傳統教學模式的教學效果有待改進，文章分析了汽車構造課程特點，基于BSC學科競賽探索基于賽車和賽事的課程現場教學改革，探索了理論教學、實驗教學的相關教學組織與教學方法，初步達到了課程教學與學科競賽的雙贏，有利于培養學生的綜合素質，實現了新工科工程類應用型本科專業的培養目標。

關鍵字：新工科;汽車構造;BSC;學科競賽;車輛工程;現場教學

中圖分類號：G642.0 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）21-196-03

Abstract： The New Engineering Disciplines Structure puts forward new requirements for the traditional engineering education. The traditional teaching mode of automobile structure course needs to be improved. This paper analyzes the characteristics of the teaching about automobile structure course， explores the on-the-spot teaching reform based on BAJA-racing car and BSC process based on the development of BSC subject competition， explores the teaching methods of theory teaching and experimental teaching， achieves a win-win situation between course teaching and subject competition， cultivates students' comprehensive quality and realizes the training goal of engineering education in the the application- oriented undergraduates.

Keywords： New engineering disciplines structure; Automobile structure; BSC; Academic competition; Vehicle eng -ineering; On-the-spot teaching

CLC NO.： G642.0 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）21-196-03

1 引言

在教學實踐中，板書加多媒體的傳統教學效果不能很好地將理論和實踐融合，課堂加實驗易造成理論與實踐兩張皮，這跟新工科倡導的工程專業素質教育相差甚遠。傳統教學中學生融入度低，主體性差，學有所用不及時。課程的載體僅限于教材、媒體、文獻、教具等，難以承載新工科對復雜工程能力的培養目標的達成。BSC競賽和賽車能貫穿課程學習的全過程，承載理論學習和實踐實習，利用和挖掘BSC等學科競賽的教學價值，將有效促進教學改革。[1]

2 汽車構造課程分析

2.1 汽車構造課程性質

汽車構造是本科車輛工程和汽車類專業的基礎核心課程，也是車輛工程專業學生接觸的第一門專業課程，課程核心是學習汽車的構成和基本原理，既是專業啟蒙，也是后續眾多專業課程的學習基礎，學習過程中需要機械、電子、材料、力學、液壓等多領域知識的支撐去理解課程內容。

2.2 理論部分

對于初次接觸專業課的本科學生，課程中涉及整車的宏觀到局部，信息量大，知識點多而雜;知識體系大而復雜，學習線索長;工程識圖能力差，圖與物對應難度大;專業術語多且難記憶難以理解，指導實踐的價值有待挖掘;既要懂技術緣由與沿襲，更要突出實踐指導價值，并支持后續專業創新思維。

2.3 課內實踐

課內試驗多為驗證性和演示性，一般安排在理論課后，學生只能在老師給的框架下行動，壓制了學生的探索性、創造性和積極性。實驗與理論容易兩張皮，實踐機會少，理論與實踐的融合范圍、融合深度被制約。

3 BSC教學功能分析與開發

3.1 BSC介紹

BSC是中國汽車工程學會巴哈大賽（BaJa SAE China）的簡稱，也稱中國大學生巴哈大賽，賽事為各全國院校同臺競技，各院校在1年內使用同一型號發動機，設計制造出一輛單座、發動機中置、后驅的小型越野車參加比賽，競賽包括靜態和動態項目的測試。

賽事初衷是培養與鍛煉汽車初學者的系統工程實踐能力。賽事是由中國汽車工程學會推出的一個全新的技能型人才培養平臺，其目的是激發參賽學生的學習興趣，促進學生主動學習并進行深入鉆研的熱情，從而使其全面深入地掌握汽車整車設計、制造、裝配、調試、維修等多方面的專業能力和合作等情感素養。[2]

3.2 BSC參賽的教學價值

自2017年，唐山學院組織學生參加BSC大賽，比賽成績逐年向好，學生反饋積極。分析大賽的教學價值，參賽使學生成為學習的主體，學生的學習質量和進度與造車的進度、質量以及賽事的成績排名相關，大賽讓理論與實踐融為一體。

造車是一個典型的復雜工程，要求所學即所用，所用源于所學。BSC的賽車全部由學生自己設計制造，“從0到1”誕生一臺參加比賽的賽車，需要學生們在汽車構造的理論框架下學習、想象、論證、研討、創新、實驗等反復過程。更大的想象和創新的空間使同學們大膽地把自己的想法說出來，并做出來，典型的汽車工程也包含了具體的實驗內容，學生的工程實踐能力可以得到具體的培養。

3.3 BSC教學功能開發

“做中學、學中做”符合工程類專業的認知規律，車隊隊員在實驗室、賽場、設計室不斷地重復實踐和理論學習，讓理論有的放矢，讓實踐有理有據，學生的綜合工程素養得以培養和提高。

課題組也在理論教學案例、教學方式、實驗項目等方面結合BSC賽車，相關課程知識點的教學就在實習車間的賽車旁進行現場教學，BSC賽車和賽事用來導學、促學、支持相關的教學過程，學生的學習狀態、學習方式大為改觀。

4 基于BSC的現場教學模式改革

現場教學法是師生同時深入工程現場， 通過對現場事實的調查、分析和研究，從而認識問題、研究問題和解決問題的教學方式。BSC賽車基本沒有覆蓋件，汽車各系統結構簡單，易于研究，親近學生，適合作為教學模型，師生以賽車為載體現場教學、提問、研討、提車問題、解決問題。[3]

4.1 基于BSC的理論教學

4.1.1 BSC參賽過程與教學過程融合

對汽車構造課程知識點進行梳理，相關知識點跟巴哈賽車系統和總成、巴哈賽車的規則、巴哈賽車的性能有機融合;把賽車造車的各個環節分解成子任務，分散到理論知識的講解中，實現知識點與造車子任務的高度結合，做到有的放矢;把如何取得更好的大賽名次跟學習質量相互綁定。[4]BSC使學生能夠學以致用，培養其解決問題的能力，實現從理論到應用，又從應用到理論的教學過程，實現理論知識的升華。

4.1.2 巴哈賽事案例作為教學案例

車隊師生把歷屆學生在造車過程中遇到的問題作為教學案例引入課程，讓同學們嘗試尋求解決方法，學生分組協作，最終通過分析計算，找出解決的最佳方案，并應用到車輛的改進上。[5]教學過程中學生把自己的智慧變成成果，依托賽車加強了學生的理論理解、實際分析和計算的能力，培養和發揮學生的創造性思維和解決實際問題的能力。以課程轉向系知識點為例，由于轉向系中涉及的桿件較多，且連接、相對位置等較復雜，其牢固性，傳遞運動的穩定性等均較難理解，教師就把17年BSC賽事中組委會提出的 “前輪轉向節中固定穩定桿的橫立柱的螺栓容易脫落，不能保證賽車的安全性”賽車問題讓學生分組分析并解決，結果不僅使賽車性能得以完善，同時該章節學習也在一次典型的工程實踐中理解和掌握。

4.2 基于BSC設計實踐教學

以BSC競賽為驅動，充分激發學生的學習主動性和積極性，將被動學習轉化為主動學習，將實驗目的工程化。課程組將五個實驗按照其所屬模塊分為拆裝實驗、模型制作實驗、賽車實車實驗三類，從而實現分層次、漸進的實驗教學過程。拆裝實驗主要是對課程所學知識的鞏固和進一步理解，而作為拆裝對象的巴哈賽車的機構更適合做教學模型;模型制作實驗主要是對課本知識的深入分析及模擬成型，實驗對象為賽車的典型系統;賽車實驗是賽車為載體，完成實物的相關性能試驗，重現賽車車檢環節。基于BSC設計的實驗，實現從課本到模擬再到真實賽事的完整過程，理論與實驗相互融合，實驗與實際工程相互印證，理念和實際相互交融。學生在做這些實驗時不僅有了較高的學習興趣、學習目標更明確具體、工程實踐能力得到訓練、也為后續的競賽和課程學習打下了堅實的基礎。[6]

5 教學改革成效

競賽的競技排名能激發學生集體榮譽感、團隊精神、學習熱情等，理論對接實踐，實踐追溯理論。依托大賽同學們學習目的明確，小組學習、探究學習、項目學習等得以實現。

現場教學模式在17、18級車輛工程專業進行了教學實踐，汽車構造理論與造車實踐相結合的現場教學方式取得了初步的效果。教學改革初步實現了競賽和教學的雙贏，初步形成了基于BSC的課程教學體系和實踐教學體系，學生的知識水平、工程實踐能力、情感、團隊精神、意志品質、工程素養等均得到了培養和加強。

參考文獻

[1] 杜燦誼.新工科背景下汽車工程應用型人才實踐與創新能力培養體系建構[J].中國教育技術裝備， 2019， 000（004）：87-89.

[2] 我校賽車隊勇奪中國汽車工程學會巴哈大賽冠軍[J].廈門理工學院學報，2015，23（04）：113.

[3] 張海燕，肖昌龍，趙姣，李鳳.現場教學法在《園林樹木學》中的運用[J].教育教學論壇，2019（04）：203-204.

[4] 高欣，湯生安，齊雪玉.基于BSC提高車輛工程專業工程實踐能力的教學改革探索[J].汽車維護與修理，2018（12）：55-57.

[5] 高欣，湯生安，齊雪玉.淺析大學生競賽團隊管理——以全國大學生巴哈大賽為例[J].汽車維護與修理，2018（04）：80-82.

[6] 陳齊平，謝銀飛，曾禮平，宋小科，王天田.以科技競賽為載體培養車輛工程專業學生創新實踐能力探索[J].教育現代化，2020，7（11）： 32-35.