汽车构造模块化教学探索

高志彬

摘 要：教学方法是合理组织教学，提升教学效果，达成教学目的的关键。针对汽车构造课程面向工程实际的特性，基于模块化理论，分析了汽车构造在整体、分总成、组件层次上的教学建设，探索了汽车构造在整体、模块、要素层面的教学实践，分析了动态更新教学内容的依据。汽车构造模块化教学符合认知的规律，可有效服务教学，值得探索应用。

关键词：汽车构造 模块化教学 教学组织 系统

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

成果导向教育（Outcomes-based Education，OBE）及CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）工程教育模式对课程教学提出了更高的要求，相关课程教学方式方法成为教学研究的重点和热点[1-7]。

面向工程实际是汽车构造课程的突出特点，合理组织汽车构造教学，引领学生分析工程实例，有利于做到理论联系实际和面向工程实际的问题分析方法的养成。要对汽车及其构造形成系统的认识，汽车构造课程的教学需要在理论指导下进行。汽车，作为系统，是由众多相互作用相互依赖的零部件组成的具有特定功能的有机整体。汽车构造模块化教学组织方法正是在系统工程理论的指导下提出的。

2 模块化基本原理

模块化是根据系统要素间的相互关系将不同的要素组合到一起构建具有特定功能的子系统作为通用的模块，并依据新构建的模块与其他系统构成要素相互之间的关系构成新的子系统，由此设计出不同功能或相同功能、不同性能的模块的方法。模块化理论是系统理论在工程中的应用，实质是系统化。在系统的结构中，模块是可组合、分解和更换的单元。一方面，通过模块化可以将复杂系统分解成为具有特定功能的可管理模块，即子系统;另一方面，将具有特定功能的不同模块按内在的联系组装起来形成具有所需功能的整体即为系统。模块存在于系统中，系统存在于环境中。模块的基本属性包括功能、状态、接口及逻辑，功能、状态与接口反映模块的外部特性，逻辑反映模块的内部特性。功能相同的模块结构可能完全不同，由此模块性能截然不同。模块由要素组成，结构不同的模块其组成要素不同。

3 汽车构造教学模块化建设

3.1 课程体系建设

汽车构造存在于专业课程体系之中。系统存在于环境之中，汽车构造作为独立的一门课程，存在于相应的课程体系之中，与其他课程之间有着不可分割的联系。相对于汽车构造课程，哪些课程是先导课，哪些课程是后续课，需要在课程体系中理清楚。从系统的角度出发，课程间的先后关系是由课程相互之间的联系确定的，从认识的角度而言，课程间的先后关系则是由认识规律确定的。因此，課程体系建设是模块化的首要问题。汽车构造教学需要相应的学科理论支撑，这由相应的课程提供。但这些课程受课程体系的约束。根据不同专业的课程体系，设置相应的模块课程，在满足先导与后续课程教学要求的前提下，可以避免设课内容重叠，课程先后错位的问题。

课程体系模块化是启发性教学的基础。在教学过程中，对当前学习的课程而言，先导课提供理论基础，做到知其然并知其所以然，解决怎么学的问题;后续课程是当前学习课程的服务对象，指明发展的方向，解决为什么学的问题。在解决上述两方面的问题上是存在缺陷的课程体系，设置肯定是不合理的，自然难以开展启发性教学。反之，设置合理的课程体系，理顺了课程间的相互联系，符合认知规律，适合开展启发性教学。

3.2 课程模块建设

课程模块的功能、状态、接口及逻辑归根结底反映理论知识和专业的需求。专业需求不同，课程体系相应存异，但课程模块提供的理论知识应该是小异而大同的。在课程设置上，表现为课程模块包含的课程不同，各课程的状态、接口、及逻辑存有差异，但提供的理论知识则相对一样。这对学习者是至关重要的，也是内在联系在课程模块中的体现。在课程模块建设中，优化各课程的状态、接口、及逻辑，避免不合理的课程模块设计，做到提供完整的理论知识而不是不完整的、相对碎片的知识，是有利于教和学的。

3.3 课程自身建设

课程服务于课程模块和课程体系。课程作为模块和系统的要素，不是孤立的存在，课程自身的建设要根据模块和系统的需求进行，随模块和系统的发展而发展，是动态的调整和更新过程。

随着新材料、新技术的发展，现实中的汽车一直处于不断的演化过程中，由此带来新知识新理论，只有清楚哪些模块在变化，才能把握汽车的发展趋势，掌握新技术，不断用于更新汽车构造的教学内容，避免教授淘汰和落后的理论知识。

4 汽车构造模块化教学实践

依据模块化理论，基于不同的课程体系，汽车构造教学可在不同层次上展开，首先强调系统，即整体;其次强调的是模块，即分总成;然后是要素，即组件。

4.1 汽车构造整体教学

汽車作为整体是一系统，该系统具有相应的功能及属性，并与使用环境间进行物质与能量交换。汽车具有机械的共性，如有动力源、传动机构、执行机构等基本组成部分等，将机械原理及机械设计等先导课程中的相关理论知识用于汽车构造的教学中是自然而然的。作为道路交通运输工具，动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性、通过性等汽车性能需结合理论力学和汽车理论等课程进行讲授。汽车结构造型、功能颜色与人的需求及偏爱密切相关，结合人机工程学等相关理论进行教学，便于学生体会以人为本的汽车设计思想。与环境的物质能量交换则涉及能源的利用和环境的保护，使用不同能源的汽车环境友好程度不同，由此，可以认识大力发展电动汽车等绿色交通工具的内在要求。

4.2 汽车构造分模块教学

划分模块进行教学，既便于从总体到部分，又便于从部分到整体，符合认识论的总分总的认识规律。针对每一具体的模块，先从总体上把握，再从其具体的结构上分析。不同功能的模块，依据不同的组成原理，模块的组成结构不同，模块的性能不同。因此，模块的教学要从功用、原理、组成结构、性能等方面进行阐述。依据系统模块应具有功能、状态、逻辑、接口等基本属性，实现汽车构造分模块教学，将汽车分为发动机、底盘、车身、电器及辅助设备等四个模块是教学中通用的做法。划分的各模块相互独立又相互关联，各自具有不同的功能和特性。弄清了各自的功能和特性，相互之间的匹配和耦合也就容易理解了。模块存在于汽车系统整体中，对模块的性能等要求是由汽车这一系统决定的。针对发动机、底盘、车身、电器及辅助设备等模块，继续划分为相应的模块，如发动机分为曲柄连杆机构、配气机构、进排气系统、燃油供给系、润滑系、冷却系等系统，如果是汽油机，还有点火系统。底盘则有传动系、转向系、行驶系、制动关系等，经过如此按不同层次的划分，既可复杂的系统划分为简单的系统，便于教学。

4.3 汽车构造针对要素教学

汽车构造按要素教学，就是针对系统的组成元件的教学。系统划分为模块，模块划分为要素。对于现实的汽车而言，组成要素即是典型的机械零件或部件。教学中针对典型零部件的教学开展好了，就抓住了主要矛盾，可以实现举一反三，收到事半功倍的效果。典型零部件的教学，结合先导课程机械原理、机械设计、液压与气压传动、电工学等课程的知识进行，非常适合启发式教学，同时符合循序渐进的教学和认知规律，不仅教案已与设计，教学效果也是完全可期的。

4.4 汽车构造按系统动态变化进行教学

汽车构造按系统动态变化进行教学，就是用发展变化的眼光来组织教学。由总体到模块，由模块到要素组织教学，学完以后则可以由要素到模块，由模块到总体进行再创造，这是更高层次的教学，也是更深层次的学习。随着新材料、新技术的不断涌现，要素在更新，模块在变化，汽车作为整体也在不断的更新和完善。以模块化理论做指导，抓住要素和模块的更新，从系统动态变化的角度分析汽车模块结构的演化，就能紧跟时代的发展的前沿，找准汽车的发展动向。这方面的例子，可以参考变速箱的演变。传统的自动变速箱向DCT及CVT的演变，就是现实更新的例子。因此，淘汰老旧知识，融入新发展，才能真正做到汽车构造的课程体系、教学内容的设置能适时更新，满足教学的需要。

5 结束语

理顺课程间的先后关系是启发式教学的关键。模块化为汽车构造启发式教学提供了有力的支撑理论。汽车构造模块化教学既要注重整体又要针对模块和要素，按总体-分部-总体的步骤进行，做到既见树木，又见森林。模块化教学强调系统及模块的动态变化，系统及模块的动态变化是跟踪汽车新技术、新结构发展趋势的根本。

汽车构造模块化教学搭建了汽车构造教学的实施框架，内含了不同层面的要求。以模块化理论指导教学，对深入梳理课程的内容和体系结构，组织课程教学的实施，提高教育教学质量和人才培养质量是非常有帮助意义的，汽车构造模块化教学相关理论亦可供其他课程的教学参考。

参考文献：

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