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新工科背景下《汽车理论》课程教学方法改革与实践

来源:用户上传      作者:王彦婷 王凯 杨艳艳

  摘 要:《汽车理论》是车辆工程核心课程,教学内容与知识点丰富,理论与实践结合性强。本文研究是在新工科背景下,讨论了《汽车理论》课程教学现状,表现出教师教学理论落后,教学方法单一;学生基础薄弱,意志力不坚定;实践条件限制大;课程考核方式单一。针对上述问题,从教学方法、教学内容、教学评估与考核方法等方面,提出科学的教学改革措施,以保障《汽车理论》教学成效,仅供参考。
  关键词:新工科 《汽车理论》 教学方法 改革实践
  《汽车理论》,是车辆工程专业的核心课程,也属于汽车服务工程、交通运输、汽车维修教育、能源与动力工程的基础课程。《汽车理论》是汽车动力学的基础内容,注重研究汽车行驶规律与动力,分析汽车使用性能和影响因素,提供科学的设计与使用汽车的理论依据。《汽车理论》课程对工程实践的指导意义重大,属于技术性与理论性结合的课程,涉及到大量复杂内容,在部分章节中,包含公式推导与受力分析,内容晦涩难懂,容易使学生产生畏惧心理。所以,教师注重创新教学方法与手段,以满足《汽车理论》教学方法的需求。
  1 新工科背景下的车辆工程人才培养要求
  为了应对科技革命与产业变革,支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等国家战略,教育部推进新工科建设,深入探索新工科模式下的中国模式、中国经验,助力高等教育强国建设。在我国教育系统中,高等教育属于相互关联的组成,能够培养高级人才,对社会发展水平的影响大。在新产业发展环境下,智能汽车属于大数据技术、云计算技术、人工智能技术、物联网技术的应用平台,成为新科技革命、产业变革产业。2020年,发改委、工信部联合下发智能汽车创新发展通知,要在五年后实现高度自动驾驶汽车,在特定环境下的市场化应用。到2035年,实现标准智能汽车体系全面建成目标。上述发展战略对车辆工程专业素质人才培养与输出,提出较高需求与挑战。再加上汽车产量逐年增长,汽车保有量增加,在此种大环境下,车辆工程行业人员素质低下、专业人才缺乏问题突出。所以,培养一批具备社会主义理想信念、理论知识基础、工程实践能力强的人才,胜任智能汽车行业发展需求。
  2 《汽车理论》教学现状分析
  在车辆工程专业培养目标中,虽然《汽车理论》课程比较重要,但是教学过程的不良问题非常多,多表现在以下方面:
  2.1 教师教学理论落后,教学方法单一
  传统教学工作中,教师是教学主导者,教师按照教学大纲与教案,采用板书、多媒体方式,在课堂中讲解课程教材知识,学生只能被动接受教师讲解内容。由于此种教学方式存在灌输式、机械式特点,会加剧课堂氛围沉闷感,教师的激情不足,学生缺乏学习动力,无法培养工程意识、创新能力。分析现象原因,多是由于教育教学理念落后,未把握新工科背景下的教育教学规律,对翻转课堂、案例教学、问题导向的探究深度不足等。
  2.2 学生基础薄弱,意志力不坚定
  与国内双一流高校相比,应用型本科院校的教育环境、教学投入、师资队伍、硬件设备、培养模式的差距大,导致大学生的公共基础知识薄弱,比如高等数学、大学物理、理论力学的掌握度不足。《汽车理论》课程研究内容,包括性能定义、评价指标、模型建立、系统分析,同时包含性能预测、参数计算等知识。尤其是在《汽车理论》的第六章,汽车行驶平顺性,包含较多微分方程、生疏概念、公式推导、物理参数等,导致学生学习期间存在较多难题,常常怀疑自己的学习能力和理解能力。
  2.3 实践条件限制大
  《汽车理论》课程实践环节,具备特殊性与专业性特点。比如汽车动力性、操作稳定性、制动等实验。在实践操作中,要求实验员具备丰富驾驶经验,且外部环境的风速适宜、温湿度适宜、道路类型差异;实验仪器设备,包括油耗仪、底盘测功机、整车等。地方院校很难满足上述实践条件,导致实际教学期间的基础设施缺乏,学校会取消实践教学。
  2.4 课程考核方式单一
  在《汽车理论》课程考评中,终评成绩包括平时成绩、期末成绩。其中,期末成绩以试卷考核为主,占比70%;平时成绩包括签到、平时作业等,占比30%。尽管此种考核方式具备客观性,但是却具备片面性特点,不注重考核学生的问题分析能力、实践处理能力,不能准确反映出学生学习状态,存在日常不听课、考试作弊等问题。
  上述问题都出现在高校《汽车理论》教学中,对新工科背景的车辆工程应用人才培养影响大,不满足新工科背景下的车辆工程人才需求。所以,需要深入分析《汽车理论》日常教学问题,才可以联系实际情况,提升学生的学习效果。
  3 新工科背景下《汽车理论》课程教学方法改革与实践
  新工科专业课程设置,在整个课程w系中的地位较高,注重掌握前导课程、后续课程的逻辑关系,明确课程在学生研发能力、创新能力、团队协作能力中的培养价值。《汽车理论》课程,属于车辆工程的核心课程,能够直接影响新工科课程体系建设,有助于实现新工科培养目标。
  3.1 《汽车理论》课程教学改革要求
  第一,有效性与稳定性:学生在学习《汽车理论》课程知识、理论、方法时,能够在职业发展、终身学习中获得无法代替作用,即基本规律、原理、技能是长期有效的。《汽车理论》课程内容,可以在学生毕业后的职业生涯中发挥作用。
  第二,前沿性与系统性:《汽车理论》课程教学内容,包含汽车行业前沿知识、科技、行业发展现状等,能够扩展学生视野,引导学生关注行业发展,掌握专业科研动向。《汽车理论》课程教学内容为完整的、独立的系统,核心内容涉及到基本技术、理论,最新进展等。
  第三,应用性与实践性:《汽车理论》课程应用性,是通过教学内容处理复杂工程问题,推广应用到汽车行业,包括工程问题解决思路、方法与手段。《汽车理论》课程实践性,主要是结合课程教学内容、工程实践,有效指导工程实践,支持和促进工程教育实践的有序开展。

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  3.2 《汽车理论》课程教学改革步骤
  第一,校外调研:新工科教育,是面向工业革命、科技发展、工业发展的系统性变更与创新,能够促进新兴工程教育领域、教育实践发展,培养科技与工业发展需求,全面促进国家创新经济发展。《汽车理论》课程教学改革,应当重视课外调研工作,特别是处于行业领先位置的汽车企业、研究院所,以座谈会、调查问卷方式调研,邀请行业先进人物、技术专家、知名学者,全面开展教学交流活动。通过相关调研活动,明确汽车行业对毕业生的工程项目管理、专业技能、职业素养的要求,确保学生掌握《汽车理论》课程知识、基础技能,明确课程大纲的知识点。
  第二,校内比较:按照《汽车理论》课程知识要求,修订和完善教学大纲,选择和明确课程教学目标、内容与方法同时,与《汽车构造》、《汽车设计》等教学内容比较,注重课程教学内容衔接,防止课程间出现教学内容重复问题。
  第三,集体撰写:由担任《汽车理论》课程教学、相关课程教学的教师,成立课程组。采用校外调研、校内比较方式,按照教学内容编写教学大纲。在编写过程中,应当组织开展小组讨论,明确教学重难点内容,优化组织和编排教学,通过调整教学内容,实现课程目标。在编写《汽车理论》教学大纲时,注重吸收新工科相关学科的前沿性成果,将行业发展趋势、代表性研究成果,充实到课程教学内容中,以满足教学内容的前沿性要求。
  3.3 《汽车理论》教学改革重点
  第一,采用项目中心制的教学方法:基于课程建设角度分析,课程项目化成为课程建设重点,特别是承担教育任务的课程,将项目作为课程设计与实施重点,处理好项目问题。课程实施需要立足于真实情景,并且围绕项目开展教学活动,学生完成项目任务的同时,可以实现课程目标。《汽车理论》课程教学内容丰富,涉及到较多知识点。为了实行项目中心制教学方法,需要按照《汽车理论》课程教学内容与重难点知识,合理安排教学项目。选择10个学生作为1组,按照课程进度完成项目。学生查阅相关资料,计算项目理论知识。采用课程教学项目化,可以使学生养成良好学习习惯。
  第二,课程教学内容的前沿性:汽车科技快速发展,汽车行业出现较多新理论与新技术,《汽车理论》课程内容存在滞后性。前沿性,是指课程教学内容中包含新工科专业、学科前沿知识、研究成果等,能够帮助学生掌握未来发展动向。在《汽车理论》教学过程中,应当增加汽车新理论、新材料内容,引导学生关注汽车行业发展趋势,将汽车行业科研成果纳入到教学内容中。针对汽车未来发展趋势,应当邀请行业专家开展专题讲座,比如新型汽车动力系统燃料、汽车新材料,确保学生掌握汽车行业前沿性技术。
  第三,课程融入科研活动:遵循新工科建设目标中,应当设置国家战略,以满足产业需求,从而满足未来发展要求。因此,将科研活动引入到《汽车理论》中的意义显著。按照《汽车理论》教学内容,联合汽车未来发展趋势,设置相关研发课题。通过科研活动,结合教学内容,不仅能够增加课程难度,还可以深度挖掘学生潜能,确保学生能够积极参与到科研工作中,充分调动学习积极性,实现课程培养目标。
  第四,优化课程教学设计:在讲授阶段,教师保留传统教学的精华部分,要求教师做好备课,提炼课堂讲解重点知识,确保讲解过程的清晰度,确保学生能够快速了解课程重难点知识。合理控制讲解时间,一般为20min,讲课期间无需提问学生,主要引导学生认真听讲,比如《汽车理论》中的概念与理论知识。独学阶段:在独学阶段,教师通过教学设计方式,在课程知识点内挑选难度适宜内容,做好留白处理,交由学生自主学习。教师按照知识体系,向学生提供关键词,作为学习内化单。学生学习期间,可以划分知识掌握程度,比如知识点已掌握、未掌握等。通过此种方式,可以弥补传统教学的思考时间不足问题,确保学生能够内化吸收相关知识点,提升学习主动性。讨论阶段:将全班学生划分为四人小组,按照教师讲解内容与独学内容,由小组讨论学习,确保每个学生都能够发言,分享和交流学习心得。
  第五,丰富教学方法:在《汽车理论》教学中,存在较多受力分析、公式指导,比如汽车驱动力、制动力受力分析,采用传统板书教学法,能够给予学生充分的思考与理解时间,能够随着教师讲解,理解公式推导过程。多媒体教学法,信息量非常大,学生的思考与理解时间短,相应影响教学效果。在《汽车理论》课程中,包含汽车构造相关知识,需要展示出多种内容,例如发动机工作过程,通过多媒体课件演示,向学生展示出实物、模型的运动过程。应用动画、视频方式,能够使抽象化概念知识具象化。《汽车理论》课程的理论性较强,比如计算电动汽车燃油经济性,涉及到大量数据计算、公式推导。如果应用计算与绘制方式,将无法获得满意结果。在数据分析与绘图上,仿真软件的应用优势显著,能够提供函数与模块工具。在教学过程中,应用工程软件方法绘图,实行分析计算,不仅可以确保绘图与计算准确性,还可以提升学生学习工具与软件的积极性。
  第六,互动式教学环节:互动式教学,是学生参与到日常教学中,确保教师与学生能够有效沟通,提升学生学习积极性。教学过程中,不能只是教师开展课堂教学,学生被动接收听讲,此种教学方式枯燥且乏味。互动式教学,是教师主导学生,突出学生的主体地位。比如在汽车外形设计,降低燃油消耗率章节教学中,可以应用多种方式降低油耗。教师将学生划分为若干小组,每组学生查阅资料和讨论之后,由学生制作课件,并且选出学生代表,介绍汽车外形设计想法,并且由其他组学生提问,不仅可以锻炼学生表达能力,还可以活跃课堂气氛,加强学生的综合能力。
  第七,理论与实践相结合:《汽车理论》内容比较注重理论,如果不联合工程实践内容,将无法发挥出指导实践作用。教师注重分析和总结教学内容,找寻科学的教学方法。学生接触汽车动力装置,能够深入理解理论知识。比如“汽车动力装置参数的选定”课程内容中,理论性非常强,教师可以带领学生设计动力装置参数,开展不同传动比设计实验,不仅可以确保学生掌握专业知识,还可以培养科学试验方法,加强动手能力。实践教学环节,可以将设计性实验添加到授课中,引入汽车相关机械系统,全面做好实例分析,并且由学生自主设计方案,分析和处理实际操作结果。比如,针对汽车转向系统,开展设计性实验,确保学生掌握转向系统对汽车操作稳定性的影响。学生分组套路,由学生拟定方案开展实验,优化转向系统设计。即使操作稳定性内容难度较大,则可以直观展现在学生面前,能够锻炼学生的自我学习能力、问题处理能力。
  第八,完善课程考核与评价方法:合理考核学生能力,能够促进教学活动的开展,也可以加强学生学习主动性。学生评定成绩,不能只关注考试结果,还应当减少笔试成绩比重,加大实践成绩比重。教师可以将考核成绩划分为以下内容:第一,课堂表现、问题回答,占比15%;第二,日常作业完成情况,占比15%;第三,实践操作成绩,比如数据仿真绘图、设计性实验,占比20%;第四,期末考试成绩,占比50%。改革考核方法,W生成绩评定不再为闭卷考试,能够锻炼学生实践能力,充分调动学生积极性,促进学生个性发展。
  4 结束语
  综上所述,持续改进教学方法,有助于提升学生知识掌握能力,提升实践操作能力,加强学生学习积极性。教师和学生都应当高度重视教学方法改革与实施。《汽车理论》课程,是车辆工程专业的核心课程,教学改革有助于加强车辆专业人才的培养效果,提高汽车理论教学质量,确保学生能够理解和掌握课程知识。按照课程内容差别,选择科学的教学方法,属于车辆工程教师的专业素质表现。优质的教学方法,有助于培养高素质、高专业的应用型人才,必须将全新教学理念、教学方法应用到《汽车理论》教学体系中,从而提升教学效率与质量,培养专业的汽车工程人才。
  课题项目:
  课题来源:黄河交通学院汽车工程学院教学改革研究与实践项目:应用型本科专业课《汽车理论》教学改革探究。
  参考文献:
  [1]熊锋,刘S,邹喜红,张志刚,郭栋,陈莹莹. 基于“工程教育认证”标准的《汽车理论》教学体系构建[J]. 汽车与驾驶维修(维修版),2021,28(03):28-29.
  [2]韦武. 大学本科车辆工程专业《汽车理论》课程教学模式探讨[J]. 内燃机与配件,2020,16(24):228-229.
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