“新工科”背景下的汽车构造理论课启发式教学方法研究

马志磊

摘  要：“新工科”教育背景下，要求大学的工科教育有跨学科、问题导向化的发展趋势。不仅要求学生能够掌握跨学科的综合知识，还需要具备解决分析解决问题的能力，以应对制造业发展对未来综合型人才的需求。通过合理规划车辆工程专业理论课的教学方法，在课堂中使用启发式的教学方法，并在学习的不同阶段对知识进行回顾，结合使用网络教学辅助技术，可提高理论课教学质量，加深学生对专业知识的记忆，并在教学过程中培养学生对问题的分析与解决能力。

关键词：教学研究  车辆工程  新工科  雨课堂

中图分类号：G642

Abstract：Under the background of "new engineering" education， the development trend of interdisciplinary and problem oriented is required. Students are required not only to master interdisciplinary comprehensive knowledge， but also to have the ability to analyze and solve problems， so as to meet the demand of future comprehensive talents for the development of manufacturing industry. By reasonably planning the teaching method of vehicle engineering theory course， using heuristic teaching method in the classroom， reviewing the knowledge at different stages of learning， combined with the use of network teaching auxiliary technology， the teaching quality of theory course can be improved， students' memory of professional knowledge can be deepened， and the ability of analyzing and solving problems can be cultivated in the teaching process.

Key Words：Teaching research; Vehicle engineering; New engineering; Rain classroom

為提高工科学生解决实际问题的能力，工科学生要能够具备跨学科的综合素质，同时也要有解决问题的思路与方法[1]。对学生在学校中的学习要求提高了，同时，对学校教师的教学方法也提出了更高的要求[2]。在国家制造业发展的规划中，节能与新能源汽车作为一个制造业领域重要发展方向，对“新工科”人才有着很大的需求[3]，而这也要求车辆工程相关专业的理论课要适应社会需求的发展，改善教学方法，满足新的国家制造业发展要求。

汽车构造课程作为车辆工程相关专业重要的一门理论课，对该类工科专业起着非常重要的承上启下的作用[4]。在机械制图、机械设计原理、工程力学、材料力学等理论课程的基础上，汽车构造课程将向学生介绍具体的发动机、底盘等结构与原理。在汽车构造的基础上，将向学生介绍内燃机学、汽车理论、汽车设计等专业核心课。因此，汽车构造课程中若能很好地组织教学，不仅能够把之前所学知识很好地融合，还能够培养学生思考问题，锻炼学生对问题的分析与解决能力。

1  理论课教学现状与存在的问题

1.1 汽车构造课程的特征

汽车构造课程作为车辆相关专业的重要理论课，具有以下几个重要的特征。首先，课程的内容较多，汽车构造一般分发动机、底盘两部分主要内容来进行介绍，此外还会对车身进行介绍，并在上面内容中加入电气与电子装备的介绍。发动机与底盘两个部分又分为多个系统、机构，系统与机构中再向下分为多个部件组，分别介绍各组中零件的特征、制造安装要求，并对重要的运动原理进行介绍，因此，学生通过学习汽车构造课程，将对汽车的感性认识提高到理性认识，为学好车辆相关类专业更深入的专业课打下基础。

其次，本门课的学习需要学生综合运用之前所学的知识，使学生能够看懂零件图、装配图，理解部件相互配合与工作的原理，能够分析不同零件对强度与刚度的要求，因此，对于知识缺口比较大的学生，汽车构造课程的学习难度较大。

最后，本门课程的理论课教学时间较为紧张，由于课程内容较多，学生接受与掌握知识需要时间较长。且在课堂教学中需要安排实物的讲解，也会占用较多的时间。因此，显得理论课教学时间较少。

1.2 汽车构造课程目前的教学方法与存在的问题

目前汽车构造理论课的教学方法有以下几类。

第一类，将汽车构造作为纯理论课来介绍，主要借助多媒体课件中的图像与影像来展示教学内容。这类教学方法要求学生能够根据平面材料建立汽车构造中各零件关系，较为抽象，但也可以以此锻炼学生的看图与空间想象能力。

第二类，理论课加汽车构造拆装实习的教学方法。汽车构造拆装实习可以使学生对汽车的构造形成直观的认识，便于学生理解与记忆。拆装实习可以安排在理论课前，也可以安排在理论课后，都能够对学生加深对课程的理解有很好的作用。

第三类，在理论课过程中带入实际部件。可将汽车构造课程的课堂移到汽车拆装实验室，在讲解相关部件时可以让学生及时观察到实物。也可将课程中将要介绍的部件带至教室，在介绍时向学生展示。这种将理论与式实物相结合的教学方法能改善教学效果，但由于在课程中展示实物，占用了一部分教学时间，使理论课教学时间显得更为局促。

由于汽车构造课程的特征，使该课程在教学时容易存在以下的问题。学生在课程学习中短时间内要接受较多的知识点与内容，难度较大，学生主要忙于记忆大量的知识点，而很难要求其发展综合分析能力。因此，合理的规划理论课教学方法，在课程的教学时间内加深学生对知识的理解与掌握，同时在课堂中留出时间，让学生思考应该要使用怎样的结构才能满足使用要求，思考使用该种结构的原因，锻炼学生对问题的分析与解决能力，同时提高学生学习的自主性与积极性[5]。对课程更加适应“新工科”的发展要求有一定的意义。

2  理论课教学方法探讨

由于学生在学习理论课时普遍存在学习内容多、时间紧的问题，并且难以再在学习的基础上锻炼分析、解决问题的能力。为改善教学效果，需要结合使用网络教学辅助技术，并合理规划理论课的教学方法，可将教学分为4个模块，为1个主体教学模块，加上3个知识复习模块。主体教学模块主要负责理论知识的介绍，同时结合课程内容向学生提出问题，由学生进行思考并回答，鍛炼学生综合解决问题的能力。3个知识复习模块主要负责课前、课中、课后的知识复习，在学习中多次重复所学内容，在有限的学习时间里，加深学生对知识的记忆。具体的教学操作方法如下。

2.1 启发式教学方法在课程中的运用

主体教学模块中，主要起到以下作用，首先是基础理论知识的介绍，其次是通过提问，启发学生自己思考[6]。在汽车构造课程中有很多知识点可以通过启发式的教学方法，让学生自己思考，使用以下例子来进行说明。

在介绍干式、湿式缸套之前，先提问让学生思考为什么不直接在气缸体内镗出缸套，让学生自己判断这样做的缺点，并找到解决办法。学生首先需要分析缸套内的工作条件，需要耐高温、耐高压，在与活塞有高速的相对运动过程中需要耐磨损，在与燃烧产物接触的过程中需要耐腐蚀。其次，学生分析出该处需要使用耐高温、耐高压、耐磨损、耐腐蚀的金属材料，而气缸体制造材料一般为铸铁，无法满足工作需求，为满足工作需求使用较好的材料制造气缸体，将会使制作成本升高，形成材料的浪费。学生分析出出缸套的缺点，最后要分析应该如何解决这样的问题，为了在材料较为普通的气缸体上满足缸套的工作条件，应该使用较好的材料，使用嵌入式的方法安装在活塞工作表面，这样就同时解决了较低制造成本，同时能满足工作条件的问题。在课本中的很多内容可以使用相似的分析方法，如活塞销上需要加入衬套的原因，连杆大头、曲轴主轴颈使用轴瓦的原因，镶嵌气门座圈的原因等。在相似的问题中不断让学生思考，不仅可以使学生强化分析解决问题的步骤，还可以提高学生的学习兴趣，改善课堂活跃程度。

以上问题的分析与解决都遵循这样一个思路：首先观测与分析问题的内部、外部条件，因为内部、外部的条件即为解决问题的约束条件。然后分析目前存在的问题，即分析目前的方法与约束条件之间产生了什么矛盾。最后提出改进方案，由学生分析多个方案中哪个最优，并能满足使用需求，以提出最终的解决方案。在学生自己思考的过程中，锻炼了学生分析解决问题的能力。

2.2 知识回顾方法与辅助技术运用

知识复习由3个模块构成，实质上是对所学知识的3次重复回顾，以加强学生对知识的掌握。第一次知识的回顾是在课程中，在使用启发式的教学方法介绍完课程内容后，要求学生对课本上相关内

容进行勾画，这个过程虽然简单，却能让学生在第一次接触新内容后及时进行回顾，对学生加强记忆有很好的作用。第二次知识的回顾是在课后，要求学生在课后完成与教学内容相关的作业，在作业中，学生对教学内容进行再一次回顾。第三次知识的回顾是在下一次课程教学，要介绍新内容之前，带学生再次回顾所学内容，同时对学生进行提问，学生为了应对课前提问，在课前往往会突击复习，对加强学生记忆也有很大帮助。

以上复习过程如果适当借助网络教学辅助技术可以获得更好的效果[7]。下面以使用雨课堂作为辅助工具的例子来进行说明。

第一次在课程中进行的知识回顾，可使用雨课堂推送与教学内容相关的题目，让学生在手机端完成，通过现场反馈，评估学生对内容的接受程度，对于无法用简单题目考察掌握程度的教学内容，可以推送对所教知识掌握程度调查问卷，通过统计判断学生的掌握情况，可以及时的再课程中对教学做出调整，改善教学效果。第二次在课程后进行的知识回顾，可使用雨课堂布置作业，对于简单的客观题作业内容，可以由雨课堂进行判定并反馈给学生，稍微复杂的客观题内容，可以通过观察学生的完成程度，与同学进行交流与探讨，提高课后的复习效果。第三次在课程教学前进行的知识回顾，可以使用雨课堂的随机点名功能选择回答问题的学生，这样不仅能有效的约束课堂纪律，还可以使学生每次课前主动的对所学内容进行复习，此外，也可以利用题目推送的方法要求每位学生都提交答案，这样可以通过统计发现学生掌握知识的状态，及时在课前对学生掌握不好的知识进行复习，还可以保存学生的答题情况作为学生的平时成绩，此外可以统计出勤率，起到点名效果。

可看出，使用网络教学辅助技术，不仅可以在教学过程中与课后更有效的反映出学生对知识的掌握情况，以便及时调整教学节奏，还能在统计学生出勤率、平时成绩中起到很好的辅助作用，对改善汽车构造课程的教学效果有着积极的作用。此外，通过雨课堂的内的留言功能，可以使不善于在课堂中表达自己想法的学生反映出自己的学习状态。学生也可以通过雨课堂了解自己的学习状态处于班级的什么位置，对鼓励学生学习也能起到一定的作用。对教师教学与学生学习均能起到一定的促进作用。

3  结语

使用启发式的课堂教学方法，可以促使学生在课堂中积极思考，改善课堂教学氛围，引发学生学习兴趣。通过多次分析问题的约束条件、分析现状与约束条件的冲突表现、提出多个解决方案并从中取出最优方案，使学生对解决问题时的思路和方法有进一步的认识。提高了学生综合运用跨学科知识对问题进行分析并解决的能力。

在学习的不同阶段对知识进行多次回顾，可以加强学生对知识的记忆，并且通过课前提问，促使学生在学习新内容前进复习，改善教学效果。运用网络教学辅助技术，能够向教师及时反馈学生的学习状态，并且可以更加有效的进行课堂管理，对提高课程的教学质量有着积极的作用。

参考文献

[1] 李海滨，赵桂娟，邹晓龙.新工科本科生课程优化新探索[J].科技创新导报，2020（7）：220-222.

[2] 吴何畏，袁芳，朱定见，等.新工科背景下机械类本科毕业设计工作探索[J].科技创新导报，2019（17）：239-240.

[3] 中华人民共和国教育部，人力资源社会保障部，工业和信息化部.制造业人才发展规划指南[EB]. （2016-12-27） [2020-10-12] http：//www.moe.gov.cn/ srcsite/A07/moe_953/201702/t20170214_296162.html

[4] 王迎辉，卢振生，王九龙，等. 线上+线下混合式“汽车构造”课程教学研究[J].南方农机，2020， 51（11）：149-150.

[5] 杨姝，亓昌 ，胡平，等.基于卓越工程师培养理念的汽车构造课程改革[J].实验室科学，2012，15 （3）：40-42.

[6] 陈振斌，李菲，肖明伟，等. 全面推进课堂革命—任务驱动教学模式在汽车构造Ⅰ课程中的运用研究[J]. 大学教育，2019 （21）：73-75.

[7] 崔声伶. "雨课堂"在《汽车底盘构造与维修》课程中的应用[J]. 汽车实用技术，2019 （21）：145-147.