汽车试验学课程教学改革实践探索

2018-09-19赵立军王飞邓浩

大学教育 2018年8期

赵立军王飞邓浩

[摘要]汽车试验学课程教学普遍存在教材内容滞后、实验条件不足、考核方式单一等问题。要对其教学方法和考核方式进行有益的改革实践，必须努力提高课程理论的时效性和考核方式的全面性，进行一系列的改进与探索工作；并在课程中采用虚拟实验设计的方法，缓解高校实验资源不足的共性问题。汽车试验学课程教学的改革工作在试行过程中取得了令人满意的教学效果，达到了预期目标。

[关键词]汽车试验学；改革；教学方法；考核方式；虚拟实验设计

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）08-0115-03

○、引言

汽车试验学理论知识是对汽车的构造、设计及理论知识的强化和验证。随着汽车工业水平的提高，测试理论和手段的不断进步，汽车试验学理论发展迅速。汽车试验学课程知识的学习，需要依托汽车理论、汽车设计和汽车构造等相关知识，并涉及汽车试验与测试的基本原理和常用方法、整车及零部件的试验设备及测试方法[1]。

汽车试验学作为车辆工程专业学生培养的重要课程，目的是培养学生正确选用试验方法和仪器设备，掌握汽车试验的基础理论和测试技术，并有效处理试验数据和分析试验结果的能力。笔者根据该课程的教学经历，分析教学中存在的问题，寻求课程理论知识与虚拟实验设计相结合，并辅以累加式考核方式，追求教学效果的提升。

一、课程教学的特点和存在的问题

汽车试验学的理论性教学，要求学生具备汽车专业主干相关理论知识，掌握诸如试验数据测量、测试系统的静态和动态特性、传感器技术等相关知识；在实践性方面，要求学生熟悉汽车各种性能试验，熟悉汽车总成试验；培养学生应用理论知识和相关仪器设备解决实际问题的能力[2]。该课程的主要问题如下。

（一）教学学时不足

目前国内高校开设的汽车试验学课程，教学学时一般不超过40学时（含实验学时），而随着大类招生和通识教育理念的普及实施，专业课学时正不断被压缩，一些高校已经被迫将重要的专业课程进行整合，以满足专业培养方案的总学时要求。据调查，有的高校已将该课程减少到了28学时（含实验学时）。而汽车试验学课程的教学内容非常宽泛，在有限的教学课时内，如何合理安排教学内容、进行科学合理的教学设计，显得尤为重要。

传统课堂教学过程中，为了弥补课时少的问题，教师一般都会采用多媒体课件来教学。这种方式的好处是每节课的信息量大，能兼顾更多知识点，但存在学生接受速度与授课进度不一致，难以及时消化和理解等问题。学生学习的主动性不高，这不利于开发学生的积极性和创造性。因此，应该扬长避短，利用多媒体手段的高效率优势，同时做好教学环节的设计，努力提高讲授内容的趣味性和实用性，使学生跟得上进度，通过更多的实例来使其对知识加深理解，尽快掌握。

（二）教学条件不足

大部分开设车辆工程专业的高等院校，均会开设有汽车试验学或相近课程，但因为所在高校的资源和建设问题，软硬件条件差异很大。普遍存在的问题是实验室建设偏重为科研服务，纯教学用实验设备较少；仪器和设备或场地有限，很难完全满足学生的需要，学生难以对理论知识产生充分的认识[3]。特别是当今汽车试验技术水平和条件在进步，高校的硬件水平建设很难跟得上，甚至出现个别专项实验课程无法保证开设，或是维护和更新不及时，导致实验落后于现行的国家标准。

而由于本课程自身的特点，学生对实验的体验和参与度非常重要，教学条件的限制对教学效果的影响尤其令人担忧，这是开设相关课程的高校在课程教学中亟待解决的共性问題。

（三）考核方式单一

由于教学条件的限制，在本次课程进行教学改革前，考核方式由平时出勤成绩（10%）、实验（10%）、期末考试（80%）三部分组成。因此难以避免“一卷定输赢”的弊端，造成学生学习过程中积极性和热情不够高，对出勤和实验实践不够重视，考前突击现象严重，考试之后很快忘记，很大程度上影响了学习效果。

对于汽车试验学的学习内容，应该更加注重学生对知识的深入理解，使其真正掌握试验理论及方法，以利于学生在以后的科研和实际工作中能够将所学知识进行应用。但是期末考试的试卷很难综合考查学生的能力，而且即便是开卷，也会因为考试时间的限制，无法体现出考核的科学性和全面性。可见，传统的单一试卷考核无法将理论融会贯通，表现出明显的弊端和局限。

（四）课堂理论教学与实验内容脱节

汽车试验学课程内容和知识安排，是先从各种参数测量开始，然后进行系统参数及整车性能的测试试验，其涉及的物理和数学基础知识较多，从电路电子到流体传动，从物理结构到数学模型，范围很广；而且需要众多的仪器设备支撑。想要实现理想和全面的教学条件，要求非常高，估计国内没有大学能够完全具备和实现。但是教师的授课条件不够完善，仍然需要将知识点传授给学生，这是难度很大的工作。

由于难以从根本上理解和掌握试验及数据处理相关理论，学生不能完全理解试验原理，不能自主完成试验数据的分析和处理，只能停留于机械式的实验操作阶段，影响学习效果，降低了学习兴趣[4]；而且由于实验室管理问题，安排实验时间不能及时跟上课程进度，造成课堂内容与实验相脱节，对于学生及时理解巩固所学理论造成了不利的影响。

二、课程教学的改革措施和方法

（一）合理的教学设计

1.明确的教学主线与内容

教师应根据本课程的自身特点，以汽车基本性能试验和国家强制性试验为主线来组织教学内容。及时普及和讲解相关技术和采用最新试验技术标准，保留基本的、必需的教学内容，并不断更新、充实新知识和新信息，以便于学生与时俱进地学习相关知识。

教师要科学合理地分配教学课时，精选教材内容，强化教学重点和难点；安排一些教学内容让学生课下学习；充分发挥多媒体手段的优越性。要根据教材的内容，合理地连接和交叉各章节的内容，并适时地融合相关专业知识和前沿技术信息，使学生能够在学习的过程中，一直清晰地把握课程的知识主线，并了解所学的知识用在何处，如何应用。

比如在讲授过程中，可以设定一个课程学习的目标命题，就是完成一个汽车某系统或部件的测试试验台，当然这个实验台应该是技术含量高、功能强大的。那么教师就要把如何构建试验台、如何进行其功能和原理设计、试验的数据如何处理、如何评价性能的优劣这一连串问题代入授课环节中，将实例与学习内容相结合，带着问题进行讲授，就会使学生自然地将课本内容的相关性和应用价值有机结合起来，提高对知识的理解和接受度。

2.课上课下紧密结合

在有限的授课学时内，为保证授课内容得以完成，并提高学生学习效果，教师需要合理优化教材内容的讲解方式，设计教学环节的内容。首先要保证重点和难点的讲授，同时要合理设计课前和课后的环节。比如，当有涉及其他专业课程的内容时，教师需提前要求学生进行适当复习，并在课上设计问答环节，活跃课堂气氛，增强互动性，使学生能够将更多的精力投入到教学活动中。可布置一定的课后内容，在下次课的课间前后，利用课堂小测验的形式，带领学生进行重要知识的复习，巩固所学知识，并对学生提出的问题进行统一解答，也是一种很好的强化方式。

课堂上，教师要尽可能多地利用提问、视频动画和课堂辩论等方式，使学生能够一直跟随教师的讲授和引导，保持精力的高度集中，快速地理解和接受专业知识。当然，当下有的教学理论认为，教师应该引导学生自己发现教学内容的重点，让学生的主动性在学习中得到发挥。但在实际教学过程中我们发现，由于当下信息传播技术发达，网络和手机的诱惑大，学生普遍难以自我约束，教师在课堂上的主导仍然是必不可少的。因此，我们认为汽车试验学这类课程，还是应该由教师主导，因为课程内容繁多，涉及知识面宽，仅靠学生自主学习并不能达到好的学习效果。此外，要设置课外的答疑环节，解决学生学习中的一些个性问题。这样既高效利用了教学课时，又增强了学生学习的独立性、主动性和创新性[5]。

（二）虚拟实验设计助力

由于试验设备和经费投入的限制，要想全部开设高校所需的实验课，本来也是不现实的。为了解决此问题，本次课程改革将虚拟实验设计作为重点引入汽车试验学课程教学中。虚拟实验设计是指在计算机系统中采用模拟和仿真技术实现各种虚拟实验环境，实验者可以利用模拟实验环境对各种预定的实验项目进行仿真实验，得到预计输入输出结果。它是计算机技术、仿真模拟技术、人机交互技术结合的产物，也是教育领域应用信息技术的创新。虚拟实验教学可以节约成本，突破实验教学在时间和空间上的限制。

如利用各种计算机软件工具，开发、搭建汽车虚拟实验模型，包括硬件设计、软件设计、实验数据模拟和分析，进行变速器传动效率、汽车动力性、汽车制动性、汽车平顺性等相关的虚拟实验[2]。学生在进行这类虚拟实验设计的过程中，可以激发学习主动性，提高学习效果。虚拟实验技术已经在现代化教学中得到了越来越普遍的应用[6]。

根据教学的实际情况，虚拟实验设计由教师提供规模足够大、能够涵盖各教学知识点的综合设计课题，然后由学生自由分组、独立完成。虚拟实验设计的内容主要包括：

1.按照课题要求设计具备相关功能的汽车实验室，说明设计原理及总体参数设计，合理选择构成实验室的软件、硬件；

2.绘制三维模型说明实验室总体结构布置；

3.对实验数据进行输入设置、输出分析、结果预测，并对实验过程进行仿真模拟；

4.明确实验具体操作流程和实验步骤；

5.实验室组建成本分析；

6.汇总实验设计成果并撰写电子版设计报告；

7.进行PPT汇报展示。

当然，在此过程中，教师的指导是至关重要的。

作为课程改革的主要部分，虚拟实验设计周期贯穿整个教学过程，不仅需要学生融会课堂知识，还要求学生自主学习相关知识，解决了理论知识与实践相脱节的问题[5]。课题设计形式为小组合作完成，并对每个学生做出工作量的要求，不仅让每个学生参与到虚拟实验设计过程中，而且通过对实验过程和实验对象的直观感受，提高了学生对试验过程的感性认识，达到了学以致用的目的[7]。同时，学生在工作中的团队合作能力、组织协调能力也得到了相应的锻炼。

（三）科学的考核方式

为了解决考核方式单一的问题，改革后的课程采用了“累加过程式”考核方法，具体操作如下。

考核的形式为：课程成绩=虚拟实验设计（50%）+考勤（10%）+期末考试（40%）。

相较于传统考核方式，累加过程式考核扩展了考核内容的外延[8]。其不仅注重对教材中理论知识点的考核，还添加了实践和实验过程，保证学生在掌握基本理论知识的同时，能更重视并参与到教学的各个环节[9]。

该考核方式加大了平时成绩比重，细化了平时成绩标准；提升了虚拟实验设计在考核中的占比，以较大规模的综合设计替代传统的考试方式，配合适当的出勤考核，最大限度地调动学生学习的主动性和积极性[10]。虚拟实验设计作为学生最终通过课程的必要条件，为避免出现小组内分工不平衡的问题，要求每位学生至少参与一次汇报展示，同时接受其他学生针对现场演示内容的随机提问。为了保证考试结果的公正性，采取利用课内时间进行公开答辩的方式，由任课教师和全体学生共同担任评委，客观、公正地评出最终成绩。

考核中的考勤部分予以保留，这不仅因为学生上课是基本要求，更重要的是课上知识的传授是至关重要的，学生仅依靠考前的自学无法保证学习效果。

期末考试部分则更多的是考量对知识的理解和应用，而回避单纯记忆的内容。这样学生更加需要在平时的学习中注重对所学理论知识的掌握。

三、结论

本次汽车试验学课程教学改革已在我校车辆工程专业2014级学生中试行了一年。通过对学生进行问卷调查，结果显示学生对改革后的课程非常满意的占46.3%，满意的占52.7%，不满意的仅占1%。而且从期末考试的情况来看，学生的学习效果也令人欣慰。

本课程改革实践取得了预期的教学效果，学生在有限的课时内较好地掌握了相关知识，为今后的科研和工作奠定了基础。本课程改革方案值得继续完善和推广，这包括因地制宜地开展与授课内容相对应的虚拟实验设计，采取科学合理的考核方式，以达到更高的教学目标，更有效地培养复合型、应用型人才。

[ 参考文献 ]

[1] 赵立军，白欣.汽车试验学[M].北京：北京大学出版社，2008.

[2] 周龙.汽车试验学课程的教学改革与实践[J].科技信息，2014（6）：33-33.

[3] 张志刚，石晓辉，施全.《汽车试验学》教学改革的探索[J].课程教育研究：新教育教学，2014（9）：99-99.

[4] 张志刚，石晓辉，黄泽好.以科研促进“汽车试验学”教学改革的探索[J].中国科教创新导刊，2011（23）：52-52.

[5] 黄德智.关于高校课程考核方式改革的思考[J].安徽农业大学学报，2006（1）：86-88.

[6] 胡宏伟.关于改进汽车试验学教学的探讨[J].机械管理开发，2010（25）：180-181.