劉 照, 何 珊, 彭衛(wèi)平, 石端偉

(武漢大學 動力與機械學院, 湖北 武漢 430072)

?

自主開放式汽車實訓平臺建設(shè)探索

劉 照, 何 珊, 彭衛(wèi)平, 石端偉

(武漢大學 動力與機械學院, 湖北 武漢 430072)

在綜合性高校中,為吸引文理等各專業(yè)學生參與工程訓練,以汽車這個日益大眾化的產(chǎn)品為典型實訓對象,在對現(xiàn)有的實訓內(nèi)容進行分析、整理、綜合的基礎(chǔ)上,充分整合現(xiàn)有的資源,通過8個開放實訓平臺建設(shè),來滿足學生自由選擇實驗時間和實驗內(nèi)容、自主開展實驗的需求,從而激發(fā)學生的興趣,培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和實踐能力,提高其綜合素質(zhì)。

工程訓練； 汽車實訓平臺； 開放式實訓

工程訓練作為一種通識性基礎(chǔ)工程實踐教學,是提高學生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識與實踐能力的重要環(huán)節(jié)[1-2]。在綜合性大學開設(shè)的工程訓練類課程中,難以找到一個適合大多數(shù)專業(yè)學生參與的訓練對象。傳統(tǒng)的制造拆裝類工程訓練適合工科學生[3],卻很難吸引文、理等專業(yè)學生參加,因為這類訓練與其專業(yè)相去甚遠,學生也很難從中找到興趣點，如何吸引這些專業(yè)學生參與工程實訓,是工程訓練必須解決的重要問題之一。

1 多平臺自主開放式汽車實訓平臺建設(shè)背景

1.1 工程實訓教學中存在的問題

(1) 學生來自全校文理工管醫(yī)等各個專業(yè),傳統(tǒng)機械加工類的實訓教學內(nèi)容難以滿足他們的需求；

(2) 實訓設(shè)備臺套數(shù)和實訓場地有限；

(3) 選課的學生多,上課時間難以協(xié)調(diào)；

(4) 對于學有余力、創(chuàng)新能力和動手能力強的學生,不能適應(yīng)他們自主開展實訓的要求。

1.2 開放式的以汽車為實訓對象的工程實訓

考慮到汽車這個正迅速進入千家萬戶的交通工具引起了越來越多的大學生關(guān)注(這從汽車類公選課受歡迎可見一斑),擁有一定的汽車知識和維修技能正成為大多數(shù)學生的生活必需,因此選擇汽車作為典型實訓對象來開展工程實訓。此外,考慮到開放式實踐教學對于學生開闊視野、激發(fā)靈感、提高綜合素質(zhì)具有特殊作用[4],學生可以根據(jù)自身的興趣和專業(yè)發(fā)展，自主選擇學習內(nèi)容、學習方式，能更充分地意識到自己是學習的主體,發(fā)揮學習的主動性和積極性[5]。它還有助于提升設(shè)備的利用率,充分利用教育資源[6]。有一些高校進行了開放式實驗教學的探索和實踐,取得了較理想的效果[7]。

有鑒于此,我們也逐步探索如何將開放式實驗教學模式應(yīng)用于工程訓練教學,提出了以汽車為實訓對象、以網(wǎng)絡(luò)預約系統(tǒng)為中心的多平臺自主開放式汽車實訓平臺。通過該平臺的建設(shè)逐步達到以下目的:

(1) 通過自主學習,促進學生了解和掌握汽車的結(jié)構(gòu)、原理、使用和維護等方面知識,拓寬學生的知識面；

(2) 通過自主訓練,鍛煉學生的動手能力；

(3) 通過自主制作典型汽車零件,鍛煉學生的工程技術(shù)能力；

(4) 通過自主構(gòu)思和設(shè)計,提高學生分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學生綜合運用能力和創(chuàng)新意識。

2 多平臺自主開放式汽車實訓平臺建設(shè)內(nèi)容

自主開放式汽車實訓平臺架構(gòu)見圖1,它主要由網(wǎng)絡(luò)預約系統(tǒng)和8個實訓平臺組成,預約系統(tǒng)是實現(xiàn)實訓開放的基礎(chǔ),也是對資源進行調(diào)配的最佳平臺,實訓平臺是開放式實訓實施的核心內(nèi)容和具體依托。

圖1 開放式汽車實訓平臺架構(gòu)設(shè)計

2.1 網(wǎng)絡(luò)預約系統(tǒng)

要想實現(xiàn)實訓開放,學生必須能夠自由選擇訓練內(nèi)容和訓練時間。鑒于學生眾多、專業(yè)分散,每個人的課程安排千差萬別,時間上很難統(tǒng)一；另一方面實訓設(shè)備臺套數(shù)和場地有限,必須對有限的資源加以合理利用。網(wǎng)絡(luò)預約系統(tǒng)恰好提供了一個平臺,可以對學生、設(shè)備和實驗室進行優(yōu)化組合配置。除了審核功能之外,該預約系統(tǒng)還具有查詢、統(tǒng)計等功能,方便教師對某個項目或時間段的人數(shù)進行統(tǒng)計,以便合理安排實驗室。

2.2 多實訓平臺

借鑒其他高校汽車類課程開放式實驗教學探索[8-11],在對現(xiàn)有的汽車實訓內(nèi)容進行分析、整理、綜合的基礎(chǔ)上,整合現(xiàn)有的資源,通過建設(shè)8個相對獨立的實訓平臺,來充分滿足各專業(yè)學生差異化需求。學生可以根據(jù)自己的興趣自由選擇其中一個或幾個平臺開展實訓,充分發(fā)揮主觀能動性。圖1中的8個實訓平臺,從上到下,綜合性和設(shè)計性依次增強,上層和中層面向全校各專業(yè),下層面向?qū)W生自選課題、大學生科研和競賽活動開放,以充分利用實驗資源。

(1) “汽車原理、結(jié)構(gòu)、使用和維護知識”網(wǎng)絡(luò)多媒體實驗平臺。這個平臺上不僅提供了許多汽車知識的在線教程、練習、視頻和動畫等資料,還提供了大量的虛擬實驗，如離合器拆裝、變速箱操縱、模擬駕駛等。這個平臺掛在預約系統(tǒng)下面,凡是預約汽車實訓成功的學生,都可隨時訪問網(wǎng)站,通過自主學習了解和掌握汽車的結(jié)構(gòu)、使用、維護和交通法規(guī)等方面的知識,拓寬自己的知識面。多媒體實驗平臺見圖2。

圖2 網(wǎng)絡(luò)多媒體實驗平臺

(2) 汽車運用模擬駕駛實訓平臺。 此平臺主要是面向?qū)ζ囻{駛感興趣而又缺少動手機會的學生,通過在較逼真模擬駕駛設(shè)備上的訓練,寓教于樂,既可增進學生對汽車的了解、積累駕駛經(jīng)驗,還可培養(yǎng)學生的動手能力,因此得到大多數(shù)學生的青睞。

(3) 汽車結(jié)構(gòu)認知實物教學平臺。此平臺提供了汽車底盤、發(fā)動機、電氣系統(tǒng)等模型和實物,可以幫助學生進一步加深對汽車結(jié)構(gòu)的認識,鞏固汽車各主要部件的工作原理和使用維護等基本知識,如離合器、變速器、差速器的原理。

(4) 汽車典型零部件拆裝平臺。此平臺提供了對汽車典型零部件，如離合器、變速箱等拆裝實訓,可提高學生對汽車結(jié)構(gòu)的認識能力和動手能力。

(5) 汽車電氣系統(tǒng)故障診斷平臺。此平臺不僅可促進學生對真實汽車電氣系統(tǒng)組成原理的認識,還可鍛煉學生分析問題和解決問題的能力。

(6) 汽車典型部件制作平臺。適合那些動手能力較強、對加工制作感興趣的學生,此平臺類似一個加工作坊,不僅提供了各種傳統(tǒng)的加工手段,還提供了一些新興加工手段,如3D打印等。

(7) 智能汽車控制平臺。這個平臺是適應(yīng)大學生智能汽車競賽需求而新增的實訓項目,也面向全校各專業(yè)學生開放。

(8) 汽車典型結(jié)構(gòu)設(shè)計平臺。此平臺綜合性和設(shè)計性,不僅鍛煉學生的三維設(shè)計軟件運用能力,還對培養(yǎng)他們的設(shè)計能力和創(chuàng)新意識起到關(guān)鍵作用。

2.3 實訓平臺運作機制

(1) 信息發(fā)布。每學期開學之初,實訓教師在網(wǎng)絡(luò)預約系統(tǒng)上發(fā)布開放實驗項目信息,包括實訓項目的內(nèi)容、時間、地點和最大容納人數(shù)等,供學生選擇。

(2) 網(wǎng)絡(luò)預約。學生通過預約系統(tǒng)向各實驗室提出預約申請,實驗室統(tǒng)一進行安排和調(diào)配,經(jīng)實訓教師審核通過后方可開展實驗。

(3) 自主實訓。對于教學計劃內(nèi)實訓項目,學生可根據(jù)實訓指導書自行開展實訓,教師負責指導和監(jiān)督。對于計劃外的實訓項目,學生可自主確定實驗內(nèi)容和實驗方案,在得到實驗教師許可的情況下,自主開展實驗。

(4) 網(wǎng)絡(luò)輔導。針對實訓內(nèi)容,預約系統(tǒng)中提供了詳實的實訓大綱,方便學生熟悉實訓內(nèi)容。對實驗前、實驗中和實驗后學生存在的問題,教師也可通過預約系統(tǒng)進行答疑解惑。

3 實訓平臺建設(shè)特色與實施難點

3.1 建設(shè)特色

(1) 實訓對象典型,訓練內(nèi)容豐富實用。實訓面向全校各專業(yè)的學生,以普遍熟悉和感興趣的汽車為對象,以虛擬和現(xiàn)實、傳統(tǒng)與現(xiàn)代等多種手段為平臺,圍繞汽車的結(jié)構(gòu)、原理、使用、維護、維修等內(nèi)容,將“知識性”與“趣味性”、“理論性”與“實用性”、“傳統(tǒng)手段”與“現(xiàn)代方法”有機地結(jié)合起來,讓學生自主開展學習、動手制作、自我駕駛、故障診斷等。這不僅能使學生了解和掌握有關(guān)汽車方面的基本知識,而且能培養(yǎng)學生的動手能力、工程技術(shù)能力和創(chuàng)新意識。

(2) 實訓方法上虛實結(jié)合,重在實踐。通過網(wǎng)絡(luò)多媒體平臺,將汽車的結(jié)構(gòu)原理動畫、虛擬裝配仿真、拆裝制造錄像、駕駛與維護視頻、網(wǎng)上自我測試等實驗教學內(nèi)容融為一體,通過分布在各校區(qū)的多媒體教室、實驗室和學生的計算機,構(gòu)成一個超越時空限制的網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境,最大限度地實現(xiàn)實驗的自主開放。不僅如此,實訓中特別強調(diào)學生“現(xiàn)場操作、動手制作、自主設(shè)計”,建立“加工作坊”,為學生制作自主設(shè)計的產(chǎn)品提供必要的工具和設(shè)備,如小型機床、焊機、鉗工臺、3D設(shè)計與打印平臺、各種工具等。

(3) 模塊任選,自主開放。不同專業(yè)的學生，根據(jù)自己的課程學習、實踐需要和興趣選擇實訓內(nèi)容與實訓時間,真正實現(xiàn)自主選擇、獨立開放。

3.2 實施難點與解決辦法

自主開放式實訓實施以來,最大的困難在于實訓的安全問題和實訓教師不足問題。由于對設(shè)備和環(huán)境不熟悉、缺乏安全意識和指導,學生在實訓過程中的安全難以保證,例如學生對機床不熟悉,或者操作不規(guī)范就可能存在安全隱患。這個問題通過制定完備的實驗設(shè)備操作規(guī)范和實訓前的安全教育來解決。另一個較大困難是實訓開放增加了實訓教師的工作量,實驗室必須全天有教師值守,他們須付出更多的精力監(jiān)督指導實訓過程,這導致了實驗教師人手不足。針對此問題,通過培訓高年級本科生和研究生，提供助學崗位、共同參與實驗室的管理和實驗指導工作的方式加以解決。

4 初步成效

多平臺自主開放式汽車實訓實施以來,由于實訓對象典型,實訓內(nèi)容、實訓時間等均由學生自主選擇,調(diào)動了學生的主動性和積極性,受到了學生的歡迎,每年選修該實訓課的學生近800人,尤其受到文理科等專業(yè)學生的青睞。根據(jù)對近2年來選課學生的統(tǒng)計,選修汽車實訓的學生中,文科專業(yè),如新聞、經(jīng)管、信管等占了大多數(shù),2014年下半年為69.8%,2015年上半年為70.3%。通過調(diào)查還發(fā)現(xiàn),文科學生對實訓中的模擬駕駛等模塊更有興趣,而理工科學生更側(cè)重汽車部件拆裝、汽車模型制作和汽車故障診斷等模塊。

References)

[1] 梁延德.我國高校工程訓練中心的建設(shè)與發(fā)展[J]. 實驗技術(shù)與管理,2013,30(6):6-8.

[2] 鞠晨鳴.改革工程訓練教學內(nèi)容提升大學生工程創(chuàng)新能力[J].中國大學教學,2013(12):77-79.

[3] 黃海龍,曲曉海,楊洋.工程訓練拆裝實訓教學的探索與實踐[J].實驗室研究與探索, 2014,33(12):147-150.

[4] 宋國利,蓋功琪,蘇冬妹.開放式實驗教學模式的研究與實踐[J].實驗室研究與探索, 2010,29(2):91-93.

[5] 張婕,張鐘彥,牛驍.開放式實驗教學[J].實驗室研究與探索,2008,27(9):136-138.

[6] 丁守成,楊世洲.綜合和開放型實驗教學模式的探討[ J].實驗室科學,2005，8(8):7-9.

[7] 余志華,王永濤,趙娟,等.建設(shè)開放實驗教學體系建設(shè)的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理,2011,28(11):141-143.

[8] 宋力,柴俊霖,吉平,等.汽車類專業(yè)開放式實驗教學模式探討[J] .實驗室科學,2012,15(2):158-160.

[9] 楊建軍, 黃海波, 王永忠,等.汽車構(gòu)造實驗教學環(huán)節(jié)探討[J] .實驗科學與技術(shù),2011,9(2):105-107.

[10] 趙樹恩,李玉玲,張慧玲.車輛工程專業(yè)模塊課實驗教學整合與優(yōu)化[J].實驗科學與技術(shù),2012,10(4):114-116.

[11] 鄭利民,溫錦海,劉樹偉.基于工程訓練的汽車服務(wù)工程專業(yè)實踐教學改革研究[J]. 遼寧工業(yè)大學學報:社會科學版,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

武漢大學2014—2015年實驗教學中心開放實驗項目(WHU-2015-SYKF-02)

劉照(1971—),男,湖北十堰,博士,實驗師,主要從事實驗教學與實驗室管理.

E-mail：whuliuz@163.com

G642.0

B

1002-4956(2016)11-0193-03