自主开放式汽车实训平台建设探索

刘 照, 何 珊, 彭卫平, 石端伟

(武汉大学 动力与机械学院, 湖北 武汉 430072)



自主开放式汽车实训平台建设探索

刘 照, 何 珊, 彭卫平, 石端伟

(武汉大学 动力与机械学院, 湖北 武汉 430072)

在综合性高校中,为吸引文理等各专业学生参与工程训练,以汽车这个日益大众化的产品为典型实训对象,在对现有的实训内容进行分析、整理、综合的基础上,充分整合现有的资源,通过8个开放实训平台建设,来满足学生自由选择实验时间和实验内容、自主开展实验的需求,从而激发学生的兴趣,培养其创新意识和实践能力,提高其综合素质。

工程训练； 汽车实训平台； 开放式实训

工程训练作为一种通识性基础工程实践教学,是提高学生的综合素质、培养学生的创新意识与实践能力的重要环节[1-2]。在综合性大学开设的工程训练类课程中,难以找到一个适合大多数专业学生参与的训练对象。传统的制造拆装类工程训练适合工科学生[3],却很难吸引文、理等专业学生参加,因为这类训练与其专业相去甚远,学生也很难从中找到兴趣点，如何吸引这些专业学生参与工程实训,是工程训练必须解决的重要问题之一。

1 多平台自主开放式汽车实训平台建设背景

1.1 工程实训教学中存在的问题

(1) 学生来自全校文理工管医等各个专业,传统机械加工类的实训教学内容难以满足他们的需求；

(2) 实训设备台套数和实训场地有限；

(3) 选课的学生多,上课时间难以协调；

(4) 对于学有余力、创新能力和动手能力强的学生,不能适应他们自主开展实训的要求。

1.2 开放式的以汽车为实训对象的工程实训

考虑到汽车这个正迅速进入千家万户的交通工具引起了越来越多的大学生关注(这从汽车类公选课受欢迎可见一斑),拥有一定的汽车知识和维修技能正成为大多数学生的生活必需,因此选择汽车作为典型实训对象来开展工程实训。此外,考虑到开放式实践教学对于学生开阔视野、激发灵感、提高综合素质具有特殊作用[4],学生可以根据自身的兴趣和专业发展，自主选择学习内容、学习方式，能更充分地意识到自己是学习的主体,发挥学习的主动性和积极性[5]。它还有助于提升设备的利用率,充分利用教育资源[6]。有一些高校进行了开放式实验教学的探索和实践,取得了较理想的效果[7]。

有鉴于此,我们也逐步探索如何将开放式实验教学模式应用于工程训练教学,提出了以汽车为实训对象、以网络预约系统为中心的多平台自主开放式汽车实训平台。通过该平台的建设逐步达到以下目的:

(1) 通过自主学习,促进学生了解和掌握汽车的结构、原理、使用和维护等方面知识,拓宽学生的知识面；

(2) 通过自主训练,锻炼学生的动手能力；

(3) 通过自主制作典型汽车零件,锻炼学生的工程技术能力；

(4) 通过自主构思和设计,提高学生分析问题和解决问题的能力,培养学生综合运用能力和创新意识。

2 多平台自主开放式汽车实训平台建设内容

自主开放式汽车实训平台架构见图1,它主要由网络预约系统和8个实训平台组成,预约系统是实现实训开放的基础,也是对资源进行调配的最佳平台,实训平台是开放式实训实施的核心内容和具体依托。

图1 开放式汽车实训平台架构设计

2.1 网络预约系统

要想实现实训开放,学生必须能够自由选择训练内容和训练时间。鉴于学生众多、专业分散,每个人的课程安排千差万别,时间上很难统一；另一方面实训设备台套数和场地有限,必须对有限的资源加以合理利用。网络预约系统恰好提供了一个平台,可以对学生、设备和实验室进行优化组合配置。除了审核功能之外,该预约系统还具有查询、统计等功能,方便教师对某个项目或时间段的人数进行统计,以便合理安排实验室。

2.2 多实训平台

借鉴其他高校汽车类课程开放式实验教学探索[8-11],在对现有的汽车实训内容进行分析、整理、综合的基础上,整合现有的资源,通过建设8个相对独立的实训平台,来充分满足各专业学生差异化需求。学生可以根据自己的兴趣自由选择其中一个或几个平台开展实训,充分发挥主观能动性。图1中的8个实训平台,从上到下,综合性和设计性依次增强,上层和中层面向全校各专业,下层面向学生自选课题、大学生科研和竞赛活动开放,以充分利用实验资源。

(1) “汽车原理、结构、使用和维护知识”网络多媒体实验平台。这个平台上不仅提供了许多汽车知识的在线教程、练习、视频和动画等资料,还提供了大量的虚拟实验，如离合器拆装、变速箱操纵、模拟驾驶等。这个平台挂在预约系统下面,凡是预约汽车实训成功的学生,都可随时访问网站,通过自主学习了解和掌握汽车的结构、使用、维护和交通法规等方面的知识,拓宽自己的知识面。多媒体实验平台见图2。

图2 网络多媒体实验平台

(2) 汽车运用模拟驾驶实训平台。 此平台主要是面向对汽车驾驶感兴趣而又缺少动手机会的学生,通过在较逼真模拟驾驶设备上的训练,寓教于乐,既可增进学生对汽车的了解、积累驾驶经验,还可培养学生的动手能力,因此得到大多数学生的青睐。

(3) 汽车结构认知实物教学平台。此平台提供了汽车底盘、发动机、电气系统等模型和实物,可以帮助学生进一步加深对汽车结构的认识,巩固汽车各主要部件的工作原理和使用维护等基本知识,如离合器、变速器、差速器的原理。

(4) 汽车典型零部件拆装平台。此平台提供了对汽车典型零部件，如离合器、变速箱等拆装实训,可提高学生对汽车结构的认识能力和动手能力。

(5) 汽车电气系统故障诊断平台。此平台不仅可促进学生对真实汽车电气系统组成原理的认识,还可锻炼学生分析问题和解决问题的能力。

(6) 汽车典型部件制作平台。适合那些动手能力较强、对加工制作感兴趣的学生,此平台类似一个加工作坊,不仅提供了各种传统的加工手段,还提供了一些新兴加工手段,如3D打印等。

(7) 智能汽车控制平台。这个平台是适应大学生智能汽车竞赛需求而新增的实训项目,也面向全校各专业学生开放。

(8) 汽车典型结构设计平台。此平台综合性和设计性,不仅锻炼学生的三维设计软件运用能力,还对培养他们的设计能力和创新意识起到关键作用。

2.3 实训平台运作机制

(1) 信息发布。每学期开学之初,实训教师在网络预约系统上发布开放实验项目信息,包括实训项目的内容、时间、地点和最大容纳人数等,供学生选择。

(2) 网络预约。学生通过预约系统向各实验室提出预约申请,实验室统一进行安排和调配,经实训教师审核通过后方可开展实验。

(3) 自主实训。对于教学计划内实训项目,学生可根据实训指导书自行开展实训,教师负责指导和监督。对于计划外的实训项目,学生可自主确定实验内容和实验方案,在得到实验教师许可的情况下,自主开展实验。

(4) 网络辅导。针对实训内容,预约系统中提供了详实的实训大纲,方便学生熟悉实训内容。对实验前、实验中和实验后学生存在的问题,教师也可通过预约系统进行答疑解惑。

3 实训平台建设特色与实施难点

3.1 建设特色

(1) 实训对象典型,训练内容丰富实用。实训面向全校各专业的学生,以普遍熟悉和感兴趣的汽车为对象,以虚拟和现实、传统与现代等多种手段为平台,围绕汽车的结构、原理、使用、维护、维修等内容,将“知识性”与“趣味性”、“理论性”与“实用性”、“传统手段”与“现代方法”有机地结合起来,让学生自主开展学习、动手制作、自我驾驶、故障诊断等。这不仅能使学生了解和掌握有关汽车方面的基本知识,而且能培养学生的动手能力、工程技术能力和创新意识。

(2) 实训方法上虚实结合,重在实践。通过网络多媒体平台,将汽车的结构原理动画、虚拟装配仿真、拆装制造录像、驾驶与维护视频、网上自我测试等实验教学内容融为一体,通过分布在各校区的多媒体教室、实验室和学生的计算机,构成一个超越时空限制的网络实验环境,最大限度地实现实验的自主开放。不仅如此,实训中特别强调学生“现场操作、动手制作、自主设计”,建立“加工作坊”,为学生制作自主设计的产品提供必要的工具和设备,如小型机床、焊机、钳工台、3D设计与打印平台、各种工具等。

(3) 模块任选,自主开放。不同专业的学生，根据自己的课程学习、实践需要和兴趣选择实训内容与实训时间,真正实现自主选择、独立开放。

3.2 实施难点与解决办法

自主开放式实训实施以来,最大的困难在于实训的安全问题和实训教师不足问题。由于对设备和环境不熟悉、缺乏安全意识和指导,学生在实训过程中的安全难以保证,例如学生对机床不熟悉,或者操作不规范就可能存在安全隐患。这个问题通过制定完备的实验设备操作规范和实训前的安全教育来解决。另一个较大困难是实训开放增加了实训教师的工作量,实验室必须全天有教师值守,他们须付出更多的精力监督指导实训过程,这导致了实验教师人手不足。针对此问题,通过培训高年级本科生和研究生，提供助学岗位、共同参与实验室的管理和实验指导工作的方式加以解决。

4 初步成效

多平台自主开放式汽车实训实施以来,由于实训对象典型,实训内容、实训时间等均由学生自主选择,调动了学生的主动性和积极性,受到了学生的欢迎,每年选修该实训课的学生近800人,尤其受到文理科等专业学生的青睐。根据对近2年来选课学生的统计,选修汽车实训的学生中,文科专业,如新闻、经管、信管等占了大多数,2014年下半年为69.8%,2015年上半年为70.3%。通过调查还发现,文科学生对实训中的模拟驾驶等模块更有兴趣,而理工科学生更侧重汽车部件拆装、汽车模型制作和汽车故障诊断等模块。

References)

[1] 梁延德.我国高校工程训练中心的建设与发展[J]. 实验技术与管理,2013,30(6):6-8.

[2] 鞠晨鸣.改革工程训练教学内容提升大学生工程创新能力[J].中国大学教学,2013(12):77-79.

[3] 黄海龙,曲晓海,杨洋.工程训练拆装实训教学的探索与实践[J].实验室研究与探索, 2014,33(12):147-150.

[4] 宋国利,盖功琪,苏冬妹.开放式实验教学模式的研究与实践[J].实验室研究与探索, 2010,29(2):91-93.

[5] 张婕,张钟彦,牛骁.开放式实验教学[J].实验室研究与探索,2008,27(9):136-138.

[6] 丁守成,杨世洲.综合和开放型实验教学模式的探讨[ J].实验室科学,2005，8(8):7-9.

[7] 余志华,王永涛,赵娟,等.建设开放实验教学体系建设的探索与实践[J].实验技术与管理,2011,28(11):141-143.

[8] 宋力,柴俊霖,吉平,等.汽车类专业开放式实验教学模式探讨[J] .实验室科学,2012,15(2):158-160.

[9] 杨建军, 黄海波, 王永忠,等.汽车构造实验教学环节探讨[J] .实验科学与技术,2011,9(2):105-107.

[10] 赵树恩,李玉玲,张慧玲.车辆工程专业模块课实验教学整合与优化[J].实验科学与技术,2012,10(4):114-116.

[11] 郑利民,温锦海,刘树伟.基于工程训练的汽车服务工程专业实践教学改革研究[J]. 辽宁工业大学学报:社会科学版,2014(5):129-131.

Exploration on construction of autonomous open automobile practical training platform

Liu Zhao, He Shan, Peng Weiping, Shi Duanwei

(School of Power and Mechanical Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China)

To attract more students from all kinds of major entering for the practical training, automobile is chosen as a typical training object. Based on analysis, adjustment and combination of existing training programs, after rearrangement and integration of existing resources, 8 relatively dependent open experimental platforms were established to meet the students’ requirements of autonomously choosing time, content of experiment and accomplishing it by themselves, to promote their interest, to develop their innovative thinking and practical capability, and to enhance their comprehensive quality.

engineering training; automobile practical training platform; open practical training

10.16791/j.cnki.sjg.2016.11.049

2016-04-25 修改日期：2016-06-06

武汉大学2014—2015年实验教学中心开放实验项目(WHU-2015-SYKF-02)

刘照(1971—),男,湖北十堰,博士,实验师,主要从事实验教学与实验室管理.

E-mail：whuliuz@163.com

G642.0

B

1002-4956(2016)11-0193-03