“新工科”背景下的汽車理論課程教學改革和探索

李曼

【摘要】基于新工科背景下，分析汽車理論課程教學現狀，提出改善教學模式、增加計算機仿真技術在教學中的應用、完善網絡課程平臺建設、完善課程考核機制等改革措施，其中針對改善教學模式的措施中，重點提出增加案例教學和課堂的“小翻轉”模式，進一步提高學生的學習動力和學習效果。

【關鍵詞】汽車理論? 教學模式? 考核機制? 案例教學? 小翻轉

【中圖分類號】G640 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）07-0181-02

隨著科技技術的不斷發(fā)展，2017年2月以來，國家教育部大力支持新工科的建設，進而為工程教育開拓了新的發(fā)展路徑。 “新工科”的建設中，更加強調了學科的實用性、綜合性和學科間的交叉性，并要求重視信息通訊技術、電子控制技術、軟件設計等與傳統(tǒng)工業(yè)技術的結合。

汽車理論課程是汽車類專業(yè)的一門重要的主干課程，其理論內容為汽車設計、汽車試驗、汽車運用、維修檢測和汽車改裝等提供必備的知識儲備。其教學內容涉及到機械、計算機控制和數值分析等多個學科，故需要學生學習并熟悉相應的前期課程。另外，汽車理論課程內容主要涉及汽車的動力性、經濟性、制動性、操縱穩(wěn)定性、平順性和通過性等六大性能。研究內容復雜，大部分章節(jié)涉及到汽車運動過程中的動力學和運動學分析，理論性和實踐性較強，學生的學習難度相對較大。故結合新工科建設的背景，研究分析汽車理論課程的教學改革對提高學生的學習效率和學習興趣等具有重要的意義。

一、汽車理論課程教學現狀分析

1.教學難度大，教學質量難以提升

汽車理論課程是一門綜合性學習課程，其前期儲備課程包括：高等數學、機械設計基礎、畫法幾何、理論力學、汽車構造和發(fā)動機原理等。而根據調查，現在大部分學生對這些前修課程的掌握程度不是很理想，尤其是高等數學、理論力學和發(fā)動機原理等幾門課程，因其教學內容較難，學生基礎較差。這就導致了大部分學生在汽車理論課程的學習中處于被動消極狀態(tài)，缺乏學習的自信和積極性，致使汽車理論課程整個教學質量得不到提高。

2.教學模式單一

汽車理論課程內容涉及到六大性能基礎的分析和研究，理論分析內容邏輯性較強、實踐應用分析較多，需要學生全神貫注地聽講與學習。而在汽車理論課程教學中，由于課程性質和資源的限制，多以傳統(tǒng)的講授式教學方式為主，教學模式單調，再加上學習內容枯燥，致使學生學習積極性相對不高，教學效果不理想。

3.教學實踐環(huán)節(jié)薄弱

由于學時的限制，實踐課在汽車理論整個課時安排中占據比重相對較小。而且所做的實驗，基本是對汽車的動力性、經濟性和制動性進行的驗證性實驗，實驗過程中多以實驗教師演示操作為主，學生參與度不高。另外，由于實驗設備和場地等的限制，針對操縱穩(wěn)定性和平順性的實驗，基本無法開設，致使學生學習達不到預期效果，學生的實踐能力較差。

二、汽車理論課程改革探索

（一）改善教學模式，實現教學方法多樣性

1.增加案例教學，提高學生的學習主動性

所謂的案例教學是指在教學過程中，根據教學目的和教學內容，針對某個現實中的問題提供情況信息，說明面對的問題、選擇或者已進行的行為，進而引導學生來對這些困境、選擇或行為進行判定、分析和討論等，最后提出解決問題的思路和方法。在汽車理論教學中，根據汽車的六大性能，制訂六個教學案例，每個案例的教學流程包括案例介紹與分析、提出問題、分組討論、結果分析與總結四個環(huán)節(jié)。下面以汽車操縱穩(wěn)定性的教學為例，說明案例教學法的實施過程。

（1）案例介紹與分析

案例為一起交通事故，即事故車輛在由南充到成都高速公路上意外地向轉向內側激轉，進而與其他車道車輛相撞，給出現場圖片，同時給出了交通事故軌跡圖，如下圖。

同時，為進一步縮小問題分析范圍，給學生描述出了事故原因。①錯誤地在前、后軸混裝子午線輪胎和斜交輪胎，造成其具有過多轉向特性。②該車轉向系統(tǒng)相關零部件間累計間隙過大，方向盤自由行程嚴重超差，而又未及時維修（或維修質量不佳），未排除故障，帶病運行，導致該車行駛中前束值或大或小不斷變化，使汽車行駛處于極不穩(wěn)定的狀態(tài)，進而加劇了過多轉向。③該車左后輪制動器工作失效，主要是由于左后半軸油封損壞，導致齒輪油漏入左后輪制動器，進而使左右輪制動力不相等，產生了回轉力矩。

（2）提出問題

①基礎問題：穩(wěn)態(tài)響應的三種響應類型是什么？什么是過多轉向？引起過多轉向的原因是什么？②案例問題：為什么前、后軸混裝子午線輪胎和斜交輪胎會引起過多轉向？轉向系統(tǒng)相關零部件間累計間隙過大，方向盤自由行程嚴重超差為什么會加劇過多轉向？后輪制動器工作失效造成怎樣的回轉力矩？

（3）分組討論

按每小組7～8人進行分組討論，討論的過程中教師給予適當的引導。

（4）結果評價與總結

針對各組的討論結果進行評價與總結，最終給出優(yōu)秀分析方案。

采用案例教學法應注意所選擇的案例應來自于生活中的某些事件，同時該事件具有一定的直觀性、針對性，并且與教學內容息息相關。案例教學法在實施過程能夠讓學生參與進來，進而可以提高學生的學習主動性和積極性，同時也可提高學生運用所學知識來解決和分析現實問題的能力。

2.增加課程討論模塊，實現課堂“小翻轉”

在課堂上，為了提高學生的學習能動性，不再以傳統(tǒng)的“滿堂灌”的模式教學，而是以任務驅動的模式增加討論模塊。課前，針對先前所學的知識，以任務的形式下達給學生，學生可提前參閱文獻，準備資料。課中，實施小組討論，學生是討論的主體，教師在巡視中僅作為輔助者或引導者。討論后，針對各組討論結果，教師作出適當的評價。故在討論的過程中，實現了課堂的“小翻轉”。討論結束，教師開始對新知識進行講授，學生集中精力聽講，為下一個任務接收知識儲備。

由此可見，此處的“小翻轉”并非完全實現了翻轉課堂。這是由《汽車理論》這門課程的性質和當代大學生的學習特點決定的?！镀嚴碚摗愤@門課程具有很強的理論性、實踐性及應用性，若完全依靠學生的課下預習和課堂討論掌握一堂課的重難點，難度較大。同時，該課程對學生的基礎知識儲備和獨立思考能力具有較強的要求。同時根據調查顯示，如圖2，現在大部分學生的獨立思考和自主學習能力一般。故《汽車理論》課程不適合完全翻轉課堂教學。故在教學的過程中，可通過增加課程討論模塊，實現課堂“小翻轉”，進而提高學生的學習興趣和學習效率。

（二）增加計算機仿真技術在教學中的應用

由于實驗設備和實驗場地的限制，《汽車理論》課程的實驗大多難以良好地實施，在實驗過程中大部分項目以教師演示、學生觀摩為主，學生的參與度相對較低。進而學生的實踐能力和創(chuàng)新能力得不到提高。

隨著信息技術的不斷發(fā)展，計算機虛擬仿真技術已在各個課程學習中得到應用。汽車理論課程中常用的仿真軟件有Advisor、LabVIEW、ADAMS、Cruise 等。如果學校實驗條件有限，在課程的教學中，可借助于這些仿真軟件，對汽車的各項性能進行仿真分析，這樣也可以將抽象的問題具體化、將復雜的計算問題簡單化，進而幫助學生消化所學習的內容。同時也可提高學生對課程的學習興趣和學生動手實踐的能力。

（三）完善網絡課程平臺的建設

利用計算機網絡技術，建立汽車理論課程網絡教學平臺，如圖3，學生在利用網絡資源進行學習的同時，也開啟了師生互動模式，進而隨時了解和反饋教師和學生雙方的要求，以此提高課程的教學效果。同時，隨著汽車技術和信息技術的發(fā)展，教師可不斷地進行課程建設，不斷完善網絡教學的資源，以共同提高課程的教學水平。

（四）完善課程考核機制

課程考核是評價學生對知識掌握的主要方法，也是用于評價教師教學能力和水平的一個主要指標，因此，一個客觀、科學的考核機制對課程教學質量的提升起著至關重要的作用。通常，汽車理論課程的最終的評定成績包括三個方面：平時成績、實驗成績和期末考試成績。其中平時成績和實驗成績占據30%，期末考試成績占據70%。平時成績主要是用來考核學生對課程學習的積極性和態(tài)度，主要包括出勤率、小組討論作業(yè)完成情況等。

由于在汽車理論課程教學過程中，增加了課程探討模塊，實現了課堂“小翻轉”，故為了更客觀地評定學生的最終學習成果，在改革中提高了平時成績的所占比例，即提高到50%，進而凸顯學生作業(yè)完成情況的重要性。同時，為了更加客觀公正，學生作業(yè)實施以小組的形式進行，每個小組布置的作業(yè)各有差異，例如在分析汽車操縱穩(wěn)定性時，每組給出了不同的車型參數，進而每組的分析結果不盡相同。

針對期末試卷考試成績，所占比重減小了，同時針對題目類型分布比重也有了調整。主要是減少了客觀題比重，增加了一些開放性的案例分析題，例如考核汽車經濟性時，要求學生結合所給車型，說明一些降低汽車油耗的措施。

三、結語

基于新工科背景下，分析汽車理論課程教學現狀，提出改善教學模式、增加計算機仿真技術在教學中的應用、完善網絡課程平臺建設、完善課程考核機制等改革措施，其中針對改善教學模式的措施中，重點提出增加案例教學和增加課程討論模塊以實現課堂的“小翻轉”。

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