趙立軍 王飛 鄧浩

[摘 要]汽車試驗(yàn)學(xué)課程教學(xué)普遍存在教材內(nèi)容滯后、實(shí)驗(yàn)條件不足、考核方式單一等問題。要對其教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行有益的改革實(shí)踐，必須努力提高課程理論的時(shí)效性和考核方式的全面性，進(jìn)行一系列的改進(jìn)與探索工作；并在課程中采用虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，緩解高校實(shí)驗(yàn)資源不足的共性問題。汽車試驗(yàn)學(xué)課程教學(xué)的改革工作在試行過程中取得了令人滿意的教學(xué)效果，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞]汽車試驗(yàn)學(xué)；改革；教學(xué)方法；考核方式；虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）08-0115-03

○、引言

汽車試驗(yàn)學(xué)理論知識(shí)是對汽車的構(gòu)造、設(shè)計(jì)及理論知識(shí)的強(qiáng)化和驗(yàn)證。隨著汽車工業(yè)水平的提高，測試?yán)碚摵褪侄蔚牟粩噙M(jìn)步，汽車試驗(yàn)學(xué)理論發(fā)展迅速。汽車試驗(yàn)學(xué)課程知識(shí)的學(xué)習(xí)，需要依托汽車?yán)碚?、汽車設(shè)計(jì)和汽車構(gòu)造等相關(guān)知識(shí)，并涉及汽車試驗(yàn)與測試的基本原理和常用方法、整車及零部件的試驗(yàn)設(shè)備及測試方法[1]。

汽車試驗(yàn)學(xué)作為車輛工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的重要課程，目的是培養(yǎng)學(xué)生正確選用試驗(yàn)方法和儀器設(shè)備，掌握汽車試驗(yàn)的基礎(chǔ)理論和測試技術(shù)，并有效處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析試驗(yàn)結(jié)果的能力。筆者根據(jù)該課程的教學(xué)經(jīng)歷，分析教學(xué)中存在的問題，尋求課程理論知識(shí)與虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合，并輔以累加式考核方式，追求教學(xué)效果的提升。

一、課程教學(xué)的特點(diǎn)和存在的問題

汽車試驗(yàn)學(xué)的理論性教學(xué)，要求學(xué)生具備汽車專業(yè)主干相關(guān)理論知識(shí)，掌握諸如試驗(yàn)數(shù)據(jù)測量、測試系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性、傳感器技術(shù)等相關(guān)知識(shí)；在實(shí)踐性方面，要求學(xué)生熟悉汽車各種性能試驗(yàn)，熟悉汽車總成試驗(yàn)；培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)和相關(guān)儀器設(shè)備解決實(shí)際問題的能力[2]。該課程的主要問題如下。

（一）教學(xué)學(xué)時(shí)不足

目前國內(nèi)高校開設(shè)的汽車試驗(yàn)學(xué)課程，教學(xué)學(xué)時(shí)一般不超過40學(xué)時(shí)（含實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)），而隨著大類招生和通識(shí)教育理念的普及實(shí)施，專業(yè)課學(xué)時(shí)正不斷被壓縮，一些高校已經(jīng)被迫將重要的專業(yè)課程進(jìn)行整合，以滿足專業(yè)培養(yǎng)方案的總學(xué)時(shí)要求。據(jù)調(diào)查，有的高校已將該課程減少到了28學(xué)時(shí)（含實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)）。而汽車試驗(yàn)學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容非常寬泛，在有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)，如何合理安排教學(xué)內(nèi)容、進(jìn)行科學(xué)合理的教學(xué)設(shè)計(jì)，顯得尤為重要。

傳統(tǒng)課堂教學(xué)過程中，為了彌補(bǔ)課時(shí)少的問題，教師一般都會(huì)采用多媒體課件來教學(xué)。這種方式的好處是每節(jié)課的信息量大，能兼顧更多知識(shí)點(diǎn)，但存在學(xué)生接受速度與授課進(jìn)度不一致，難以及時(shí)消化和理解等問題。學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性不高，這不利于開發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。因此，應(yīng)該揚(yáng)長避短，利用多媒體手段的高效率優(yōu)勢，同時(shí)做好教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，努力提高講授內(nèi)容的趣味性和實(shí)用性，使學(xué)生跟得上進(jìn)度，通過更多的實(shí)例來使其對知識(shí)加深理解，盡快掌握。

（二）教學(xué)條件不足

大部分開設(shè)車輛工程專業(yè)的高等院校，均會(huì)開設(shè)有汽車試驗(yàn)學(xué)或相近課程，但因?yàn)樗诟咝５馁Y源和建設(shè)問題，軟硬件條件差異很大。普遍存在的問題是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)偏重為科研服務(wù)，純教學(xué)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備較少；儀器和設(shè)備或場地有限，很難完全滿足學(xué)生的需要，學(xué)生難以對理論知識(shí)產(chǎn)生充分的認(rèn)識(shí)[3]。特別是當(dāng)今汽車試驗(yàn)技術(shù)水平和條件在進(jìn)步，高校的硬件水平建設(shè)很難跟得上，甚至出現(xiàn)個(gè)別專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)課程無法保證開設(shè)，或是維護(hù)和更新不及時(shí)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)落后于現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)。

而由于本課程自身的特點(diǎn)，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)和參與度非常重要，教學(xué)條件的限制對教學(xué)效果的影響尤其令人擔(dān)憂，這是開設(shè)相關(guān)課程的高校在課程教學(xué)中亟待解決的共性問題。

（三）考核方式單一

由于教學(xué)條件的限制，在本次課程進(jìn)行教學(xué)改革前，考核方式由平時(shí)出勤成績（10%）、實(shí)驗(yàn)（10%）、期末考試（80%）三部分組成。因此難以避免“一卷定輸贏”的弊端，造成學(xué)生學(xué)習(xí)過程中積極性和熱情不夠高，對出勤和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐不夠重視，考前突擊現(xiàn)象嚴(yán)重，考試之后很快忘記，很大程度上影響了學(xué)習(xí)效果。

對于汽車試驗(yàn)學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，應(yīng)該更加注重學(xué)生對知識(shí)的深入理解，使其真正掌握試驗(yàn)理論及方法，以利于學(xué)生在以后的科研和實(shí)際工作中能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用。但是期末考試的試卷很難綜合考查學(xué)生的能力，而且即便是開卷，也會(huì)因?yàn)榭荚嚂r(shí)間的限制，無法體現(xiàn)出考核的科學(xué)性和全面性?？梢?，傳統(tǒng)的單一試卷考核無法將理論融會(huì)貫通，表現(xiàn)出明顯的弊端和局限。

（四）課堂理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容脫節(jié)

汽車試驗(yàn)學(xué)課程內(nèi)容和知識(shí)安排，是先從各種參數(shù)測量開始，然后進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)及整車性能的測試試驗(yàn)，其涉及的物理和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)較多，從電路電子到流體傳動(dòng)，從物理結(jié)構(gòu)到數(shù)學(xué)模型，范圍很廣；而且需要眾多的儀器設(shè)備支撐。想要實(shí)現(xiàn)理想和全面的教學(xué)條件，要求非常高，估計(jì)國內(nèi)沒有大學(xué)能夠完全具備和實(shí)現(xiàn)。但是教師的授課條件不夠完善，仍然需要將知識(shí)點(diǎn)傳授給學(xué)生，這是難度很大的工作。

由于難以從根本上理解和掌握試驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理相關(guān)理論，學(xué)生不能完全理解試驗(yàn)原理，不能自主完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理，只能停留于機(jī)械式的實(shí)驗(yàn)操作階段，影響學(xué)習(xí)效果，降低了學(xué)習(xí)興趣[4]；而且由于實(shí)驗(yàn)室管理問題，安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間不能及時(shí)跟上課程進(jìn)度，造成課堂內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)，對于學(xué)生及時(shí)理解鞏固所學(xué)理論造成了不利的影響。

二、課程教學(xué)的改革措施和方法

（一）合理的教學(xué)設(shè)計(jì)

1.明確的教學(xué)主線與內(nèi)容

教師應(yīng)根據(jù)本課程的自身特點(diǎn)，以汽車基本性能試驗(yàn)和國家強(qiáng)制性試驗(yàn)為主線來組織教學(xué)內(nèi)容。及時(shí)普及和講解相關(guān)技術(shù)和采用最新試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保留基本的、必需的教學(xué)內(nèi)容，并不斷更新、充實(shí)新知識(shí)和新信息，以便于學(xué)生與時(shí)俱進(jìn)地學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。

教師要科學(xué)合理地分配教學(xué)課時(shí)，精選教材內(nèi)容，強(qiáng)化教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)；安排一些教學(xué)內(nèi)容讓學(xué)生課下學(xué)習(xí)；充分發(fā)揮多媒體手段的優(yōu)越性。要根據(jù)教材的內(nèi)容，合理地連接和交叉各章節(jié)的內(nèi)容，并適時(shí)地融合相關(guān)專業(yè)知識(shí)和前沿技術(shù)信息，使學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)的過程中，一直清晰地把握課程的知識(shí)主線，并了解所學(xué)的知識(shí)用在何處，如何應(yīng)用。

比如在講授過程中，可以設(shè)定一個(gè)課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)命題，就是完成一個(gè)汽車某系統(tǒng)或部件的測試試驗(yàn)臺(tái)，當(dāng)然這個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)該是技術(shù)含量高、功能強(qiáng)大的。那么教師就要把如何構(gòu)建試驗(yàn)臺(tái)、如何進(jìn)行其功能和原理設(shè)計(jì)、試驗(yàn)的數(shù)據(jù)如何處理、如何評價(jià)性能的優(yōu)劣這一連串問題代入授課環(huán)節(jié)中，將實(shí)例與學(xué)習(xí)內(nèi)容相結(jié)合，帶著問題進(jìn)行講授，就會(huì)使學(xué)生自然地將課本內(nèi)容的相關(guān)性和應(yīng)用價(jià)值有機(jī)結(jié)合起來，提高對知識(shí)的理解和接受度。

2.課上課下緊密結(jié)合

在有限的授課學(xué)時(shí)內(nèi)，為保證授課內(nèi)容得以完成，并提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果，教師需要合理優(yōu)化教材內(nèi)容的講解方式，設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容。首先要保證重點(diǎn)和難點(diǎn)的講授，同時(shí)要合理設(shè)計(jì)課前和課后的環(huán)節(jié)。比如，當(dāng)有涉及其他專業(yè)課程的內(nèi)容時(shí)，教師需提前要求學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)復(fù)習(xí)，并在課上設(shè)計(jì)問答環(huán)節(jié)，活躍課堂氣氛，增強(qiáng)互動(dòng)性，使學(xué)生能夠?qū)⒏嗟木ν度氲浇虒W(xué)活動(dòng)中。可布置一定的課后內(nèi)容，在下次課的課間前后，利用課堂小測驗(yàn)的形式，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行重要知識(shí)的復(fù)習(xí)，鞏固所學(xué)知識(shí)，并對學(xué)生提出的問題進(jìn)行統(tǒng)一解答，也是一種很好的強(qiáng)化方式。

課堂上，教師要盡可能多地利用提問、視頻動(dòng)畫和課堂辯論等方式，使學(xué)生能夠一直跟隨教師的講授和引導(dǎo)，保持精力的高度集中，快速地理解和接受專業(yè)知識(shí)。當(dāng)然，當(dāng)下有的教學(xué)理論認(rèn)為，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)，讓學(xué)生的主動(dòng)性在學(xué)習(xí)中得到發(fā)揮。但在實(shí)際教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)，由于當(dāng)下信息傳播技術(shù)發(fā)達(dá)，網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)的誘惑大，學(xué)生普遍難以自我約束，教師在課堂上的主導(dǎo)仍然是必不可少的。因此，我們認(rèn)為汽車試驗(yàn)學(xué)這類課程，還是應(yīng)該由教師主導(dǎo)，因?yàn)檎n程內(nèi)容繁多，涉及知識(shí)面寬，僅靠學(xué)生自主學(xué)習(xí)并不能達(dá)到好的學(xué)習(xí)效果。此外，要設(shè)置課外的答疑環(huán)節(jié)，解決學(xué)生學(xué)習(xí)中的一些個(gè)性問題。這樣既高效利用了教學(xué)課時(shí)，又增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性、主動(dòng)性和創(chuàng)新性[5]。

（二）虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)助力

由于試驗(yàn)設(shè)備和經(jīng)費(fèi)投入的限制，要想全部開設(shè)高校所需的實(shí)驗(yàn)課，本來也是不現(xiàn)實(shí)的。為了解決此問題，本次課程改革將虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)引入汽車試驗(yàn)學(xué)課程教學(xué)中。虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用模擬和仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)者可以利用模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境對各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，得到預(yù)計(jì)輸入輸出結(jié)果。它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿真模擬技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，也是教育領(lǐng)域應(yīng)用信息技術(shù)的創(chuàng)新。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以節(jié)約成本，突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間和空間上的限制。

如利用各種計(jì)算機(jī)軟件工具，開發(fā)、搭建汽車虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)模擬和分析，進(jìn)行變速器傳動(dòng)效率、汽車動(dòng)力性、汽車制動(dòng)性、汽車平順性等相關(guān)的虛擬實(shí)驗(yàn)[2]。學(xué)生在進(jìn)行這類虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中，可以激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高學(xué)習(xí)效果。虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代化教學(xué)中得到了越來越普遍的應(yīng)用[6]。

根據(jù)教學(xué)的實(shí)際情況，虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)由教師提供規(guī)模足夠大、能夠涵蓋各教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的綜合設(shè)計(jì)課題，然后由學(xué)生自由分組、獨(dú)立完成。虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：

1.按照課題要求設(shè)計(jì)具備相關(guān)功能的汽車實(shí)驗(yàn)室，說明設(shè)計(jì)原理及總體參數(shù)設(shè)計(jì)，合理選擇構(gòu)成實(shí)驗(yàn)室的軟件、硬件；

2.繪制三維模型說明實(shí)驗(yàn)室總體結(jié)構(gòu)布置；

3.對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入設(shè)置、輸出分析、結(jié)果預(yù)測，并對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行仿真模擬；

4.明確實(shí)驗(yàn)具體操作流程和實(shí)驗(yàn)步驟；

5.實(shí)驗(yàn)室組建成本分析；

6.匯總實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成果并撰寫電子版設(shè)計(jì)報(bào)告；

7.進(jìn)行PPT匯報(bào)展示。

當(dāng)然，在此過程中，教師的指導(dǎo)是至關(guān)重要的。

作為課程改革的主要部分，虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)周期貫穿整個(gè)教學(xué)過程，不僅需要學(xué)生融會(huì)課堂知識(shí)，還要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，解決了理論知識(shí)與實(shí)踐相脫節(jié)的問題[5]。課題設(shè)計(jì)形式為小組合作完成，并對每個(gè)學(xué)生做出工作量的要求，不僅讓每個(gè)學(xué)生參與到虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，而且通過對實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)對象的直觀感受，提高了學(xué)生對試驗(yàn)過程的感性認(rèn)識(shí)，達(dá)到了學(xué)以致用的目的[7]。同時(shí)，學(xué)生在工作中的團(tuán)隊(duì)合作能力、組織協(xié)調(diào)能力也得到了相應(yīng)的鍛煉。

（三）科學(xué)的考核方式

為了解決考核方式單一的問題，改革后的課程采用了“累加過程式”考核方法，具體操作如下。

考核的形式為：課程成績=虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（50%）+考勤（10%）+期末考試（40%）。

相較于傳統(tǒng)考核方式，累加過程式考核擴(kuò)展了考核內(nèi)容的外延[8]。其不僅注重對教材中理論知識(shí)點(diǎn)的考核，還添加了實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)過程，保證學(xué)生在掌握基本理論知識(shí)的同時(shí)，能更重視并參與到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)[9]。

該考核方式加大了平時(shí)成績比重，細(xì)化了平時(shí)成績標(biāo)準(zhǔn)；提升了虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在考核中的占比，以較大規(guī)模的綜合設(shè)計(jì)替代傳統(tǒng)的考試方式，配合適當(dāng)?shù)某銮诳己耍畲笙薅鹊卣{(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性[10]。虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作為學(xué)生最終通過課程的必要條件，為避免出現(xiàn)小組內(nèi)分工不平衡的問題，要求每位學(xué)生至少參與一次匯報(bào)展示，同時(shí)接受其他學(xué)生針對現(xiàn)場演示內(nèi)容的隨機(jī)提問。為了保證考試結(jié)果的公正性，采取利用課內(nèi)時(shí)間進(jìn)行公開答辯的方式，由任課教師和全體學(xué)生共同擔(dān)任評委，客觀、公正地評出最終成績。

考核中的考勤部分予以保留，這不僅因?yàn)閷W(xué)生上課是基本要求，更重要的是課上知識(shí)的傳授是至關(guān)重要的，學(xué)生僅依靠考前的自學(xué)無法保證學(xué)習(xí)效果。

期末考試部分則更多的是考量對知識(shí)的理解和應(yīng)用，而回避單純記憶的內(nèi)容。這樣學(xué)生更加需要在平時(shí)的學(xué)習(xí)中注重對所學(xué)理論知識(shí)的掌握。

三、結(jié)論

本次汽車試驗(yàn)學(xué)課程教學(xué)改革已在我校車輛工程專業(yè)2014級學(xué)生中試行了一年。通過對學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，結(jié)果顯示學(xué)生對改革后的課程非常滿意的占46.3%，滿意的占52.7%，不滿意的僅占1%。而且從期末考試的情況來看，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果也令人欣慰。

本課程改革實(shí)踐取得了預(yù)期的教學(xué)效果，學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)較好地掌握了相關(guān)知識(shí)，為今后的科研和工作奠定了基礎(chǔ)。本課程改革方案值得繼續(xù)完善和推廣，這包括因地制宜地開展與授課內(nèi)容相對應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，采取科學(xué)合理的考核方式，以達(dá)到更高的教學(xué)目標(biāo)，更有效地培養(yǎng)復(fù)合型、應(yīng)用型人才。

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[責(zé)任編輯 劉鳳華]