汽車構(gòu)造模塊化教學(xué)探索

高志彬

摘 要：教學(xué)方法是合理組織教學(xué)，提升教學(xué)效果，達(dá)成教學(xué)目的的關(guān)鍵。針對(duì)汽車構(gòu)造課程面向工程實(shí)際的特性，基于模塊化理論，分析了汽車構(gòu)造在整體、分總成、組件層次上的教學(xué)建設(shè)，探索了汽車構(gòu)造在整體、模塊、要素層面的教學(xué)實(shí)踐，分析了動(dòng)態(tài)更新教學(xué)內(nèi)容的依據(jù)。汽車構(gòu)造模塊化教學(xué)符合認(rèn)知的規(guī)律，可有效服務(wù)教學(xué)，值得探索應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：汽車構(gòu)造 模塊化教學(xué) 教學(xué)組織 系統(tǒng)

Exploration of Modular Teaching of Automobile Structure

Gao Zhibin

Abstract：Teaching methods are the key to rationally organizing teaching， improving teaching effects， and achieving teaching goals. Aiming at the engineering practice-oriented characteristics of the automobile construction course， based on the modular theory， the teaching construction of automobile construction at the overall， sub-assembly and component levels are analyzed， and the teaching practice of automobile construction at the overall， module and element levels and the basis for dynamically updating teaching content are explored.? Modular teaching of automobile structure conforms to the laws of cognition， can serve teaching effectively， and is worth exploring and applying.

Key words：automobile structure， modular teaching， teaching organization， system

1 引言

成果導(dǎo)向教育（Outcomes-based Education，OBE）及CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）工程教育模式對(duì)課程教學(xué)提出了更高的要求，相關(guān)課程教學(xué)方式方法成為教學(xué)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)[1-7]。

面向工程實(shí)際是汽車構(gòu)造課程的突出特點(diǎn)，合理組織汽車構(gòu)造教學(xué)，引領(lǐng)學(xué)生分析工程實(shí)例，有利于做到理論聯(lián)系實(shí)際和面向工程實(shí)際的問題分析方法的養(yǎng)成。要對(duì)汽車及其構(gòu)造形成系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，汽車構(gòu)造課程的教學(xué)需要在理論指導(dǎo)下進(jìn)行。汽車，作為系統(tǒng)，是由眾多相互作用相互依賴的零部件組成的具有特定功能的有機(jī)整體。汽車構(gòu)造模塊化教學(xué)組織方法正是在系統(tǒng)工程理論的指導(dǎo)下提出的。

2 模塊化基本原理

模塊化是根據(jù)系統(tǒng)要素間的相互關(guān)系將不同的要素組合到一起構(gòu)建具有特定功能的子系統(tǒng)作為通用的模塊，并依據(jù)新構(gòu)建的模塊與其他系統(tǒng)構(gòu)成要素相互之間的關(guān)系構(gòu)成新的子系統(tǒng)，由此設(shè)計(jì)出不同功能或相同功能、不同性能的模塊的方法。模塊化理論是系統(tǒng)理論在工程中的應(yīng)用，實(shí)質(zhì)是系統(tǒng)化。在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，模塊是可組合、分解和更換的單元。一方面，通過模塊化可以將復(fù)雜系統(tǒng)分解成為具有特定功能的可管理模塊，即子系統(tǒng);另一方面，將具有特定功能的不同模塊按內(nèi)在的聯(lián)系組裝起來形成具有所需功能的整體即為系統(tǒng)。模塊存在于系統(tǒng)中，系統(tǒng)存在于環(huán)境中。模塊的基本屬性包括功能、狀態(tài)、接口及邏輯，功能、狀態(tài)與接口反映模塊的外部特性，邏輯反映模塊的內(nèi)部特性。功能相同的模塊結(jié)構(gòu)可能完全不同，由此模塊性能截然不同。模塊由要素組成，結(jié)構(gòu)不同的模塊其組成要素不同。

3 汽車構(gòu)造教學(xué)模塊化建設(shè)

3.1 課程體系建設(shè)

汽車構(gòu)造存在于專業(yè)課程體系之中。系統(tǒng)存在于環(huán)境之中，汽車構(gòu)造作為獨(dú)立的一門課程，存在于相應(yīng)的課程體系之中，與其他課程之間有著不可分割的聯(lián)系。相對(duì)于汽車構(gòu)造課程，哪些課程是先導(dǎo)課，哪些課程是后續(xù)課，需要在課程體系中理清楚。從系統(tǒng)的角度出發(fā)，課程間的先后關(guān)系是由課程相互之間的聯(lián)系確定的，從認(rèn)識(shí)的角度而言，課程間的先后關(guān)系則是由認(rèn)識(shí)規(guī)律確定的。因此，課程體系建設(shè)是模塊化的首要問題。汽車構(gòu)造教學(xué)需要相應(yīng)的學(xué)科理論支撐，這由相應(yīng)的課程提供。但這些課程受課程體系的約束。根據(jù)不同專業(yè)的課程體系，設(shè)置相應(yīng)的模塊課程，在滿足先導(dǎo)與后續(xù)課程教學(xué)要求的前提下，可以避免設(shè)課內(nèi)容重疊，課程先后錯(cuò)位的問題。

課程體系模塊化是啟發(fā)性教學(xué)的基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中，對(duì)當(dāng)前學(xué)習(xí)的課程而言，先導(dǎo)課提供理論基礎(chǔ)，做到知其然并知其所以然，解決怎么學(xué)的問題;后續(xù)課程是當(dāng)前學(xué)習(xí)課程的服務(wù)對(duì)象，指明發(fā)展的方向，解決為什么學(xué)的問題。在解決上述兩方面的問題上是存在缺陷的課程體系，設(shè)置肯定是不合理的，自然難以開展啟發(fā)性教學(xué)。反之，設(shè)置合理的課程體系，理順了課程間的相互聯(lián)系，符合認(rèn)知規(guī)律，適合開展啟發(fā)性教學(xué)。

3.2 課程模塊建設(shè)

課程模塊的功能、狀態(tài)、接口及邏輯歸根結(jié)底反映理論知識(shí)和專業(yè)的需求。專業(yè)需求不同，課程體系相應(yīng)存異，但課程模塊提供的理論知識(shí)應(yīng)該是小異而大同的。在課程設(shè)置上，表現(xiàn)為課程模塊包含的課程不同，各課程的狀態(tài)、接口、及邏輯存有差異，但提供的理論知識(shí)則相對(duì)一樣。這對(duì)學(xué)習(xí)者是至關(guān)重要的，也是內(nèi)在聯(lián)系在課程模塊中的體現(xiàn)。在課程模塊建設(shè)中，優(yōu)化各課程的狀態(tài)、接口、及邏輯，避免不合理的課程模塊設(shè)計(jì)，做到提供完整的理論知識(shí)而不是不完整的、相對(duì)碎片的知識(shí)，是有利于教和學(xué)的。

3.3 課程自身建設(shè)

課程服務(wù)于課程模塊和課程體系。課程作為模塊和系統(tǒng)的要素，不是孤立的存在，課程自身的建設(shè)要根據(jù)模塊和系統(tǒng)的需求進(jìn)行，隨模塊和系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展，是動(dòng)態(tài)的調(diào)整和更新過程。

隨著新材料、新技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)實(shí)中的汽車一直處于不斷的演化過程中，由此帶來新知識(shí)新理論，只有清楚哪些模塊在變化，才能把握汽車的發(fā)展趨勢，掌握新技術(shù)，不斷用于更新汽車構(gòu)造的教學(xué)內(nèi)容，避免教授淘汰和落后的理論知識(shí)。

4 汽車構(gòu)造模塊化教學(xué)實(shí)踐

依據(jù)模塊化理論，基于不同的課程體系，汽車構(gòu)造教學(xué)可在不同層次上展開，首先強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)，即整體;其次強(qiáng)調(diào)的是模塊，即分總成;然后是要素，即組件。

4.1 汽車構(gòu)造整體教學(xué)

汽車作為整體是一系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有相應(yīng)的功能及屬性，并與使用環(huán)境間進(jìn)行物質(zhì)與能量交換。汽車具有機(jī)械的共性，如有動(dòng)力源、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等基本組成部分等，將機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)等先導(dǎo)課程中的相關(guān)理論知識(shí)用于汽車構(gòu)造的教學(xué)中是自然而然的。作為道路交通運(yùn)輸工具，動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性、通過性等汽車性能需結(jié)合理論力學(xué)和汽車?yán)碚摰日n程進(jìn)行講授。汽車結(jié)構(gòu)造型、功能顏色與人的需求及偏愛密切相關(guān)，結(jié)合人機(jī)工程學(xué)等相關(guān)理論進(jìn)行教學(xué)，便于學(xué)生體會(huì)以人為本的汽車設(shè)計(jì)思想。與環(huán)境的物質(zhì)能量交換則涉及能源的利用和環(huán)境的保護(hù)，使用不同能源的汽車環(huán)境友好程度不同，由此，可以認(rèn)識(shí)大力發(fā)展電動(dòng)汽車等綠色交通工具的內(nèi)在要求。

4.2 汽車構(gòu)造分模塊教學(xué)

劃分模塊進(jìn)行教學(xué)，既便于從總體到部分，又便于從部分到整體，符合認(rèn)識(shí)論的總分總的認(rèn)識(shí)規(guī)律。針對(duì)每一具體的模塊，先從總體上把握，再從其具體的結(jié)構(gòu)上分析。不同功能的模塊，依據(jù)不同的組成原理，模塊的組成結(jié)構(gòu)不同，模塊的性能不同。因此，模塊的教學(xué)要從功用、原理、組成結(jié)構(gòu)、性能等方面進(jìn)行闡述。依據(jù)系統(tǒng)模塊應(yīng)具有功能、狀態(tài)、邏輯、接口等基本屬性，實(shí)現(xiàn)汽車構(gòu)造分模塊教學(xué)，將汽車分為發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身、電器及輔助設(shè)備等四個(gè)模塊是教學(xué)中通用的做法。劃分的各模塊相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)，各自具有不同的功能和特性。弄清了各自的功能和特性，相互之間的匹配和耦合也就容易理解了。模塊存在于汽車系統(tǒng)整體中，對(duì)模塊的性能等要求是由汽車這一系統(tǒng)決定的。針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身、電器及輔助設(shè)備等模塊，繼續(xù)劃分為相應(yīng)的模塊，如發(fā)動(dòng)機(jī)分為曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、燃油供給系、潤滑系、冷卻系等系統(tǒng)，如果是汽油機(jī)，還有點(diǎn)火系統(tǒng)。底盤則有傳動(dòng)系、轉(zhuǎn)向系、行駛系、制動(dòng)關(guān)系等，經(jīng)過如此按不同層次的劃分，既可復(fù)雜的系統(tǒng)劃分為簡單的系統(tǒng)，便于教學(xué)。

4.3 汽車構(gòu)造針對(duì)要素教學(xué)

汽車構(gòu)造按要素教學(xué)，就是針對(duì)系統(tǒng)的組成元件的教學(xué)。系統(tǒng)劃分為模塊，模塊劃分為要素。對(duì)于現(xiàn)實(shí)的汽車而言，組成要素即是典型的機(jī)械零件或部件。教學(xué)中針對(duì)典型零部件的教學(xué)開展好了，就抓住了主要矛盾，可以實(shí)現(xiàn)舉一反三，收到事半功倍的效果。典型零部件的教學(xué)，結(jié)合先導(dǎo)課程機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓與氣壓傳動(dòng)、電工學(xué)等課程的知識(shí)進(jìn)行，非常適合啟發(fā)式教學(xué)，同時(shí)符合循序漸進(jìn)的教學(xué)和認(rèn)知規(guī)律，不僅教案已與設(shè)計(jì)，教學(xué)效果也是完全可期的。

4.4 汽車構(gòu)造按系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行教學(xué)

汽車構(gòu)造按系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行教學(xué)，就是用發(fā)展變化的眼光來組織教學(xué)。由總體到模塊，由模塊到要素組織教學(xué)，學(xué)完以后則可以由要素到模塊，由模塊到總體進(jìn)行再創(chuàng)造，這是更高層次的教學(xué)，也是更深層次的學(xué)習(xí)。隨著新材料、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，要素在更新，模塊在變化，汽車作為整體也在不斷的更新和完善。以模塊化理論做指導(dǎo)，抓住要素和模塊的更新，從系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化的角度分析汽車模塊結(jié)構(gòu)的演化，就能緊跟時(shí)代的發(fā)展的前沿，找準(zhǔn)汽車的發(fā)展動(dòng)向。這方面的例子，可以參考變速箱的演變。傳統(tǒng)的自動(dòng)變速箱向DCT及CVT的演變，就是現(xiàn)實(shí)更新的例子。因此，淘汰老舊知識(shí)，融入新發(fā)展，才能真正做到汽車構(gòu)造的課程體系、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置能適時(shí)更新，滿足教學(xué)的需要。

5 結(jié)束語

理順課程間的先后關(guān)系是啟發(fā)式教學(xué)的關(guān)鍵。模塊化為汽車構(gòu)造啟發(fā)式教學(xué)提供了有力的支撐理論。汽車構(gòu)造模塊化教學(xué)既要注重整體又要針對(duì)模塊和要素，按總體-分部-總體的步驟進(jìn)行，做到既見樹木，又見森林。模塊化教學(xué)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)及模塊的動(dòng)態(tài)變化，系統(tǒng)及模塊的動(dòng)態(tài)變化是跟蹤汽車新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢的根本。

汽車構(gòu)造模塊化教學(xué)搭建了汽車構(gòu)造教學(xué)的實(shí)施框架，內(nèi)含了不同層面的要求。以模塊化理論指導(dǎo)教學(xué)，對(duì)深入梳理課程的內(nèi)容和體系結(jié)構(gòu)，組織課程教學(xué)的實(shí)施，提高教育教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量是非常有幫助意義的，汽車構(gòu)造模塊化教學(xué)相關(guān)理論亦可供其他課程的教學(xué)參考。

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