基于工程教育認證的汽車實驗學教學改革探索

周淑輝 李向瑜 王雨蒙

摘 ?要 自從我國的工程教育認證體系進入國際工程教育聯(lián)盟，吉林大學車輛工程專業(yè)在各方面都進行了教學改革，深度理解工程教育認證體系標準，對現(xiàn)有汽車實驗學實驗教學環(huán)節(jié)存在不足進行分析，并依據(jù)工程教育認證體系標準理念進行改革探索。

關鍵詞 工程教育認證;汽車實驗學;實驗教學;教學改革

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）18-0106-03

Teaching Reform Exploration of Automotive Testing based on Engineering Education Certification//ZHOU Shuhui， LI Xiangyu， WANG Yumeng

Abstract Since our countrys engineering education certification system entered the International Union of Engineering Education， the majors of Automotive Engineering in our college are working hard at various aspects of teaching， in-depth understanding of engi-neering education certification system standards， analysis of the exis-

ting shortcomings in the experimental teaching of automotive tes-ting， exploration of reform according to the standard concept of engi-

neering education certification system.

Key words engineering education certification; experimental tea-ching of automotive testing; experimental teaching; teaching reform

1 引言

實踐教學作為工程類高等院校必不可少的重要教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)高素質創(chuàng)新人才、提高大學生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要手段。因此，高等院校不斷改進更新實踐教學具有重要意義。

自從我國的工程教育認證體系進入國際工程教育聯(lián)盟，國內工程類高等院校對工程教育的改革也在不斷地逐步深入進行，吉林大學車輛工程專業(yè)也都在抓緊進行。深度理解工程教育認證體系標準，其宗旨是高等工科院校畢業(yè)的學生要達到：具有一定的識別表達能力和分析總結能力;運用所掌握的工程技術基本原理解決復雜工程問題;在創(chuàng)建和處理新產品、新過程、新系統(tǒng)中發(fā)揮主導作用，有能力研究、設計及開發(fā)新問題，理解研究技術發(fā)展對社會的重要的戰(zhàn)略性影響;要有團隊合作能力及對外溝通能力。其中對實踐教學環(huán)節(jié)的要求重點是：為學生提供參與工程實踐的機會，使學生在自主、動手、綜合、實驗和創(chuàng)新能力等方面得到一定的鍛煉。

傳統(tǒng)的教學方式強調以教師教為主的知識傳授，而符合工程教育專業(yè)認證體系的教學方式應為強調以學生的學為主的能力產出式教學。而且指導教師對于課程目標的達成即學生能力的獲得要有可衡量的掌握。換言之，不僅要知道怎樣教學及教得怎么樣，還要知道學生學得怎么樣。

為達到上述教學目的，要抓好實踐環(huán)節(jié)，首先要從基礎做起，要抓好每一門課程甚至每個實驗項目的教學，力求各個環(huán)節(jié)都依照專業(yè)認證標準的要求進行，這樣才能完好實現(xiàn)總的目標，培養(yǎng)出符合認證標準的具有國際競爭力的合格人才。汽車實驗學實驗教學目前存在一些不足，需要不斷地進行改進。

2 教學現(xiàn)狀

設備不夠先進，測試方法落后 ?汽車實驗學其中一項實驗是汽車后橋性能實驗，主要實驗內容是對被實驗樣件車橋及橋殼進行驅動橋橋殼垂直彎曲剛性試驗、驅動橋橋殼垂直彎曲靜強度試驗、驅動橋橋殼垂直彎曲疲勞試驗。由于實驗只有一學時，因此只進行驅動橋橋殼垂直彎曲剛性試驗一項實驗（其他兩項只能進行演示，介紹實驗過程）。試驗方法：需要在實驗過程中對橋殼施加八個試驗力數(shù)值后，讀出預先在橋殼七個重要部位放置的百分表的讀數(shù)，再根據(jù)實驗報告要求計算相關數(shù)值及繪出實驗折線。教學大綱要求測三次，由于設備及測試手段的原因以及課時安排（一學時），只能完成一組數(shù)據(jù)的測試，然后通過描點畫曲線。實驗過程示意圖如圖1所示。

由此可見，實驗方法已屬于非常落后，學生學到的知識和技能非常有限。此種實驗教學內容存在以下問題。

1）因脈動疲勞試驗機靜力載荷不穩(wěn)定，致使百分表指針擺動，擺動的幅度隨著載荷的增加而逐漸增加。若學生用眼睛直接讀數(shù)，誤差會很大;用傳感器采集數(shù)據(jù)，因采集的是一段時間內的平均讀數(shù)，誤差相對會小很多。

2）因靜力載荷是脈動疲勞試驗機作動頭，通過加載梁作用在被試橋殼上，加載梁通過夾具定位在鋼板彈簧托架中心孔內，支撐在板簧托架上，作動頭的平面有可能與加載梁不在一個平面上，隨著試驗力的增加，加載梁有脫離試驗橋殼的危險。因此，學生貼近百分表直接讀數(shù)，存在一定的危險。用傳感器采集數(shù)據(jù)，學生遠離橋殼，會避免這種危險。

3）反復讀數(shù)，過程重復，占用有限的上課時間，嚴重影響工作效率。實驗數(shù)據(jù)處理由于時間緊而不能在課上進行，也影響教學效果。

4）不利于進行開放實驗，不利于大學生自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

5）難以激發(fā)學生學習興趣。

教學模式亟待改進 ?指導教師按實驗指導書講目的、實驗用設備及實驗步驟，然后學生按實驗步驟照搬進行實驗，這樣做的結果是學生只是不斷讀數(shù)，做完實驗印象不深，收獲不大，不感興趣。顯然，這種教學方式不能夠激發(fā)學生的主動性，也不能夠達到教育認證標準要求。

考核方式與標準要求差距太遠 ?認證標準強調“產出效果”，要實現(xiàn)教與學的雙向評價，還要有社會評價及持續(xù)改進。學生成績的得出來自實驗后交的實驗報告，實驗報告內容核心是學生讀取的數(shù)據(jù)表和通過計算得出的結果（剛度評價指標）并根據(jù)表中測得數(shù)據(jù)繪制折線。因同組學生測的數(shù)據(jù)完全相同，導致每組學生可能只有一位學生完成實驗報告，其他學生照抄結果。這就使學生所得實驗成績缺少公平性，而且教師根據(jù)實驗報告很難區(qū)分出學生之間能力區(qū)別，也難以知道“教得怎么樣”和學生“學得怎么樣”，更難以預知社會評價會怎樣，后續(xù)的改進更是無從談起。

3 實驗裝置和測試手段、教學模式及考核方式改革

實驗裝置及測試手段的改進及更新 ?使用位移傳感器代替百分表;采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對傳感器信號進行采集，用計算機進行數(shù)據(jù)處理（實驗過程如圖2所示）。由此可見，實驗報告的一部分內容在課上可以完成，課后學生要做的是總結分析工作，是提高能力和加深印象的過程。

教學模式改革

1）以往講解的過程屬于傳統(tǒng)的灌輸式教學，不能夠開發(fā)學生的創(chuàng)新思維，不能夠鍛煉提高學生“解決復雜工程問題的能力”，因此進行改進。采用啟發(fā)式教學模式，將已準備好的實驗設備、實驗樣件、實驗方法標準介紹給學生，讓學生自己閱讀并思考、安排實驗，考慮設計工裝，想辦法使實驗與實際工作相一致。同時，開設此項目為開放實驗，為學生提供進一步研究的空間，這樣有利于大學生進行自主創(chuàng)新，可以為學生進一步提高科研能力提供平臺。此外，通過此次實驗教學改革，學生可以用現(xiàn)有的設備進行建模仿真分析，通過多次實驗數(shù)據(jù)的獲取，對橋殼壽命進行仿真預判，為企業(yè)解決實際問題等;還可以通過改變放置傳感器的位置測試安裝誤差，進行數(shù)據(jù)對比分析，在有限時間內增加學習內容，同時激發(fā)學生學習興趣及實驗學習的主動性。

2）虛擬實驗技術的應用。利用虛擬實驗軟件開發(fā)的實驗教學平臺，讓學生用虛擬實驗代替真實實驗，用軟件代替部分或全部硬件實現(xiàn)各種虛擬實驗環(huán)境，使參加實驗者如同在真實環(huán)境中一樣進行拆裝、數(shù)據(jù)采集等實驗，并能對實驗結果進行仿真及數(shù)據(jù)處理。

運用AR（Augmented Reality，增強現(xiàn)實）和VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實）技術下的多媒體軟件教學系統(tǒng)到實驗教學中，填補某些新技術教具的欠缺，而且解決實車實驗重復性差和危險性高的實際問題，開闊學生視野和知識面，同時激發(fā)互聯(lián)網(wǎng)時代大學生對汽車機械結構和系統(tǒng)動力學的學習興趣。

考核方式改革 ?基于目標達成，實驗結束后的考核方式采用遞交實驗論證報告形式。汽車實驗學共五個實驗項目，可以由學生自行分工，完成五個實驗報告。也可以采用口試方式，內容也進行了改進，目的是讓學生更詳細掌握幾種實驗方法、設備工作原理、測試理論及設計工裝等方面知識，促進學生不斷思考、分析問題，不僅有利于提高學生的語言表述及總結能力，而且有助于提高學生的設計能力、分析解決問題的能力，提升學生的團隊合作意識。實驗課后的論證性實驗報告既使學生加深學習印象，也使指導教師對學生學習情況即“產出”有所掌握。

4 結語

汽車實驗學是車輛工程專業(yè)必修主干課之一，這門課的實驗環(huán)節(jié)對提高學生的實踐能力起著非常重要的作用。基于工程教育專業(yè)認證核心理念對實驗教學環(huán)節(jié)提出的要求，在教學模式和考核方式等方面進行改進后，顯著增強學生的獨立思考能力和創(chuàng)新能力。觸類旁通，汽車實驗學其他實驗項目以及整個車輛工程專業(yè)的實踐環(huán)節(jié)都應依據(jù)工程教育專業(yè)認證標準進行改革，不斷深入探索并實踐以“以學生為中心”“產出導向”和“持續(xù)改進”為核心理念的工程教育人才培養(yǎng)途徑，日益完善教學全過程質量監(jiān)控與評價體系，形成教學質量跟蹤、結果評價、目標達成與信息反饋跟蹤改進這一良性閉環(huán)系統(tǒng)，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、國際競爭力的高素質人才提供有力保障。

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