“汽车理论”课程混合式教学探索与实践

徐中明 张志飞 贺岩松 褚志刚 舒红

关键词 汽车理论 混合式教学 探索 实践

中图分类号：G424                                        文献标识码：A   DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.10.062

Keywords Automobile theory; hybrid teaching; exploration; practice

0 概述

“汽车理论”课程是重庆大学汽车工程学院车辆工程专业的一门专业核心课程。课程教学内容多，信息量大，理论性强，部分章节枯燥难懂，加上课时有限，使很多同学对学好本门课都有畏惧情绪。探索“汽车理论”课程的建设规律，采用混合式教学法探索与实践，对提高“汽车理论”课程的教学质量具有积极作用。传统的教学方法主要灌输式讲授各章节内容，学生很难真正参与其中，一些复杂的计算和绘图也只是给学生演示，不能培养学生的工程实践能力和创新能力。因此改革课堂教学和实践教学方法，引入新的教学模式和新的学习软件进行“汽车理论”的教学改革和实践。重庆大学汽车工程学院一直高度重视汽车理论课程建设，采用模块化、混合式教学法探索与实践，现在是学校重点建设的优质课程之一。

1 课程模块化和教学团队建设

汽车理论主要分析与汽车动力学有关的汽车各主要使用性能，包括汽车的动力性、汽车的燃料经济性、汽车的制动性、汽车的操纵稳定性、汽车的行驶平顺性及汽车的通过性。课程目标是让学生掌握汽车使用性能的评价、分析、预测与试验的基本知识，提升学生的分析能力、评价能力、试验动手能力和汽车基本知识素养、独立分析问题素质。汽车各使用性能相對独立，具有其独特性又相互联系，根据汽车使用性能将课程内容分为5个模块：（1）绪论、第一章汽车的动力性;（2）第二章汽车的燃油经济性、第三章汽车动力装置参数的选定;（3）第四章汽车的制动性;（4）第五章汽车的操纵稳定性;（5）第六章汽车的平顺性。每一模块的主讲教师的科研研究方向密切结合教学内容，教学与科研密切结合，极大的丰富了教学案例，使汽车理论紧密结合了工程实际和学科前沿。

通过5年建设，目前教学团队由5人组成，均有工学博士学位，有4人有海外留学经历，有4人有汽车摩托车企业博士后或汽车企业挂职经历，都主持过多项汽车理论相关的纵向国家级和省部级项目及企业横向攻关项目，既了解自己研究方向的国际前沿又具有丰富的工程经验。5位教师分工协作完成5个模块的教学，教学团队建设取得成效。

2 混合式教学的探索与实践

为将课堂教学输送知识转变为输送能力，改变灌输式教学方式，引领学生自主学习，提升学生学习能力，探索以“教师为主导、学生为主体”的教学方法;在车辆工程本科实验班中进行了5年混合式教学探索与实践，将教师全部讲授的满堂灌式教学方法做了相应调整，分为教师主讲、学生课题汇报主讲、学生使用软件编制程序解决汽车理论课题、正常作业相结合的混合式教学法发。

（1）精心设计教学知识点，优化教学内容。结合汽车理论最新研究成果，根据车辆工程专业培养的知识、能力、素质要求，完善和优化了课程教案、教学周历、课程PPT等教学资源，对课程教学内容、课程教学设计、课程教学组织等进行具体设计和安排，选择部分内容进行微课和翻转课堂教学，增强学生的学习经历和过程体验，有效激发所有学生的学习积极性;完善和优化汽车理论课程教学周历，以章节及课时为单元设计具体每周的教学安排，明确讲述内容和知识重点。

（2）学生人人有探究课题。课程结合科研与工程实际，给出共计40个左右课题，学生也可以根据教学内容自己设计选择课题，一个模块有6～8位同学指定每人1个课题，鼓励多个同学合作。学生也可以另外自选多做课题，每一模块教学的最后2-3学时由本模块有课题的同学汇报课题研究成果，即同学们讲，老师和其他同学听并讨论，通过课题翻转与讨论学生对知识点的理解和掌握更加深刻。

（3）MATLAB软件的学习与使用。增设3个大作业课题，要求学生使用MATLAB软件编制程序，完成计算，写出计算分析报告，即在第一章汽车动力性中设置“汽车动力性分析计算”课题，在第二章汽车的燃油经济性中设置“汽车的燃油经济性分析计算”课题，在第六章中射中“二自由度汽车振动系统分析计算”课题。

这三个课题，结合汽车工程实际，使用MATLAB商业软件根据解决工程实际问题，训练了系数的实践能力和分析问题解决问题的能力。

（4）小班教学效果更好。初期实施混合式教学法的是车辆工程实验班，有学生15人，由于实验班学生都比较优秀，效果非常好，后扩展到20人，现在是30人教学班，下一步准备在车辆工程专业全面实施。由于要翻转角色，学生参与较多，不宜在人数较多的大教学班级推广，把教学班分成几个小班教学效果较好。

3 课题案例举例分析

课题针对汽车理论主要教学知识点，结合工程实际案例和汽车理论研究前沿设计课题，这里列举5个课题案例进行简单分析介绍。

3.1 温州丰田汉兰达爬坡门事件技术分析

温州丰田汉兰达爬坡门事件指的是：2009年12月4日，温州市民夏先生与一群朋友驾车去温州永嘉游玩，路经瓯北塘头坡一段大约30€捌露鹊南缂涞缆罚懊娴募噶境怠安洳洳洹迸郎先チ耍ǘ雷约赫饬痉崽锖豪即锍担奥忠恢贝蚧啦簧先ィ氨慌笥押莺莩靶α艘环薄U饬？.7L排量的汉兰达，是2009年9月份才买的新车，刚开始朋友们认为，是夏先生技术不行，但经他们亲手驾车，还是爬不上这段斜坡。最后，夏先生只好将自己的车停在山下。后来夏先生联系了自己买车的4S店，进行了再一次的爬坡測试，参与测试的汉兰达2.7版前置前驱SUV车，在正常行驶情况下，还是没有爬上“汉兰达坡”，参与测试的其他汽车都顺利爬上了汉兰达坡，甚至2辆排量0.8L的QQ小车都爬上了汉兰达坡，场面尴尬。

这个案例考核汽车理论中一重要的知识点：即“汽车行驶的驱动附着条件”。

学生自己网上收集案例事件的文字和视频等素材，使用汽车理论知识点对此事件进行技术分析，并在课堂上发表。该事件的根本原因是该款汉兰达2.7版前置前驱SUV车重心较高，爬坡时因为坡度效应，前轮载荷转移到后轮较多，致使前轮法向载荷减小从而使得轮胎地面法向反力减小，加之该坡道是土路，路面附着系数较低，使得驱动轮（前轮）非常容易打滑，无法正常爬上该坡。

3.2纯电动汽车动力性计算

课堂上，主讲老师详细讲解了燃油发动机汽车的动力性计算方法，纯电动汽车的动力性计算没有讲解，作为课题留给学生自己探索。

这个案例考核汽车理论中一重要的知识点：即“汽车动力性计算”。纯电动汽车的动力系统为电动机，将燃油发动机的外特性改为电动机的外特性，进行动力性计算即可，实质是举一反三。

3.3 汽车滚动阻力系数 f 和空气阻力系数CD 道路试验测试方法探讨

汽车滚动阻力系数 f 和空气阻力系数CD 对汽车的动力性经济性有重要影响，在汽车动力性经济性试验中一般会对这两个参数进行了试验测量，而道路试验测试则是最直接也是最接近实际情况的。

这个案例考核汽车理论中一个重要的知识点：即“汽车的行驶阻力”中两个重要的阻力：滚动阻力、空气阻力。学生通过查阅文献资料，了解汽车动力性经济性最新试验标准和方法，了解各种汽车滚动阻力系数 f 和空气阻力系数CD 道路试验测试方法，更加深刻的理解轮胎的弹性迟滞现象和滚动阻力、空气阻力。

3.4 GB7258-2017制动法规（乘用车）概要介绍

“GB7258-2017制动法规（乘用车）”这个案例涉及汽车理论中的一个重要知识点“汽车的制动性评价指标”，学生查阅国家标准、行业标准及企业标准，理解汽车制动性试验和评价规范，更加深刻的理解汽车制动性评价知识点。

3.5 汽车自适应巡航（ACC）功能与分析

汽车自适应巡航控制ACC（Adaptive Cruise Control），是一种智能化的自动控制系统，它是在早已存在的巡航控制技术的基础上发展而来。在汽车行驶过程中，安装在汽车前部的车距传感器（如雷达）持续扫描汽车前方道路，同时轮速传感器采集车速信号。当与前车之间的距离过小时，ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使汽车与前车始终保持安全距离。自适应巡航控制系统在控制汽车制动时，通常会将制动减速度限制在不影响舒适的程度，当需要更大的减速度时，ACC控制单元会发出声光信号通知驾驶者主动采取制动操作。当与前车之间的距离增加到安全距离时，ACC控制单元控制汽车按照设定的车速行驶。

这个案例是汽车理论扩展知识面的，汽车动力学电子控制系统在汽车上越来越普及，作为车辆工程专业的大学本科生非常有必要了解和掌握这些，学生通过查阅相关文献资料，消化吸收这些前沿知识，制作PPT，给老师和同学讲解，更加深刻的理解这些扩展知识。

这些课题激发了学生探索学习的欲望，给学生以探索的空间，培养了学生的创新能力。

4 总结

实施汽车理论混合式教学探索与实践5年来，通过教学内容的优化、教学方法和手段的探索，提高了教学水平和教学质量，使学生更好的掌握了汽车理论基本知识，为从事汽车设计开发和试验研究打下良好的基础。

参考文献

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