新工科視角下《汽車構造實驗》課程的探索與實踐

張 柳，閆羲昊，侯俊劍，姚 雷，王紅衛

（鄭州輕工業大學機電工程學院，河南 鄭州 450002）

前言

2017年3月1日，教育部發布了《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》，通知指出：當前國家推動創新驅動發展，實施“一帶一路”“中國制造2025”“互聯網+”等重大戰略，以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的新經濟蓬勃發展，對工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革創新。高校學生在校學習時間有限，新工科建設對畢業生能力要求更高，如何提升學生的工程應用能力是亟待解決的問題[1]。

汽車是綜合“機”“電”“自動控制”“化學”等多領域的產物，在新工科形勢下要求汽車行業從業人員具有一定的跨界整合能力和工程應用創新能力。在積極推進“新工科”建設的進程中，傳統的工科教學模式已不能滿足新工科人才要求，各車輛工程院校推行專業教學改革勢在必行[2]。

《汽車構造實驗》是一門車輛工程專業基礎的專業實驗。在傳統實驗教學中存在課堂教學時間少、教學任務重、學習效率低、教學方式單一、教學設備少或者陳舊等普遍問題。如何提高學生對汽車實驗的興趣，使學生利用有限的時間獲得較高的工程應用能力是車輛工程專業實驗值得探討的話題。

1 實驗教學現狀及問題分析

以鄭州輕工業大學車輛工程專業為例。鄭州輕工業大學是我國八所輕工類本科高校之一，在2015年獲批成立車輛工程專業，同年正式招收第一批本科生，經過幾年的教學實踐，存在以下問題.

1.1 實驗教學成本高而經費有限

由于經費有限，實驗設備購置數量和種類有限，數量少，導致部分學生不能動手完成拆裝，動手實踐能力難以得到鍛煉。種類不多，學生的視野沒得到更多的拓展。以廢舊汽車拆卸下來的零部件總成居多，學生在拆卸過程中，經常遇見零件螺栓銹蝕、斷裂、螺紋破壞等不可逆轉的情況，雖已購買除銹劑等輔助工具等，還是難以完成拆卸，專業工具短缺。

1.2 教學方法相對單一

學生“填鴨式”被動學習，不能從內心里以興趣為導向，自主學習。實驗項目內容不夠豐富，指導教師授課方法過于單一，學生興趣不濃，積極性不高。教材內容相對滯后，相關可參閱實驗指導書相對較少，學習資源有限。

1.3 創新性綜合實驗項目較少

目前以驗證性實驗居多，學生只是通過拆裝直觀學習汽車零部件的結構，領悟其工作原理。綜合性實驗較少，“新工科”所突出的創新思維、創新能力難以得到培養。

1.4 實驗成績考核方式單一

目前只是以小組的形式，通過現場拆裝表現和實驗報告撰寫的優劣來評定學生成績，不能體現學生的動手能力、觀察總結能力、創新能力等各項具體能力。考核方法不夠多樣化。

1.5 指導教師工程經驗較為薄弱

高校教師多為從學校畢業直接進入高校，缺乏在企業鍛煉的機會，工程經驗相對較少，解決工程實際問題的能力有待提高。雖然個別教師有企業工作經歷，但整體師資在工程技術應用方面能力水平欠佳。

2 提升實驗教學質量的措施

2.1 補充實驗設備和專業工具

購置汽車實車零部件總成和專用工具，從數量和種類上逐步完善實驗設備。盡量做到實驗器材數量滿足多人同時完成拆裝任務。汽車包含很多零部件，每一個零部件又包含很多種類，比如懸架可分為獨立懸架和非獨立懸架，非獨立懸架常見形式：鋼板彈簧式懸架、螺旋彈簧式懸架、橫向推力桿式懸架、扭轉梁式懸架等；獨立懸架常見形式：麥弗遜式懸架、彈性支柱式懸架、雙叉臂式懸架、多連桿式懸架等。在購置時盡量涵蓋主要零部件總成的多種常見形式。汽車拆裝要用到多種專業工具，比如氣門彈簧鉗、避震彈簧壓縮器、活塞環安裝工具等。購置專用拆裝工具時做到滿足課程實驗項目所需全部工具，不出現因為缺少相應工具導致實驗無法進行的情況。

2.2 配置立體模型教具

在經費允許的情況下，可以購置多種零部件總成制作立體展板、總成裝配爆炸模型、汽車零部件半剖或全部教學模型，讓學生觀看動態的零件總成原理，加深對理論知識的理解。比如在拆裝實車上膜片彈簧離合器的過程中，只能簡單地將膜片彈簧從飛輪上拆下來，摩擦片上膜片彈簧減震器等零件都是鉚接在一起，不可繼續拆分，如果可以定制可供拆裝的離合器零部件塑料（或其他材質）模型，就可以拆解得更徹底，學生也學習得更透徹，而且可以重復使用，節約成本。利用回收、拆卸的廢舊零件、接受企業或個人捐贈的零部件總成供展示參觀用，讓學生了解汽車及零部件發展的歷史以及演變的過程，增加學生的視野和認識。

2.3 信息化教學[3]設計實驗項目

現在是“互聯網+”的時代，學生對新媒介新工具的應用興趣濃厚充分，利用微課、慕課等平臺制作更多的視頻讓學生實驗前觀看相關拆裝視頻、裝配爆炸動畫，或直接在網絡上搜集相關視頻知識供學生學習。在學生觀看過程中，實時根據動畫視頻給學生講解、溝通交流。利用硬件支撐平臺安裝仿真軟件進行虛擬拆裝，讓學生了解具體的操作流程。

2.4 以學生為主體設計教學過程

利用任務驅動，引導學生自主學習，開展知識問答、課內小組競賽等課堂活動，積極采用啟發式、對話式、探討式等[4]教學方法，鼓勵學生通過提問進行交流互動，從而提高學生參與的積極性和程度。教師講解工作原理和拆裝注意事項，在拆裝過程中給予指導，保障學生的人身安全。課堂結尾注重總結環節，先學生后教師的模式來進行。培養學生的總結概括能力和理論聯系實際的能力。

2.5 增加綜合性實驗比重

捕捉行業發展前沿，結合“新工科”宗旨修訂學生培養方案、實驗教學大綱、實驗指導書，調整相應的實驗項目，減少驗證性實驗，增加綜合設計性實驗。緊跟行業發展，重在培養企業所需創新能力、工程實踐能力的復合型人才。比如，依據學生對汽車的了解和興趣，指導學生利用3D打印技術或其他材料來設計制作汽車零部件三維模型，在設計一個零件的過程中，要求學生不僅要對汽車構造理論知識的理解透徹，還要融合公差、加工、材料、力學等多門課程的知識，開發學生的創新思維，提升學生學習的樂趣，同時使工程設計實踐能力得到鍛煉。

2.6 實驗考核方式多元化

在實驗成績評定中，不再簡單地依據實驗報告的質量來給予分數。而是要抓好過程考核，教師對每位學生的課堂表現給出課堂成績，體現動手實踐能力、觀察總結能力、語言表達能力、工程應用創新能力、數據處理能力等具體能力，其中對創新能力、跨界整合能力等給予額外加分。對于實驗報告，要重在學生數據分析能力和理論知識聯系實際能力的培養。依據課前預習、課堂表現和實驗報告公平公正地多元性評定成績。

2.7 提升教師的工程實踐能力

鼓勵教師到企業培訓學習、掛職鍛煉等，學習企業的新工具新工藝新流程，豐富教師的工程實踐經驗。直接聘請工程經驗豐富的企業工程師任教也是一種途徑。教師解決工程問題能力的提升對學生能力的提升起著至關重要的作用。

3 結語

新工科建設旨在推動高校培養出能勝任企業技術創新要求的跨界工程技術人才。本文以《汽車構造實驗》課程為例，講解了工科專業實驗教學通過完善軟硬件設施、信息化實驗教學設計、以學生為主體設計教學過程、考核多元化等實驗課程改革措施來提升學生的綜合素養和解決工程實際問題的能力，這對其他高校在新工科實驗實踐教學建設方面具有借鑒意義。