汽車試驗學課程教學改革實踐探索

趙立軍 王飛 鄧浩

[摘 要]汽車試驗學課程教學普遍存在教材內容滯后、實驗條件不足、考核方式單一等問題。要對其教學方法和考核方式進行有益的改革實踐，必須努力提高課程理論的時效性和考核方式的全面性，進行一系列的改進與探索工作；并在課程中采用虛擬實驗設計的方法，緩解高校實驗資源不足的共性問題。汽車試驗學課程教學的改革工作在試行過程中取得了令人滿意的教學效果，達到了預期目標。

[關鍵詞]汽車試驗學；改革；教學方法；考核方式；虛擬實驗設計

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）08-0115-03

○、引言

汽車試驗學理論知識是對汽車的構造、設計及理論知識的強化和驗證。隨著汽車工業(yè)水平的提高，測試理論和手段的不斷進步，汽車試驗學理論發(fā)展迅速。汽車試驗學課程知識的學習，需要依托汽車理論、汽車設計和汽車構造等相關知識，并涉及汽車試驗與測試的基本原理和常用方法、整車及零部件的試驗設備及測試方法[1]。

汽車試驗學作為車輛工程專業(yè)學生培養(yǎng)的重要課程，目的是培養(yǎng)學生正確選用試驗方法和儀器設備，掌握汽車試驗的基礎理論和測試技術，并有效處理試驗數(shù)據和分析試驗結果的能力。筆者根據該課程的教學經歷，分析教學中存在的問題，尋求課程理論知識與虛擬實驗設計相結合，并輔以累加式考核方式，追求教學效果的提升。

一、課程教學的特點和存在的問題

汽車試驗學的理論性教學，要求學生具備汽車專業(yè)主干相關理論知識，掌握諸如試驗數(shù)據測量、測試系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性、傳感器技術等相關知識；在實踐性方面，要求學生熟悉汽車各種性能試驗，熟悉汽車總成試驗；培養(yǎng)學生應用理論知識和相關儀器設備解決實際問題的能力[2]。該課程的主要問題如下。

（一）教學學時不足

目前國內高校開設的汽車試驗學課程，教學學時一般不超過40學時（含實驗學時），而隨著大類招生和通識教育理念的普及實施，專業(yè)課學時正不斷被壓縮，一些高校已經被迫將重要的專業(yè)課程進行整合，以滿足專業(yè)培養(yǎng)方案的總學時要求。據調查，有的高校已將該課程減少到了28學時（含實驗學時）。而汽車試驗學課程的教學內容非常寬泛，在有限的教學課時內，如何合理安排教學內容、進行科學合理的教學設計，顯得尤為重要。

傳統(tǒng)課堂教學過程中，為了彌補課時少的問題，教師一般都會采用多媒體課件來教學。這種方式的好處是每節(jié)課的信息量大，能兼顧更多知識點，但存在學生接受速度與授課進度不一致，難以及時消化和理解等問題。學生學習的主動性不高，這不利于開發(fā)學生的積極性和創(chuàng)造性。因此，應該揚長避短，利用多媒體手段的高效率優(yōu)勢，同時做好教學環(huán)節(jié)的設計，努力提高講授內容的趣味性和實用性，使學生跟得上進度，通過更多的實例來使其對知識加深理解，盡快掌握。

（二）教學條件不足

大部分開設車輛工程專業(yè)的高等院校，均會開設有汽車試驗學或相近課程，但因為所在高校的資源和建設問題，軟硬件條件差異很大。普遍存在的問題是實驗室建設偏重為科研服務，純教學用實驗設備較少；儀器和設備或場地有限，很難完全滿足學生的需要，學生難以對理論知識產生充分的認識[3]。特別是當今汽車試驗技術水平和條件在進步，高校的硬件水平建設很難跟得上，甚至出現(xiàn)個別專項實驗課程無法保證開設，或是維護和更新不及時，導致實驗落后于現(xiàn)行的國家標準。

而由于本課程自身的特點，學生對實驗的體驗和參與度非常重要，教學條件的限制對教學效果的影響尤其令人擔憂，這是開設相關課程的高校在課程教學中亟待解決的共性問題。

（三）考核方式單一

由于教學條件的限制，在本次課程進行教學改革前，考核方式由平時出勤成績（10%）、實驗（10%）、期末考試（80%）三部分組成。因此難以避免“一卷定輸贏”的弊端，造成學生學習過程中積極性和熱情不夠高，對出勤和實驗實踐不夠重視，考前突擊現(xiàn)象嚴重，考試之后很快忘記，很大程度上影響了學習效果。

對于汽車試驗學的學習內容，應該更加注重學生對知識的深入理解，使其真正掌握試驗理論及方法，以利于學生在以后的科研和實際工作中能夠將所學知識進行應用。但是期末考試的試卷很難綜合考查學生的能力，而且即便是開卷，也會因為考試時間的限制，無法體現(xiàn)出考核的科學性和全面性?？梢?，傳統(tǒng)的單一試卷考核無法將理論融會貫通，表現(xiàn)出明顯的弊端和局限。

（四）課堂理論教學與實驗內容脫節(jié)

汽車試驗學課程內容和知識安排，是先從各種參數(shù)測量開始，然后進行系統(tǒng)參數(shù)及整車性能的測試試驗，其涉及的物理和數(shù)學基礎知識較多，從電路電子到流體傳動，從物理結構到數(shù)學模型，范圍很廣；而且需要眾多的儀器設備支撐。想要實現(xiàn)理想和全面的教學條件，要求非常高，估計國內沒有大學能夠完全具備和實現(xiàn)。但是教師的授課條件不夠完善，仍然需要將知識點傳授給學生，這是難度很大的工作。

由于難以從根本上理解和掌握試驗及數(shù)據處理相關理論，學生不能完全理解試驗原理，不能自主完成試驗數(shù)據的分析和處理，只能停留于機械式的實驗操作階段，影響學習效果，降低了學習興趣[4]；而且由于實驗室管理問題，安排實驗時間不能及時跟上課程進度，造成課堂內容與實驗相脫節(jié)，對于學生及時理解鞏固所學理論造成了不利的影響。

二、課程教學的改革措施和方法

（一）合理的教學設計

1.明確的教學主線與內容

教師應根據本課程的自身特點，以汽車基本性能試驗和國家強制性試驗為主線來組織教學內容。及時普及和講解相關技術和采用最新試驗技術標準，保留基本的、必需的教學內容，并不斷更新、充實新知識和新信息，以便于學生與時俱進地學習相關知識。

教師要科學合理地分配教學課時，精選教材內容，強化教學重點和難點；安排一些教學內容讓學生課下學習；充分發(fā)揮多媒體手段的優(yōu)越性。要根據教材的內容，合理地連接和交叉各章節(jié)的內容，并適時地融合相關專業(yè)知識和前沿技術信息，使學生能夠在學習的過程中，一直清晰地把握課程的知識主線，并了解所學的知識用在何處，如何應用。

比如在講授過程中，可以設定一個課程學習的目標命題，就是完成一個汽車某系統(tǒng)或部件的測試試驗臺，當然這個實驗臺應該是技術含量高、功能強大的。那么教師就要把如何構建試驗臺、如何進行其功能和原理設計、試驗的數(shù)據如何處理、如何評價性能的優(yōu)劣這一連串問題代入授課環(huán)節(jié)中，將實例與學習內容相結合，帶著問題進行講授，就會使學生自然地將課本內容的相關性和應用價值有機結合起來，提高對知識的理解和接受度。

2.課上課下緊密結合

在有限的授課學時內，為保證授課內容得以完成，并提高學生學習效果，教師需要合理優(yōu)化教材內容的講解方式，設計教學環(huán)節(jié)的內容。首先要保證重點和難點的講授，同時要合理設計課前和課后的環(huán)節(jié)。比如，當有涉及其他專業(yè)課程的內容時，教師需提前要求學生進行適當復習，并在課上設計問答環(huán)節(jié)，活躍課堂氣氛，增強互動性，使學生能夠將更多的精力投入到教學活動中?？刹贾靡欢ǖ恼n后內容，在下次課的課間前后，利用課堂小測驗的形式，帶領學生進行重要知識的復習，鞏固所學知識，并對學生提出的問題進行統(tǒng)一解答，也是一種很好的強化方式。

課堂上，教師要盡可能多地利用提問、視頻動畫和課堂辯論等方式，使學生能夠一直跟隨教師的講授和引導，保持精力的高度集中，快速地理解和接受專業(yè)知識。當然，當下有的教學理論認為，教師應該引導學生自己發(fā)現(xiàn)教學內容的重點，讓學生的主動性在學習中得到發(fā)揮。但在實際教學過程中我們發(fā)現(xiàn)，由于當下信息傳播技術發(fā)達，網絡和手機的誘惑大，學生普遍難以自我約束，教師在課堂上的主導仍然是必不可少的。因此，我們認為汽車試驗學這類課程，還是應該由教師主導，因為課程內容繁多，涉及知識面寬，僅靠學生自主學習并不能達到好的學習效果。此外，要設置課外的答疑環(huán)節(jié)，解決學生學習中的一些個性問題。這樣既高效利用了教學課時，又增強了學生學習的獨立性、主動性和創(chuàng)新性[5]。

（二）虛擬實驗設計助力

由于試驗設備和經費投入的限制，要想全部開設高校所需的實驗課，本來也是不現(xiàn)實的。為了解決此問題，本次課程改革將虛擬實驗設計作為重點引入汽車試驗學課程教學中。虛擬實驗設計是指在計算機系統(tǒng)中采用模擬和仿真技術實現(xiàn)各種虛擬實驗環(huán)境，實驗者可以利用模擬實驗環(huán)境對各種預定的實驗項目進行仿真實驗，得到預計輸入輸出結果。它是計算機技術、仿真模擬技術、人機交互技術結合的產物，也是教育領域應用信息技術的創(chuàng)新。虛擬實驗教學可以節(jié)約成本，突破實驗教學在時間和空間上的限制。

如利用各種計算機軟件工具，開發(fā)、搭建汽車虛擬實驗模型，包括硬件設計、軟件設計、實驗數(shù)據模擬和分析，進行變速器傳動效率、汽車動力性、汽車制動性、汽車平順性等相關的虛擬實驗[2]。學生在進行這類虛擬實驗設計的過程中，可以激發(fā)學習主動性，提高學習效果。虛擬實驗技術已經在現(xiàn)代化教學中得到了越來越普遍的應用[6]。

根據教學的實際情況，虛擬實驗設計由教師提供規(guī)模足夠大、能夠涵蓋各教學知識點的綜合設計課題，然后由學生自由分組、獨立完成。虛擬實驗設計的內容主要包括：

1.按照課題要求設計具備相關功能的汽車實驗室，說明設計原理及總體參數(shù)設計，合理選擇構成實驗室的軟件、硬件；

2.繪制三維模型說明實驗室總體結構布置；

3.對實驗數(shù)據進行輸入設置、輸出分析、結果預測，并對實驗過程進行仿真模擬；

4.明確實驗具體操作流程和實驗步驟；

5.實驗室組建成本分析；

6.匯總實驗設計成果并撰寫電子版設計報告；

7.進行PPT匯報展示。

當然，在此過程中，教師的指導是至關重要的。

作為課程改革的主要部分，虛擬實驗設計周期貫穿整個教學過程，不僅需要學生融會課堂知識，還要求學生自主學習相關知識，解決了理論知識與實踐相脫節(jié)的問題[5]。課題設計形式為小組合作完成，并對每個學生做出工作量的要求，不僅讓每個學生參與到虛擬實驗設計過程中，而且通過對實驗過程和實驗對象的直觀感受，提高了學生對試驗過程的感性認識，達到了學以致用的目的[7]。同時，學生在工作中的團隊合作能力、組織協(xié)調能力也得到了相應的鍛煉。

（三）科學的考核方式

為了解決考核方式單一的問題，改革后的課程采用了“累加過程式”考核方法，具體操作如下。

考核的形式為：課程成績=虛擬實驗設計（50%）+考勤（10%）+期末考試（40%）。

相較于傳統(tǒng)考核方式，累加過程式考核擴展了考核內容的外延[8]。其不僅注重對教材中理論知識點的考核，還添加了實踐和實驗過程，保證學生在掌握基本理論知識的同時，能更重視并參與到教學的各個環(huán)節(jié)[9]。

該考核方式加大了平時成績比重，細化了平時成績標準；提升了虛擬實驗設計在考核中的占比，以較大規(guī)模的綜合設計替代傳統(tǒng)的考試方式，配合適當?shù)某銮诳己耍畲笙薅鹊卣{動學生學習的主動性和積極性[10]。虛擬實驗設計作為學生最終通過課程的必要條件，為避免出現(xiàn)小組內分工不平衡的問題，要求每位學生至少參與一次匯報展示，同時接受其他學生針對現(xiàn)場演示內容的隨機提問。為了保證考試結果的公正性，采取利用課內時間進行公開答辯的方式，由任課教師和全體學生共同擔任評委，客觀、公正地評出最終成績。

考核中的考勤部分予以保留，這不僅因為學生上課是基本要求，更重要的是課上知識的傳授是至關重要的，學生僅依靠考前的自學無法保證學習效果。

期末考試部分則更多的是考量對知識的理解和應用，而回避單純記憶的內容。這樣學生更加需要在平時的學習中注重對所學理論知識的掌握。

三、結論

本次汽車試驗學課程教學改革已在我校車輛工程專業(yè)2014級學生中試行了一年。通過對學生進行問卷調查，結果顯示學生對改革后的課程非常滿意的占46.3%，滿意的占52.7%，不滿意的僅占1%。而且從期末考試的情況來看，學生的學習效果也令人欣慰。

本課程改革實踐取得了預期的教學效果，學生在有限的課時內較好地掌握了相關知識，為今后的科研和工作奠定了基礎。本課程改革方案值得繼續(xù)完善和推廣，這包括因地制宜地開展與授課內容相對應的虛擬實驗設計，采取科學合理的考核方式，以達到更高的教學目標，更有效地培養(yǎng)復合型、應用型人才。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 趙立軍，白欣.汽車試驗學[M].北京：北京大學出版社，2008.

[2] 周龍.汽車試驗學課程的教學改革與實踐[J].科技信息，2014（6）：33-33.

[3] 張志剛，石曉輝，施全.《汽車試驗學》教學改革的探索[J].課程教育研究：新教育教學，2014（9）：99-99.

[4] 張志剛，石曉輝，黃澤好.以科研促進“汽車試驗學”教學改革的探索[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2011（23）：52-52.

[5] 黃德智.關于高校課程考核方式改革的思考[J].安徽農業(yè)大學學報，2006（1）：86-88.

[6] 胡宏偉.關于改進汽車試驗學教學的探討[J].機械管理開發(fā)，2010（25）：180-181.

[7] 吳偉斌.汽車試驗學教學改革的嘗試[J].湖南科技大學學報，2011（4）：32-32.

[8] 朱麗.《汽車試驗學》課程全過程考核方式研究[J].教學研究，2012（43）：38-38.

[9] 李貽濤，邢曉敏.累加過程式考核方法在電子信息類課程改革中的實踐[J].科技咨詢，2011（32）：197-197.

[10] 李大勇，郭海龍，尹慧慧.淺談高校課程考核方式改革[J].教育界，2013（31）：76-76.

[責任編輯 劉鳳華]