《汽车工程力学》课程改革的实践

摘  要：该文简要介绍了无锡职业技术学院《汽车工程力学》课程改革的思路和具体内容，特别是针对教学具体内容的整合方面，即突出力学在汽车上的实例，让学生在学习力学原理的基础上，进一步熟悉汽车专业知识。在具体融合的案例方面，做了较为细致的阐述，也总结了课程改革后的效果，展示了该课程改革的具体措施和效果。

关键词：《汽车工程力学》  课程改革  专业基础课

中图分类号：G64    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）09（a）-0148-02

《汽车工程力学》课程，是无锡职业技术学院汽车与交通学院的汽车检测技术与维修、汽车电子等专业的一门专业基础课。该课程开设于2015年，其前身是《工程力学》，课程学分数3，学时数仍为48学时，但教学内容在保持力学知识严谨性的基础上，更加贴合汽车类专业的学生。原来的《工程力学》，学生普遍不及格率比较高，学生对于力学理论没有感性认识，也不知道这些力学原理怎么用于后续的专业学习中。经过近4年的教学改革实践，取得了一定的成效。

1  课程改革的思路

根据高职高专的特色，以理论够用为原则，以“应用”为主旨和特征构建高职课程和教学内容。以岗位技术应用能力培养为目标，分析汽车检测技术与维修、汽车电子等专业学生的主要就业岗位和次要就业岗位，按照岗位群需要的知识模块，将理论内容有机组合与分布。根据分析出来的技能点和知识点，确定《汽车工程力学》课程的知识点，同时要研究该课程的后续课程，如《汽车技术基础I》和《汽车技术基础II》，这些课程里面需要哪些力学知识点，更好地体现为后续课程服务的宗旨。所以，此次课程改革的思路就是体现在专业基础课和后续的专业课程高度衔接和融合。

2  课程具体内容安排及特色

《汽车工程力学》的教学内容安排有其特色。由于该课程教学安排在大一的第一学期，所以该课程除了让学生掌握力学知识以外，还承担着让学生逐步了解汽车知识的任务。

2.1 保持原有《工程力学》体系性

此课程为专业基础课，内容的安排，基本遵循原《工程力学》的体系，也就是分成理论力学（静力学、运动学和动力学），材料力学（拉伸和压缩、剪切、扭转和弯曲），分为10个单元，增加了和汽车密切相关的汽车动力性和汽车制动性简介。取消了原来的压杆稳定、拉弯组合变形、动载荷与交变应力等内容。

2.2 加强与汽车类专业课程的融合

主要是通过教学内容的融合实现的。在课程改革之初，笔者就注意搜集汽车知识与力学知识的融合，尽量做到阐述力学原理的时候，尽量采用汽车上的案例，这样做的好处有两个：一是克服了以前力学是力学、汽车是汽车的状态，学生对于力学原理怎么体现在汽车上，缺乏认识;二是让学生逐步了解汽车原理。

案例1：在讲解圆轴扭转时，必须要引入的外力偶矩公式，T=9550--Pn-（其中T是外力偶矩，P是功率，n为转速）。在讲述该公式时，密切结合汽车的两个知识：一是发动机特性。在讲述此问题时，联系发动机铭牌数据，发动机最大功率、最大扭矩，讓学生了解汽车起步时，由于发动机达不到最大功率（最大功率时，发动机转速基本要在6000r/min），所以最大扭矩值才是影响起步性能的指标，进而让学生了解现在的发动机为何注重低速大扭矩性能而非最大功率。二是进而可以联系汽车传动系统，简介汽车为何有主减速器和变速箱，只有让汽车轮胎的转速下降，才能可靠提高轮胎上的外力偶矩，才能克服地面阻力，实现快速起步和加速。

案例2：讲摩擦力的时候，突出滚动摩擦阻力矩，进而联系到汽车主动轮和从动轮的力学分析，让学生了解汽车是怎么动起来的，而不是简单地直觉认为汽车就是发动机推动的。这里面，离不开汽车轮胎与地面的作用。另外，小轿车一般是前置前驱布置，前轮是转向驱动轮，后轮是从动轮，涉及到汽车重心的布置，结论是汽车重心应该略微偏前（相对于前后轮接地点中线而言）有利。

案例3：论述运动学时，重点突出定轴转动和平面运动。车轮的运动可以理解为平面运动，可以看成是平动和定轴转动的叠加。这里面，特别强调了转动惯量的推导，让学生在力学课中实践微积分操作，让力学和高等数学无缝连接，也为后续的动力学研究打下基础。动力学，重点研究汽车动力性，利用高中学生就能掌握的牛顿第二定律F=ma，结合滚动阻力Ff、空气阻力Fw、坡度阻力Fi和加速阻力Fj，根据Ft=Ff+Fw+Fi+Fj的公式，可以计算出汽车的加速性能，量化研究了汽车动力性，类似的也能研究汽车的制动性能。当然，轮胎动力学也可以进行研究（在之前研究驱动轮、从动轮静力学分析基础上）。

案例4：讲解梁弯曲变形时，讨论提高梁抗弯性能时，可以结合等强度梁理论，介绍卡车弹簧钢板的等强度设计思维，也介绍汽车车架的前梁设计案例，前梁中间截面为矩形，可以抗弯，两边弯矩小，可以做成扁形，中间截面大，往下弯，降低汽车重心。在讲述梁的弯扭组合变形时，一般的书籍，以机械减速器的轴为例，《汽车工程力学》讲述汽车变速箱里的轴，也可以讲述半轴，这样学生更容易和汽车实际相结合，后期专业学习的时候，也会更加有体会。

2.3 编写相应的教材

《汽车工程力学》教材没有可以参照的母版，只能在教学中摸索总结。以上案例均已和汽车专业教师共同研讨过，获得了统一和认可，该课程的校本教材已完工，下一步就是该课程教材的完善。

3  课程改革实施的效果

该课程经过4年的实施，取得了一定的教学效果。原来课上气氛较为沉闷，现在学生出于对专业知识的好奇，很多学生加入到问题的讨论中;原来，学生力学课不及格率总体比较高，基本达到25%，现在总体通过率超过90%;专业课教师普遍感觉，学生在后期的学习过程中，对于汽车类专业的课程体系框架，概念比较清晰，对于汽车的传动系统，哪些部件起到啥作用，学生也比较明了。说明，该课程的改革效果良好。接下来，在继续这种教学内容改革的基础上，进一步挖掘汽车专业上的力学元素，是笔者下一步的努力方向。

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