新工科理念下“車輛牽引與制動”的教學(xué)思考與探索

江星星 王 爽 杜貴府 朱忠奎

1.蘇州大學(xué)軌道交通學(xué)院 江蘇蘇州 215137；2.蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 江蘇蘇州 215325

在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的背景下，為了應(yīng)對新挑戰(zhàn)、迎接新機遇，培養(yǎng)優(yōu)秀的復(fù)合型人才、創(chuàng)新型人才，“新工科理念”應(yīng)運而生。新工科理念是就工科領(lǐng)域而言，以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)跨學(xué)科、綜合全面、創(chuàng)新能力強、面向未來能夠適應(yīng)并引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的新人才為目標(biāo)的培養(yǎng)觀念[1-3]。據(jù)新工科對機械類專業(yè)提出的新要求，結(jié)合車輛工程培養(yǎng)方案、“車輛牽引與制動”教學(xué)大綱以及學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，圍繞“學(xué)”與“用”，思考如何將傳統(tǒng)的以教師“教”為中心，改為學(xué)生“學(xué)”為中心，以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性。此外，探討如何改變原有的考核形式，嘗試全過程化的考核方式，并融入第二課堂的激勵機制，使評價考核更全面、更合理。

1 “車輛牽引與制動”的課程地位

“車輛牽引與制動”是車輛工程專業(yè)軌道交通車輛方向一門理論性與實踐性很強的專業(yè)必修課，也是本專業(yè)主干課程之一。它建立在理論力學(xué)、電工電子技術(shù)、機械原理、機械設(shè)計、車輛結(jié)構(gòu)與原理等課程的基礎(chǔ)上。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握軌道交通車輛牽引與制動基礎(chǔ)理論，主要內(nèi)容包括制動系統(tǒng)的概況和發(fā)展動向，電制動、空氣制動、防滑器和制動控制系統(tǒng)的組成及工作原理；軌道車輛運行中的受力分析，軌道車輛運動方程的建立及運行時分解算和軌道車輛制動問題解算。

2 傳統(tǒng)“車輛牽引與制動”教學(xué)存在的問題

2.1 傳統(tǒng)課堂枯燥無味

“車輛牽引與制動”課程知識點較多，涵蓋制動系統(tǒng)的概況和發(fā)展動向，電制動、空氣制動、防滑器和制動控制系統(tǒng)的組成及工作原理，軌道車輛運行中的受力分析，軌道車輛運動方程的建立及運行時分解算和軌道車輛制動問題解算等。大部分理論內(nèi)容枯燥無味，且傳統(tǒng)課堂以教師講解為主，學(xué)生被動接受，毫無樂趣的“填鴨式”課堂，缺乏真正的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)自主性，與新工科對機械類專業(yè)學(xué)生的要求相違背。

2.2 傳統(tǒng)課堂評價形式單一

傳統(tǒng)課堂的考核方式主要通過考試、出勤及平時作業(yè)進行考核，其中，閉卷考試成績占總成績的70%。由于期末考試占比較高，導(dǎo)致一部分同學(xué)把希望寄托于考前臨時突擊，通過背誦知識點完成考試，這與新工科理念背道而馳，不能達(dá)到預(yù)期的培養(yǎng)目標(biāo)。為了更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，嘗試全過程化的考核方式，并融入第二課堂激勵機制，使評價考核更全面、更合理。

3 多舉措提升“車輛牽引與制動”教學(xué)效果

在新工科理念的指導(dǎo)下，針對“車輛牽引與制動”課程教學(xué)中存在的問題，對整個課程體系進行梳理，從團隊建設(shè)、教學(xué)大綱、課堂形式、教學(xué)方法、第二課堂以及考核方式上進行反思，提出改革創(chuàng)新方法。

3.1 團隊建設(shè)

教師是教學(xué)改革的實施者，是教學(xué)改革成敗的關(guān)鍵。為了提升教師素質(zhì)、提高教學(xué)質(zhì)量、優(yōu)化教學(xué)團隊，加強教學(xué)與科研的結(jié)合，本課程按照高素質(zhì)雙師型的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)教學(xué)團隊。目前，教學(xué)團隊組成如表1所示：

表1 教學(xué)團隊

3.2 教學(xué)大綱制定

教學(xué)大綱是每門課程的教學(xué)綱要，是教學(xué)活動安排的主要依據(jù)。傳統(tǒng)教學(xué)大綱規(guī)定了課程的教學(xué)任務(wù)、教學(xué)目標(biāo)，知識、技能的范圍、深度與體系結(jié)構(gòu)，但傳統(tǒng)教學(xué)大綱中教學(xué)目標(biāo)主要根據(jù)知識點內(nèi)容提出，與生產(chǎn)實際聯(lián)系不強。

根據(jù)新工科對機械類專業(yè)提出的新要求，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律、車輛工程培養(yǎng)方案，而制定的“車輛牽引與制動”教學(xué)大綱，其教學(xué)目標(biāo)由畢業(yè)要求、崗位需求、課程架構(gòu)、課程特色等共同決定。車輛工程專業(yè)“車輛牽引與制動”課程目標(biāo)具體如下：

3.2.1 課程目標(biāo)

課程目標(biāo)1：對軌道交通車輛牽引與制動系統(tǒng)有較全面和系統(tǒng)性的認(rèn)識，并對軌道交通車輛牽引和制動系統(tǒng)的最新發(fā)展動向和趨勢有所了解。

課程目標(biāo)2：掌握車輛牽引與制動基礎(chǔ)知識，能用于軌道車輛牽引與制動系統(tǒng)設(shè)計的功能原理分析。

課程目標(biāo)3：能進行車輛牽引與制動系統(tǒng)的研究、開發(fā)與設(shè)計，具有分析和解算軌道車輛運營及設(shè)計方面的復(fù)雜工程問題，以及解決車輛牽引與制動實際問題的能力。

3.2.2 課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點的對應(yīng)關(guān)系

本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求2、畢業(yè)要求3、畢業(yè)要求4和畢業(yè)要求6，具體對應(yīng)關(guān)系如表2所示：

表2 課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點的對應(yīng)關(guān)系

指標(biāo)點2-4：能夠通過開展理論學(xué)習(xí)與文獻(xiàn)研究，設(shè)計并改進車輛工程復(fù)雜工程問題的解決方案，以使得結(jié)論趨于合理。

指標(biāo)點3-1：能針對車輛工程問題進行調(diào)研，明確約束條件，并進行需求分析。

指標(biāo)點3-3：能夠設(shè)計滿足特定需求的車輛工程領(lǐng)域中相關(guān)系統(tǒng)、部件，并能夠體現(xiàn)創(chuàng)新意識。

指標(biāo)點4-3：能夠基于實驗方案構(gòu)建實驗系統(tǒng)，進行實驗，提取有效實驗參數(shù)或數(shù)據(jù)。

指標(biāo)點6-2：了解車輛工程領(lǐng)域中相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、知識產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)。

3.3 線上線下混合式課堂

“車輛牽引與制動”課程內(nèi)容難而深，理論性較強，知識點雜而多，學(xué)生很難理清思路，難以掌握重點內(nèi)容。為了獲得理想的教學(xué)效果，采用線上線下混合的教學(xué)方法[4]。線上教學(xué)采用超星平臺，建立班課。課前發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)督促預(yù)習(xí)，并發(fā)布重難點講解視頻輔助學(xué)生理清學(xué)習(xí)思路；課中發(fā)布討論題，有助于課堂互動，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情；課后發(fā)布作業(yè)及拓展任務(wù)，及時檢測學(xué)習(xí)效果，并將學(xué)習(xí)延伸到課后。

線下課堂，變傳統(tǒng)“以教師為主，以講解為主”為“以學(xué)生為主，以自主學(xué)習(xí)為主，以教師為輔，以講解為輔”的新課堂。以課前發(fā)布的任務(wù)探討展開線下課堂，給學(xué)生更多表達(dá)和思考的時間，對于學(xué)生不能理解的知識點，進行點撥和講解，輔助理解。與此同時，課堂結(jié)束之前，做好總結(jié)，并要求學(xué)生認(rèn)真反思。在教學(xué)過程中，將講授法、演示法和討論法相結(jié)合，將抽象問題具體化，鼓勵學(xué)生積極參與、拓寬思路，以促進學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容的知識體系，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力[5-6]。

3.4 翻轉(zhuǎn)課堂

“授人以魚，不如授人以漁。”為了充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。在部分章節(jié)，將講臺讓給學(xué)生，讓學(xué)生主講。例如，在CRH5型動車組制動系統(tǒng)，由于學(xué)生在上一章節(jié)已經(jīng)掌握了CRH2型動車組制動系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)CRH5型動車組制動系統(tǒng)會容易一些。因此，引導(dǎo)、鼓勵學(xué)生自學(xué)CRH5型動車組制動系統(tǒng)相關(guān)概念，并與CRH2型動車組制動系統(tǒng)作比較。然后要求學(xué)生分小組討論CRH5型動車組的電制動系統(tǒng)、空氣制動系統(tǒng)以及防滑裝置，并推選5名代表上臺講解CRH5型動車組制動系統(tǒng)。教師根據(jù)講解內(nèi)容及效果進行點評、打分和補充總結(jié)。在這個過程中，不斷引導(dǎo)學(xué)生自主思考、積極討論，學(xué)會團隊學(xué)習(xí)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性[7-9]。

3.5 開展第二課堂

為了鼓勵學(xué)生進行科技創(chuàng)新，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和動手能力，以興趣小組、課外學(xué)術(shù)基金、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽及江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目為第二課堂，將課堂延伸到課后，開展競爭式學(xué)習(xí)。對學(xué)生來說，這種競爭式比賽就是“車輛牽引與制動”課程的延續(xù)，是培養(yǎng)學(xué)生知識應(yīng)用和綜合設(shè)計能力的另一種實踐途徑，對于學(xué)生工程素質(zhì)的提高具有很大幫助[10-11]。

3.6 全過程教學(xué)考核

一門課程的考核形式，對學(xué)生學(xué)習(xí)具有一定的導(dǎo)向作用，傳統(tǒng)以閉卷考試為主的考核形式實現(xiàn)不了機械類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。這種考核形式會讓學(xué)生忽略學(xué)習(xí)過程，平時不深入理解思考，與課程初衷背道而馳。為了消除傳統(tǒng)考核形式的弊端，提升理論與實踐的結(jié)合程度，通過實驗、大作業(yè)、實習(xí)等環(huán)節(jié)進一步來提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，進而提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。通過改革創(chuàng)新，本課程制定了學(xué)生與教師共同參與的全過程的考核方式：過程性考核(60%)+期末測試(40%)，其中實驗和大作業(yè)的過程性考核包含師評(60%)、互評(20%)、自評(20%)三個部分。具體占比如表3所示。

表3 成績分配表

4 教學(xué)成果

線上線下混合式教學(xué)，顯著提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。尤其是超星線上課程的建立，可以有效地監(jiān)督學(xué)生課前知識點預(yù)習(xí)，課中參與教學(xué)互動，課后總結(jié)拓展。有了線上課程的輔助學(xué)習(xí)，線下課堂有了更多的時間開展小組互助學(xué)習(xí)、討論式教學(xué)以及翻轉(zhuǎn)課堂等學(xué)習(xí)方式，最大化發(fā)揮課堂教學(xué)，幫助學(xué)生高效地完成各項學(xué)習(xí)任務(wù)。第二課堂的建立，更是很好地深化了學(xué)習(xí)內(nèi)容，拓寬了學(xué)習(xí)路徑。全過程考核形式引導(dǎo)學(xué)生注重學(xué)習(xí)過程，深入思考學(xué)習(xí)內(nèi)容，極大地消除了傳統(tǒng)考核形式的弊端，提高了人才培養(yǎng)的質(zhì)量。通過多措并舉的方式提高教學(xué)效果，車輛工程專業(yè)的本科班學(xué)習(xí)成績有了明顯提升，課堂滿意度大幅度提高。

結(jié)語

在新工科理念下，“車輛牽引與制動”需要探尋更貼合工程實際的新型教學(xué)模式。線上線下混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、第二課堂以及全過程考核形式，這些教學(xué)改革實現(xiàn)了“學(xué)生為主，自主學(xué)習(xí)，教師為輔，講解為輔”的教學(xué)創(chuàng)新模式，突出了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識和專業(yè)情感，加強了工程意識，提高了教學(xué)質(zhì)量。