新工科视角下《汽车构造实验》课程的探索与实践

张 柳，闫羲昊，侯俊剑，姚 雷，王红卫

（郑州轻工业大学机电工程学院，河南 郑州 450002）

前言

2017年3月1日，教育部发布了《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》，通知指出：当前国家推动创新驱动发展，实施“一带一路”“中国制造2025”“互联网+”等重大战略，以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展，对工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革创新。高校学生在校学习时间有限，新工科建设对毕业生能力要求更高，如何提升学生的工程应用能力是亟待解决的问题[1]。

汽车是综合“机”“电”“自动控制”“化学”等多领域的产物，在新工科形势下要求汽车行业从业人员具有一定的跨界整合能力和工程应用创新能力。在积极推进“新工科”建设的进程中，传统的工科教学模式已不能满足新工科人才要求，各车辆工程院校推行专业教学改革势在必行[2]。

《汽车构造实验》是一门车辆工程专业基础的专业实验。在传统实验教学中存在课堂教学时间少、教学任务重、学习效率低、教学方式单一、教学设备少或者陈旧等普遍问题。如何提高学生对汽车实验的兴趣，使学生利用有限的时间获得较高的工程应用能力是车辆工程专业实验值得探讨的话题。

1 实验教学现状及问题分析

以郑州轻工业大学车辆工程专业为例。郑州轻工业大学是我国八所轻工类本科高校之一，在2015年获批成立车辆工程专业，同年正式招收第一批本科生，经过几年的教学实践，存在以下问题.

1.1 实验教学成本高而经费有限

由于经费有限，实验设备购置数量和种类有限，数量少，导致部分学生不能动手完成拆装，动手实践能力难以得到锻炼。种类不多，学生的视野没得到更多的拓展。以废旧汽车拆卸下来的零部件总成居多，学生在拆卸过程中，经常遇见零件螺栓锈蚀、断裂、螺纹破坏等不可逆转的情况，虽已购买除锈剂等辅助工具等，还是难以完成拆卸，专业工具短缺。

1.2 教学方法相对单一

学生“填鸭式”被动学习，不能从内心里以兴趣为导向，自主学习。实验项目内容不够丰富，指导教师授课方法过于单一，学生兴趣不浓，积极性不高。教材内容相对滞后，相关可参阅实验指导书相对较少，学习资源有限。

1.3 创新性综合实验项目较少

目前以验证性实验居多，学生只是通过拆装直观学习汽车零部件的结构，领悟其工作原理。综合性实验较少，“新工科”所突出的创新思维、创新能力难以得到培养。

1.4 实验成绩考核方式单一

目前只是以小组的形式，通过现场拆装表现和实验报告撰写的优劣来评定学生成绩，不能体现学生的动手能力、观察总结能力、创新能力等各项具体能力。考核方法不够多样化。

1.5 指导教师工程经验较为薄弱

高校教师多为从学校毕业直接进入高校，缺乏在企业锻炼的机会，工程经验相对较少，解决工程实际问题的能力有待提高。虽然个别教师有企业工作经历，但整体师资在工程技术应用方面能力水平欠佳。

2 提升实验教学质量的措施

2.1 补充实验设备和专业工具

购置汽车实车零部件总成和专用工具，从数量和种类上逐步完善实验设备。尽量做到实验器材数量满足多人同时完成拆装任务。汽车包含很多零部件，每一个零部件又包含很多种类，比如悬架可分为独立悬架和非独立悬架，非独立悬架常见形式：钢板弹簧式悬架、螺旋弹簧式悬架、横向推力杆式悬架、扭转梁式悬架等；独立悬架常见形式：麦弗逊式悬架、弹性支柱式悬架、双叉臂式悬架、多连杆式悬架等。在购置时尽量涵盖主要零部件总成的多种常见形式。汽车拆装要用到多种专业工具，比如气门弹簧钳、避震弹簧压缩器、活塞环安装工具等。购置专用拆装工具时做到满足课程实验项目所需全部工具，不出现因为缺少相应工具导致实验无法进行的情况。

2.2 配置立体模型教具

在经费允许的情况下，可以购置多种零部件总成制作立体展板、总成装配爆炸模型、汽车零部件半剖或全部教学模型，让学生观看动态的零件总成原理，加深对理论知识的理解。比如在拆装实车上膜片弹簧离合器的过程中，只能简单地将膜片弹簧从飞轮上拆下来，摩擦片上膜片弹簧减震器等零件都是铆接在一起，不可继续拆分，如果可以定制可供拆装的离合器零部件塑料（或其他材质）模型，就可以拆解得更彻底，学生也学习得更透彻，而且可以重复使用，节约成本。利用回收、拆卸的废旧零件、接受企业或个人捐赠的零部件总成供展示参观用，让学生了解汽车及零部件发展的历史以及演变的过程，增加学生的视野和认识。

2.3 信息化教学[3]设计实验项目

现在是“互联网+”的时代，学生对新媒介新工具的应用兴趣浓厚充分，利用微课、慕课等平台制作更多的视频让学生实验前观看相关拆装视频、装配爆炸动画，或直接在网络上搜集相关视频知识供学生学习。在学生观看过程中，实时根据动画视频给学生讲解、沟通交流。利用硬件支撑平台安装仿真软件进行虚拟拆装，让学生了解具体的操作流程。

2.4 以学生为主体设计教学过程

利用任务驱动，引导学生自主学习，开展知识问答、课内小组竞赛等课堂活动，积极采用启发式、对话式、探讨式等[4]教学方法，鼓励学生通过提问进行交流互动，从而提高学生参与的积极性和程度。教师讲解工作原理和拆装注意事项，在拆装过程中给予指导，保障学生的人身安全。课堂结尾注重总结环节，先学生后教师的模式来进行。培养学生的总结概括能力和理论联系实际的能力。

2.5 增加综合性实验比重

捕捉行业发展前沿，结合“新工科”宗旨修订学生培养方案、实验教学大纲、实验指导书，调整相应的实验项目，减少验证性实验，增加综合设计性实验。紧跟行业发展，重在培养企业所需创新能力、工程实践能力的复合型人才。比如，依据学生对汽车的了解和兴趣，指导学生利用3D打印技术或其他材料来设计制作汽车零部件三维模型，在设计一个零件的过程中，要求学生不仅要对汽车构造理论知识的理解透彻，还要融合公差、加工、材料、力学等多门课程的知识，开发学生的创新思维，提升学生学习的乐趣，同时使工程设计实践能力得到锻炼。

2.6 实验考核方式多元化

在实验成绩评定中，不再简单地依据实验报告的质量来给予分数。而是要抓好过程考核，教师对每位学生的课堂表现给出课堂成绩，体现动手实践能力、观察总结能力、语言表达能力、工程应用创新能力、数据处理能力等具体能力，其中对创新能力、跨界整合能力等给予额外加分。对于实验报告，要重在学生数据分析能力和理论知识联系实际能力的培养。依据课前预习、课堂表现和实验报告公平公正地多元性评定成绩。

2.7 提升教师的工程实践能力

鼓励教师到企业培训学习、挂职锻炼等，学习企业的新工具新工艺新流程，丰富教师的工程实践经验。直接聘请工程经验丰富的企业工程师任教也是一种途径。教师解决工程问题能力的提升对学生能力的提升起着至关重要的作用。

3 结语

新工科建设旨在推动高校培养出能胜任企业技术创新要求的跨界工程技术人才。本文以《汽车构造实验》课程为例，讲解了工科专业实验教学通过完善软硬件设施、信息化实验教学设计、以学生为主体设计教学过程、考核多元化等实验课程改革措施来提升学生的综合素养和解决工程实际问题的能力，这对其他高校在新工科实验实践教学建设方面具有借鉴意义。