基于大學(xué)生方程式汽車大賽的車輛專業(yè)教學(xué)模式改革

林繼銘 張勇 楊建紅 張鋒 黃身桂

摘要：在現(xiàn)有的教學(xué)模式下，車輛工程專業(yè)理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)相互脫節(jié)，理論與運(yùn)用也沒有相應(yīng)地結(jié)合。本文對(duì)現(xiàn)有教學(xué)模式存在的共性問題進(jìn)行了闡述，接著以中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽為平臺(tái)，提出了改革車輛專業(yè)教學(xué)模式的一些相關(guān)措施，并將其應(yīng)用于實(shí)踐中。通過貫穿于大學(xué)生方程式汽車大賽中的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的專業(yè)知識(shí)掌握程度和工程素質(zhì)。這種教學(xué)方法創(chuàng)造了一種將學(xué)習(xí)與實(shí)踐相結(jié)合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)和素質(zhì)教育新模式，促進(jìn)了學(xué)生基礎(chǔ)能力、專業(yè)知識(shí)運(yùn)用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力的提升，為教育教學(xué)的改革、教學(xué)質(zhì)量的提高和人才的培養(yǎng)開辟了新的道路。

關(guān)鍵詞：方程式汽車大賽;教學(xué)模式;實(shí)踐教學(xué);車輛工程

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）12-0034-03

隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，正由制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的車輛專業(yè)教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)今經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展需要，迫切要求高校培養(yǎng)具有工程實(shí)踐能力的創(chuàng)新性人才。但是長(zhǎng)期存在的傳統(tǒng)教育模式，把學(xué)生當(dāng)作是知識(shí)的接收器，忽視了學(xué)生的獨(dú)立思考和實(shí)踐能力培養(yǎng)。如何改變現(xiàn)有的高等教育模式，培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型創(chuàng)新性人才是當(dāng)前眾多高校研究的重點(diǎn)。本文從現(xiàn)階段我國(guó)在人才培養(yǎng)上存在的問題出發(fā)，深入探討不足，同時(shí)結(jié)合中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽，在競(jìng)賽中培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，努力實(shí)現(xiàn)從注重知識(shí)的傳授轉(zhuǎn)為注重能力的培養(yǎng)，創(chuàng)建一種新穎的培養(yǎng)創(chuàng)新、實(shí)踐型工程師的車輛專業(yè)教育模式，對(duì)車輛專業(yè)的人才培養(yǎng)具有積極促進(jìn)的作用。

一、現(xiàn)階段車輛專業(yè)教學(xué)模式存在的問題

就整體而言，我國(guó)車輛專業(yè)的教學(xué)模式存在著諸多問題。受工程科學(xué)化的影響，國(guó)內(nèi)車輛專業(yè)的人才培養(yǎng)普遍存在重課內(nèi)輕課外、重理論輕實(shí)踐、實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱、學(xué)生實(shí)踐訓(xùn)練不夠、社會(huì)適應(yīng)性差等問題。同時(shí)教學(xué)過程中存在如下問題：（1）不太重視實(shí)踐環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)教育方式只注重知識(shí)的積累，忽視了學(xué)生的能力培養(yǎng)和專業(yè)知識(shí)過于狹窄的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)僅對(duì)書本內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的校驗(yàn)，整個(gè)過程循規(guī)蹈矩，缺乏對(duì)學(xué)生的自學(xué)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)且實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直處于課堂理論教學(xué)的從屬地位。（2）教學(xué)內(nèi)容沒有及時(shí)更新。汽車工業(yè)發(fā)展日新月異，要求實(shí)驗(yàn)技術(shù)不斷更新，以適應(yīng)不斷出現(xiàn)的新思維和新理念。但我們研究發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)只是對(duì)理論課程的簡(jiǎn)單驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際情況嚴(yán)重不符。同時(shí)缺乏培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的綜合訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)方案安排缺乏系統(tǒng)性，學(xué)生沒辦法從多學(xué)科角度對(duì)問題進(jìn)行分析，限制學(xué)生的個(gè)性發(fā)揮。（3）畢業(yè)設(shè)計(jì)題目過時(shí)。許多老師需要承擔(dān)繁重的教學(xué)、科研任務(wù)，平時(shí)工作繁忙，抽不出太多時(shí)間和學(xué)生進(jìn)行交談，只給學(xué)生定一個(gè)簡(jiǎn)單、重復(fù)驗(yàn)證的題目。該類題目不能體現(xiàn)本專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域的前瞻性，選題水平不高。學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程中，一直處于低水平的重復(fù)練習(xí)狀態(tài)，實(shí)踐和創(chuàng)新性能力都很難提高。

二、基于FSAE的車輛專業(yè)教學(xué)模式

中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽（簡(jiǎn)稱“FSAE”）是由高校車輛及機(jī)電相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生組隊(duì)參加的方程式汽車設(shè)計(jì)、組裝與速度競(jìng)賽。該賽事通過搭建自主創(chuàng)新技術(shù)的交流平臺(tái)，完善車輛專業(yè)人才培育機(jī)制，為我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)從“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”的方向邁進(jìn)起了重要作用。

在現(xiàn)有教學(xué)模式下，學(xué)生缺少實(shí)踐和創(chuàng)新能力，制約著汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，而基于FSAE車輛專業(yè)教學(xué)模式能在一定程度上改善這種缺陷。該模式以FSAE為輔助，以教學(xué)模式改革為主體，不斷提高教學(xué)質(zhì)量，形成“教、學(xué)、做”的教學(xué)模式，提升大學(xué)生的實(shí)踐能力。基于FSAE培養(yǎng)實(shí)踐型人才的基本方針，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程能力，自己動(dòng)手畫圖、加工零件，制造和調(diào)試賽車，將所學(xué)理論用于方程式賽車的設(shè)計(jì)、制造過程中，從而達(dá)到理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。

三、基于FSAE的車輛專業(yè)教學(xué)模式改革措施

（一）課程體系設(shè)置的改革

以“本科教學(xué)評(píng)估和工程認(rèn)證”為契機(jī)，通過總結(jié)社會(huì)用人需求表以及和汽車企業(yè)溝通交流等方式，分析當(dāng)前行業(yè)對(duì)人才的需求，總結(jié)出適應(yīng)企業(yè)的專業(yè)方向，論證分析所需知識(shí)、技能和課程之間的關(guān)系，然后將其整合形成課程體系，最終編制出以“提高工程實(shí)踐能力”為中心的課程體系。（1）強(qiáng)化理論與實(shí)踐的聯(lián)系。《汽車構(gòu)造》《內(nèi)燃機(jī)原理》《汽車電子學(xué)》和《汽車?yán)碚摗返日n程是車輛專業(yè)的主干課程，對(duì)應(yīng)著汽車的四大組成部分。針對(duì)這些課程，改革的方向包括：增加學(xué)生的初步感觀認(rèn)識(shí)，在低年級(jí)學(xué)生中開設(shè)《認(rèn)識(shí)汽車》課程，開展汽車構(gòu)造的認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，接著配合內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造、底盤構(gòu)造、傳感器原理等課程進(jìn)行整車拆裝，在此基礎(chǔ)上，再輔以實(shí)車的測(cè)試、實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的仿真動(dòng)態(tài)模擬，更進(jìn)一步提高學(xué)生的操作和分析能力。（2）形成“核心課程學(xué)習(xí)”加“專業(yè)崗位訓(xùn)練”的教學(xué)方式。積極摸索實(shí)踐型教學(xué)方式，對(duì)相關(guān)課程教材、講義進(jìn)行優(yōu)化，以突出實(shí)踐性。通過專業(yè)崗位訓(xùn)練，模擬企業(yè)的工作環(huán)境，指導(dǎo)學(xué)生參與企業(yè)相關(guān)項(xiàng)目的開發(fā)與設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和崗位意識(shí)。（3）開發(fā)多樣化的考核方式。在對(duì)課程知識(shí)充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，將一些操作性強(qiáng)的課程，把項(xiàng)目考核、答辯和大作業(yè)等多種方式相結(jié)合，重點(diǎn)考查學(xué)生的專業(yè)技能。

（二）提升實(shí)踐動(dòng)手能力教學(xué)模式的改革

傳統(tǒng)教學(xué)模式對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)是以金工實(shí)習(xí)方式進(jìn)行的。這種模式培養(yǎng)的是一種簡(jiǎn)單的操作能力，學(xué)生循規(guī)蹈矩完成規(guī)定實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證書本內(nèi)容，發(fā)揮余地有限。學(xué)生通過參與實(shí)際賽車的研究，從自己動(dòng)手畫零件圖開始，完成零部件的加工、制造，最后裝配出一輛滿足要求的方程式賽車。在這過程中，學(xué)生完成了整車設(shè)計(jì)、部件設(shè)計(jì)，通過三維軟件建立三維模型并通過CAE軟件進(jìn)行有限元分析，最終形成零件的工程圖紙。接著分析零件的加工和熱處理工藝，自己動(dòng)手操作車、銑、鉆、磨等機(jī)床進(jìn)行零件加工，并由這些零件組裝賽車，最后通過賽場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證設(shè)計(jì)、制造的正確性。對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)踐性改革，學(xué)生設(shè)計(jì)不再是“紙上談兵”，而是必須應(yīng)用到實(shí)際過程中，很大程度上提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。

（三）常規(guī)產(chǎn)、學(xué)、研合作教學(xué)模式的改革

在以往的學(xué)校和企業(yè)的產(chǎn)、學(xué)研究方面，企業(yè)多是扮演旁觀者角色，很少參與本科生的培養(yǎng)過程。高校往往采用生產(chǎn)實(shí)習(xí)的方式，以走馬觀花的參觀形式完成相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)，學(xué)生簡(jiǎn)單了解企業(yè)的生產(chǎn)流程，根本不明白如何將理論用到生產(chǎn)實(shí)踐中。參加大學(xué)生方程式汽車大賽，在這過程中要制造出一輛滿足競(jìng)賽要求的賽車，在賽車研發(fā)過程中可充分結(jié)合企業(yè)優(yōu)勢(shì)與企業(yè)聯(lián)合設(shè)計(jì)、制造賽車，企業(yè)可為學(xué)生在零配件制造方法、性能檢測(cè)與維修等方面提供培訓(xùn)和技術(shù)指導(dǎo)，學(xué)生提前掌握企業(yè)的工作方式，并驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性。

（四）師資隊(duì)伍建設(shè)改革

1.加強(qiáng)青年教師實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)。車輛工程專業(yè)是集汽車開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)為一體的產(chǎn)品類專業(yè)，要求教師除有一定的理論基礎(chǔ)外，還應(yīng)具有相關(guān)實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。目前的年輕教師多為博士應(yīng)屆畢業(yè)生，空有理論，但缺乏企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。通過FSAE，為青年教師實(shí)踐能力的培養(yǎng)建立了一個(gè)良好的平臺(tái)，使得教師的實(shí)踐能力得到很大程度的提高，使其更能夠勝任“教、學(xué)、做”模式教學(xué)的要求，從而形成一支教學(xué)實(shí)踐能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)合理的師資隊(duì)伍。

2.鼓勵(lì)不同專業(yè)的教師參與，充分實(shí)現(xiàn)各個(gè)學(xué)科資源整合。汽車是一種復(fù)雜的機(jī)電產(chǎn)品，涵蓋了機(jī)械、電子、材料、化工等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)。為了能更好地提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，應(yīng)發(fā)揮不同學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，整合資源，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的深度融合。因此在建立大學(xué)生方程式汽車大賽導(dǎo)師隊(duì)伍時(shí)，提倡結(jié)合具體情況，配以車輛專業(yè)教師為主，相關(guān)學(xué)科導(dǎo)師為輔的多學(xué)科教師進(jìn)行聯(lián)合指導(dǎo)。

四、基于FSAE車輛專業(yè)教學(xué)模式改革成效

本文基于FSAE車輛專業(yè)教學(xué)模式改革，在培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)體系和內(nèi)容的改革與實(shí)踐、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面采取了大量改革工作。目前已形成了教學(xué)內(nèi)容組織科學(xué)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備齊全，教學(xué)效果良好的局面，為本專業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。經(jīng)過幾年的探索，車輛專業(yè)教學(xué)模式改革取得了明顯效果，表現(xiàn)在以下幾方面：

1.鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。近六年來，學(xué)生們完成國(guó)家級(jí)創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目7項(xiàng)，申請(qǐng)發(fā)明專利和實(shí)用新型專利6項(xiàng)，制造出了6輛賽車，并連續(xù)參加了6屆中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽，取得了輕量化冠軍等優(yōu)異成績(jī)。在方程式賽車的設(shè)計(jì)、調(diào)試和比賽過程中，學(xué)生們的實(shí)踐動(dòng)手能力得到顯著提升。本校車輛及機(jī)電專業(yè)每年約有150名學(xué)生直接受益于此次教學(xué)改革成果，間接受益其他相關(guān)專業(yè)學(xué)生三、四百人。

2.學(xué)生學(xué)會(huì)了主動(dòng)學(xué)習(xí)，將理論聯(lián)系實(shí)際。在整個(gè)實(shí)踐的過程中，學(xué)生在遇到難題時(shí)，會(huì)主動(dòng)尋找資料，積極思考解決問題的方法，從而知道了如何將理論與實(shí)際工程相結(jié)合。幾年時(shí)間里，學(xué)生們制作了多輛大學(xué)生方程式賽車，鍛煉了他們對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和加工設(shè)備的操作技能。同時(shí)這些賽車都經(jīng)過大量的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核實(shí)驗(yàn)、整車道路試驗(yàn)，這些試驗(yàn)與《車輛試驗(yàn)學(xué)》《內(nèi)燃機(jī)原理》《汽車設(shè)計(jì)》等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，使學(xué)生在理解課堂知識(shí)的同時(shí)，熟悉了實(shí)驗(yàn)研究方法，提高了工程實(shí)踐能力。

3.學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量有了顯著提高。通過此次教學(xué)模式改革后，在畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯過程中，學(xué)生表現(xiàn)為專業(yè)知識(shí)更扎實(shí)、獨(dú)立思考問題的能力更強(qiáng)、具有創(chuàng)新性的見解。接受過大學(xué)生方程式汽車大賽鍛煉的學(xué)生，其畢業(yè)設(shè)計(jì)的成績(jī)明顯好于其他學(xué)生的成績(jī)。

4.同時(shí)在賽車的設(shè)計(jì)和加工制造過程中，與東南汽車、廈門金龍客車、南方路機(jī)等大企業(yè)合作，建立了多個(gè)校外培訓(xùn)基地，形成校、企緊密合作的教學(xué)模式。培養(yǎng)的學(xué)生深受企業(yè)的歡迎，多數(shù)到知名汽車廠、汽車研究院等地方工作，就業(yè)質(zhì)量好。

五、結(jié)束語

近幾年，依托FSAE賽事進(jìn)行了車輛專業(yè)教學(xué)模式改革的實(shí)踐，組建的方程式賽車隊(duì)參賽成績(jī)?nèi)〉貌粩嗟倪M(jìn)步，不僅可以提高學(xué)生的專業(yè)知識(shí)掌握程度和工程素質(zhì)，同時(shí)還提高了學(xué)生對(duì)車輛專業(yè)、課外科技創(chuàng)新活動(dòng)的興趣和認(rèn)同感，并且也在FSAE賽車的設(shè)計(jì)、研制和關(guān)鍵技術(shù)的研究方面積累了一定基礎(chǔ)。另一方面，通過將FSAE賽事與原有的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合和拓展，豐富了實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容，這種教學(xué)模式也形成了學(xué)生工程實(shí)踐教育的新理念，為專業(yè)教學(xué)改革提供了一個(gè)成功的范例，為本科教學(xué)質(zhì)量的提高和人才培養(yǎng)開辟了新途徑。

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Teaching Model Reform of Vehicle Engineering Subject Based on Formula SAE

LIN Ji-ming，ZHANG Yong，YANG Jian-hong，ZHANG Feng，HUANG Shen-gui

（College of Mechanical Engineering and Automation，Huaqiao University，Xiamen，F(xiàn)ujian 361021，China）

Abstract：In the existing teaching mode，there is a gap between the theoretical teaching and practical aspects of the vehicle engineering，and the theory and the application are not combined.This paper expounds the present teaching mode，with formula SAE platform，puts forward some concrete measures for the reform of the teaching mode of vehicle engineering，and its application in practice.Through the engineering practice teaching process which runs through the FSAE tournament，the students' professional knowledge mastery degree and engineering quality are improved.This kind of teaching method has created a new mode of cultivation of innovative talents and quality education in a learning and practice，and promotes the students' basic ability，professional skills and practical ability.This mode has opened up a new way for the reform of education and teaching，the improvement of teaching quality and the cultivation of talents.

Key words：formula SAE;teaching model;practical teaching;automotive engineering