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        “新工科”背景下的車輛工程專業(yè)教學(xué)發(fā)展分析

        2022-11-02 08:54:44李加強(qiáng)
        汽車實(shí)用技術(shù) 2022年20期
        關(guān)鍵詞:學(xué)科汽車課程

        李加強(qiáng)

        (西南林業(yè)大學(xué) 機(jī)械與交通學(xué)院,云南 昆明 650224)

        隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展,新材料、新工藝、新技術(shù)在汽車行業(yè)中的使用越來(lái)越廣泛,為了滿足行業(yè)發(fā)展的需要,新工科是車輛工程這一類工科專業(yè)的最新發(fā)展方向。新工科的發(fā)展要求不僅要學(xué)生儲(chǔ)備足夠的車輛工程專業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí),還要為應(yīng)對(duì)車輛工程行業(yè)的新發(fā)展,拓寬知識(shí)面,形成跨學(xué)科的知識(shí)運(yùn)用能力。

        為了滿足以上發(fā)展需要,對(duì)教師的教學(xué)能力提出了新的要求,且對(duì)教學(xué)實(shí)踐模式也提出了新的要求。車輛工程專業(yè)作為機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科點(diǎn)下的二級(jí)學(xué)科,課程主要反映的是專業(yè)的機(jī)械屬性,但目前單純的機(jī)械類課程已經(jīng)不能滿足行業(yè)的發(fā)展需求。這需要由本科院校、教師、教學(xué)實(shí)踐三方面共同協(xié)調(diào),提高教學(xué)與實(shí)踐培養(yǎng)能力,應(yīng)對(duì)新的發(fā)展挑戰(zhàn)。

        1 車輛工程專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀分析

        1.1 專業(yè)理論課與教學(xué)實(shí)踐分析

        目前,車輛工程專業(yè)核心理論課主要包含汽車構(gòu)造、內(nèi)燃機(jī)學(xué)、汽車?yán)碚撆c汽車設(shè)計(jì)等,通過這些課程的學(xué)習(xí),車輛工程專業(yè)的學(xué)生能夠儲(chǔ)備基礎(chǔ)的車輛相關(guān)知識(shí)。對(duì)于電子與信息技術(shù)類的課程,學(xué)生需要學(xué)習(xí)電工電子學(xué)、C語(yǔ)言基礎(chǔ)、單片機(jī)原理、車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等課程,學(xué)生可以以這些課程為基礎(chǔ)理解車輛電子控制的原理,了解傳感器、執(zhí)行器等原件的工作原理。為應(yīng)對(duì)汽車的一些新的發(fā)展要求,學(xué)生需要學(xué)習(xí)新能源汽車概論、汽車污染物排放與后處理等課程,以了解新能源汽車的基本類型,了解國(guó)家不同排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)尾氣排放的限制,認(rèn)識(shí)各類污染物的后處理方法。

        以上車輛工程專業(yè)的課程,可以使學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí),也能夠使學(xué)生具備一定跨學(xué)科發(fā)展的理論基礎(chǔ),為學(xué)生搭建了解、認(rèn)識(shí)汽車技術(shù)發(fā)展的知識(shí)框架。但以上課程都是作為理論課向?qū)W生講授,學(xué)生在儲(chǔ)備了以上知識(shí)后能否將其聯(lián)系起來(lái),并應(yīng)用到實(shí)際中,還不能確定,這就需要教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的介入,輔助學(xué)生加深對(duì)各科知識(shí)的掌握。

        核心的實(shí)踐環(huán)節(jié)有汽車底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝、內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)、汽車?yán)碚摰牡缆吩囼?yàn),這些實(shí)踐環(huán)節(jié)能夠使學(xué)生更好地掌握車輛工程專業(yè)核心理論課的知識(shí)。此外,還有電工電子的實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)原理的實(shí)驗(yàn)。為了將這些課程和核心課程聯(lián)系起來(lái),還設(shè)置有汽車電子實(shí)驗(yàn),如檢測(cè)汽車傳感器輸出信號(hào)、執(zhí)行器控制信號(hào),汽車維修實(shí)習(xí),檢測(cè)汽車車載診斷系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)并進(jìn)行解讀。

        1.2 教師教學(xué)現(xiàn)狀分析

        由于教學(xué)過程中以教材內(nèi)容為主要教學(xué)內(nèi)容,雖然經(jīng)典教材每次都會(huì)在新版中加入新的知識(shí)內(nèi)容,但新加內(nèi)容始終是滯后的。雖然任課老師也會(huì)在課堂上介紹新知識(shí),但由于每門課的課時(shí)有限,無(wú)法過多做衍生,這就導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識(shí)落后于學(xué)科發(fā)展。

        教師在教學(xué)過程中主要關(guān)注自身所講授的課程,但教師需要起到穿針引線作用,需要在介紹車輛專業(yè)知識(shí)時(shí),將其他學(xué)科的知識(shí)作為背景知識(shí)進(jìn)行介紹,這對(duì)教師提出了更高的要求。

        2 教學(xué)發(fā)展的思路

        2.1 改善課程安排

        為了能讓學(xué)生滿足新工科的發(fā)展要求,在傳統(tǒng)的車輛工程專業(yè)課程外,還需要加入跨學(xué)科、多融合的課程,這些課程為學(xué)生應(yīng)對(duì)行業(yè)發(fā)展提供知識(shí)基礎(chǔ)的同時(shí),拓寬了學(xué)生的知識(shí)面,增強(qiáng)學(xué)生在行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

        由于學(xué)制、學(xué)分、學(xué)時(shí)的限制,無(wú)法為學(xué)生安排全部課程,需要在已有課程中進(jìn)行優(yōu)化??蓪⒄n程分類為以下四類:第一類為學(xué)科的基礎(chǔ)課,主要學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí),如機(jī)械制圖、計(jì)算機(jī)輔助制圖、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)等;第二類為專業(yè)基礎(chǔ)課,為專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)與跨學(xué)科運(yùn)用進(jìn)行知識(shí)儲(chǔ)備,為了專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)預(yù)先儲(chǔ)備的專業(yè)基礎(chǔ),如理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、電工電子學(xué),自動(dòng)控制原理等;第三類為專業(yè)核心課,主要介紹車輛工程的核心知識(shí),同時(shí),由于學(xué)生具備一定跨學(xué)科的知識(shí)儲(chǔ)備,可以在課堂中隨時(shí)引用學(xué)生所儲(chǔ)備的知識(shí),引導(dǎo)學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí),便于學(xué)生形成運(yùn)用所學(xué)學(xué)科知識(shí)的思維,該階段課程主要有汽車構(gòu)造、內(nèi)燃機(jī)學(xué)、汽車設(shè)計(jì)等。第四類為專業(yè)拓展課,在學(xué)生具備了專業(yè)核心知識(shí)與跨學(xué)科知識(shí)的前提下,進(jìn)一步融合各學(xué)科知識(shí),比如車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新能源汽車概論等。

        各類課程在不同學(xué)期的安排如圖1所示,大學(xué)一年級(jí)主要學(xué)習(xí)學(xué)科基礎(chǔ)。在掌握一定學(xué)科基礎(chǔ)的條件下,大學(xué)二年級(jí)主要學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課。大學(xué)三年級(jí)上學(xué)期主要學(xué)習(xí)專業(yè)核心課。大學(xué)三年級(jí)下學(xué)期和大學(xué)四年級(jí)可以進(jìn)行專業(yè)拓展課的學(xué)習(xí)。

        圖1 各年級(jí)課程安排

        2.2 改進(jìn)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)

        教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)是理論課程教學(xué)的有效補(bǔ)充,不僅能加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論課程知識(shí)的掌握,若教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)合理,還能夠起到促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)的作用。

        為了使學(xué)生在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中有效提升知識(shí)運(yùn)用能力,滿足新工科發(fā)展要求,需要優(yōu)化教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié),尤其是專業(yè)核心課與專業(yè)拓展課對(duì)應(yīng)的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié),因?yàn)樵谶@兩個(gè)階段的課程學(xué)習(xí)中,學(xué)生已經(jīng)儲(chǔ)備了一定的各學(xué)科知識(shí),具備將各學(xué)科知識(shí)綜合運(yùn)用的能力。

        如在講授內(nèi)燃機(jī)的燃油供給系統(tǒng)與點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí),發(fā)展的歷程與不同時(shí)代使用的結(jié)構(gòu)內(nèi)容非常豐富,可以以此為接入點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生在這些結(jié)構(gòu)上結(jié)合各個(gè)學(xué)科的知識(shí),深入了解各機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)與運(yùn)行原理。

        如在專業(yè)拓展課車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中,學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)該課程與專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課中的知識(shí)有非常多的重疊。這門課程不僅要求學(xué)生掌握發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車的運(yùn)行工作原理,對(duì)學(xué)生的電子信息技術(shù)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等課程也有較高的要求。學(xué)生在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中需要理解車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中使用控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network, CAN)總線的原因,理解CAN總線的工作原理,理解CAN總線協(xié)議才能在教學(xué)實(shí)踐過程中理解并解析CAN總線上采集得到的發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車信號(hào)。此類教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)需要教師和學(xué)生都投入時(shí)間和精力。

        2.3 注重學(xué)科競(jìng)賽的參與

        改善課程安排與改進(jìn)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)最終都要落腳于提升學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)能力。在學(xué)生步入就業(yè)崗位之前,參與學(xué)科的相關(guān)競(jìng)賽是檢驗(yàn)、也是鍛煉學(xué)生能力的重要途徑。

        目前,與車輛工程專業(yè)相關(guān)的競(jìng)賽有全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽、中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)巴哈大賽等,這些競(jìng)賽要求學(xué)生將車輛工程的知識(shí)與各相關(guān)學(xué)科的知識(shí)融會(huì)貫通,綜合運(yùn)用,對(duì)學(xué)生能力的提升具有非常重要的作用。

        學(xué)科競(jìng)賽可以看作是教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的擴(kuò)展與補(bǔ)充。全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽要求學(xué)生將車輛工程專業(yè)的知識(shí)與電子信息技術(shù)學(xué)科的知識(shí)相結(jié)合,制作智能汽車在給定的賽道中完成行駛,學(xué)生要制作車模,選用傳感器、電子控制單元、執(zhí)行器,完成道路識(shí)別、路線規(guī)劃等模塊的程序設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)外圍電路,實(shí)現(xiàn)控制模塊、各執(zhí)行模塊供電,焊接各模塊的電路。對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)有非常好的促進(jìn)作用。

        巴哈大賽要求學(xué)生使用大賽組委會(huì)指定的發(fā)動(dòng)機(jī)等部件,完成行駛系統(tǒng)車架與車身、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝配,要求學(xué)生不僅要掌握汽車專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí),還要能夠熟練運(yùn)用各類計(jì)算機(jī)輔助分析軟件對(duì)各結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析,也要掌握車、銑、刨、磨、焊接等各項(xiàng)工藝,對(duì)學(xué)生各項(xiàng)能力提升有很重要的意義。這些在學(xué)科競(jìng)賽中鍛煉的能力,即是對(duì)課程學(xué)習(xí)與教學(xué)實(shí)踐的有益補(bǔ)充。

        3 總結(jié)與展望

        為了實(shí)現(xiàn)學(xué)生跨學(xué)科的知識(shí)運(yùn)用能力,合理安排學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課與專業(yè)拓展課,使每門課程成為下一類課程的基礎(chǔ),保證后續(xù)課程的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備,使學(xué)生具備跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)。

        在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié),除了讓學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解,還要引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)。在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中,有意識(shí)地聯(lián)系各學(xué)科知識(shí),實(shí)現(xiàn)各學(xué)科知識(shí)的聯(lián)結(jié)。

        積極推動(dòng)學(xué)生參與各項(xiàng)學(xué)科相關(guān)的競(jìng)賽,鍛煉學(xué)生熟練運(yùn)用各相關(guān)學(xué)科知識(shí)的能力。通過以上途徑,使學(xué)生融會(huì)貫通各學(xué)科知識(shí),滿足車輛工程專業(yè)學(xué)生的發(fā)展要求。

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