“汽車理論”課程混合式教學探索與實踐

徐中明 張志飛 賀巖松 褚志剛 舒紅

關鍵詞 汽車理論 混合式教學 探索 實踐

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.10.062

Keywords Automobile theory; hybrid teaching; exploration; practice

0 概述

“汽車理論”課程是重慶大學汽車工程學院車輛工程專業的一門專業核心課程。課程教學內容多，信息量大，理論性強，部分章節枯燥難懂，加上課時有限，使很多同學對學好本門課都有畏懼情緒。探索“汽車理論”課程的建設規律，采用混合式教學法探索與實踐，對提高“汽車理論”課程的教學質量具有積極作用。傳統的教學方法主要灌輸式講授各章節內容，學生很難真正參與其中，一些復雜的計算和繪圖也只是給學生演示，不能培養學生的工程實踐能力和創新能力。因此改革課堂教學和實踐教學方法，引入新的教學模式和新的學習軟件進行“汽車理論”的教學改革和實踐。重慶大學汽車工程學院一直高度重視汽車理論課程建設，采用模塊化、混合式教學法探索與實踐，現在是學校重點建設的優質課程之一。

1 課程模塊化和教學團隊建設

汽車理論主要分析與汽車動力學有關的汽車各主要使用性能，包括汽車的動力性、汽車的燃料經濟性、汽車的制動性、汽車的操縱穩定性、汽車的行駛平順性及汽車的通過性。課程目標是讓學生掌握汽車使用性能的評價、分析、預測與試驗的基本知識，提升學生的分析能力、評價能力、試驗動手能力和汽車基本知識素養、獨立分析問題素質。汽車各使用性能相對獨立，具有其獨特性又相互聯系，根據汽車使用性能將課程內容分為5個模塊：（1）緒論、第一章汽車的動力性;（2）第二章汽車的燃油經濟性、第三章汽車動力裝置參數的選定;（3）第四章汽車的制動性;（4）第五章汽車的操縱穩定性;（5）第六章汽車的平順性。每一模塊的主講教師的科研研究方向密切結合教學內容，教學與科研密切結合，極大的豐富了教學案例，使汽車理論緊密結合了工程實際和學科前沿。

通過5年建設，目前教學團隊由5人組成，均有工學博士學位，有4人有海外留學經歷，有4人有汽車摩托車企業博士后或汽車企業掛職經歷，都主持過多項汽車理論相關的縱向國家級和省部級項目及企業橫向攻關項目，既了解自己研究方向的國際前沿又具有豐富的工程經驗。5位教師分工協作完成5個模塊的教學，教學團隊建設取得成效。

2 混合式教學的探索與實踐

為將課堂教學輸送知識轉變為輸送能力，改變灌輸式教學方式，引領學生自主學習，提升學生學習能力，探索以“教師為主導、學生為主體”的教學方法;在車輛工程本科實驗班中進行了5年混合式教學探索與實踐，將教師全部講授的滿堂灌式教學方法做了相應調整，分為教師主講、學生課題匯報主講、學生使用軟件編制程序解決汽車理論課題、正常作業相結合的混合式教學法發。

（1）精心設計教學知識點，優化教學內容。結合汽車理論最新研究成果，根據車輛工程專業培養的知識、能力、素質要求，完善和優化了課程教案、教學周歷、課程PPT等教學資源，對課程教學內容、課程教學設計、課程教學組織等進行具體設計和安排，選擇部分內容進行微課和翻轉課堂教學，增強學生的學習經歷和過程體驗，有效激發所有學生的學習積極性;完善和優化汽車理論課程教學周歷，以章節及課時為單元設計具體每周的教學安排，明確講述內容和知識重點。

（2）學生人人有探究課題。課程結合科研與工程實際，給出共計40個左右課題，學生也可以根據教學內容自己設計選擇課題，一個模塊有6～8位同學指定每人1個課題，鼓勵多個同學合作。學生也可以另外自選多做課題，每一模塊教學的最后2-3學時由本模塊有課題的同學匯報課題研究成果，即同學們講，老師和其他同學聽并討論，通過課題翻轉與討論學生對知識點的理解和掌握更加深刻。

（3）MATLAB軟件的學習與使用。增設3個大作業課題，要求學生使用MATLAB軟件編制程序，完成計算，寫出計算分析報告，即在第一章汽車動力性中設置“汽車動力性分析計算”課題，在第二章汽車的燃油經濟性中設置“汽車的燃油經濟性分析計算”課題，在第六章中射中“二自由度汽車振動系統分析計算”課題。

這三個課題，結合汽車工程實際，使用MATLAB商業軟件根據解決工程實際問題，訓練了系數的實踐能力和分析問題解決問題的能力。

（4）小班教學效果更好。初期實施混合式教學法的是車輛工程實驗班，有學生15人，由于實驗班學生都比較優秀，效果非常好，后擴展到20人，現在是30人教學班，下一步準備在車輛工程專業全面實施。由于要翻轉角色，學生參與較多，不宜在人數較多的大教學班級推廣，把教學班分成幾個小班教學效果較好。

3 課題案例舉例分析

課題針對汽車理論主要教學知識點，結合工程實際案例和汽車理論研究前沿設計課題，這里列舉5個課題案例進行簡單分析介紹。

3.1 溫州豐田漢蘭達爬坡門事件技術分析

溫州豐田漢蘭達爬坡門事件指的是：2009年12月4日，溫州市民夏先生與一群朋友駕車去溫州永嘉游玩，路經甌北塘頭坡一段大約30€捌露鵲南緙淶纜罰懊嫻募噶境怠安洳洳洹迸郎先チ耍ǘ雷約赫飭痙崽錆豪即锍擔奧忠恢貝蚧啦簧先ィ氨慌笥押鶯莩靶α艘環薄U飭？.7L排量的漢蘭達，是2009年9月份才買的新車，剛開始朋友們認為，是夏先生技術不行，但經他們親手駕車，還是爬不上這段斜坡。最后，夏先生只好將自己的車停在山下。后來夏先生聯系了自己買車的4S店，進行了再一次的爬坡測試，參與測試的漢蘭達2.7版前置前驅SUV車，在正常行駛情況下，還是沒有爬上“漢蘭達坡”，參與測試的其他汽車都順利爬上了漢蘭達坡，甚至2輛排量0.8L的QQ小車都爬上了漢蘭達坡，場面尷尬。

這個案例考核汽車理論中一重要的知識點：即“汽車行駛的驅動附著條件”。

學生自己網上收集案例事件的文字和視頻等素材，使用汽車理論知識點對此事件進行技術分析，并在課堂上發表。該事件的根本原因是該款漢蘭達2.7版前置前驅SUV車重心較高，爬坡時因為坡度效應，前輪載荷轉移到后輪較多，致使前輪法向載荷減小從而使得輪胎地面法向反力減小，加之該坡道是土路，路面附著系數較低，使得驅動輪（前輪）非常容易打滑，無法正常爬上該坡。

3.2純電動汽車動力性計算

課堂上，主講老師詳細講解了燃油發動機汽車的動力性計算方法，純電動汽車的動力性計算沒有講解，作為課題留給學生自己探索。

這個案例考核汽車理論中一重要的知識點：即“汽車動力性計算”。純電動汽車的動力系統為電動機，將燃油發動機的外特性改為電動機的外特性，進行動力性計算即可，實質是舉一反三。

3.3 汽車滾動阻力系數 f 和空氣阻力系數CD 道路試驗測試方法探討

汽車滾動阻力系數 f 和空氣阻力系數CD 對汽車的動力性經濟性有重要影響，在汽車動力性經濟性試驗中一般會對這兩個參數進行了試驗測量，而道路試驗測試則是最直接也是最接近實際情況的。

這個案例考核汽車理論中一個重要的知識點：即“汽車的行駛阻力”中兩個重要的阻力：滾動阻力、空氣阻力。學生通過查閱文獻資料，了解汽車動力性經濟性最新試驗標準和方法，了解各種汽車滾動阻力系數 f 和空氣阻力系數CD 道路試驗測試方法，更加深刻的理解輪胎的彈性遲滯現象和滾動阻力、空氣阻力。

3.4 GB7258-2017制動法規（乘用車）概要介紹

“GB7258-2017制動法規（乘用車）”這個案例涉及汽車理論中的一個重要知識點“汽車的制動性評價指標”，學生查閱國家標準、行業標準及企業標準，理解汽車制動性試驗和評價規范，更加深刻的理解汽車制動性評價知識點。

3.5 汽車自適應巡航（ACC）功能與分析

汽車自適應巡航控制ACC（Adaptive Cruise Control），是一種智能化的自動控制系統，它是在早已存在的巡航控制技術的基礎上發展而來。在汽車行駛過程中，安裝在汽車前部的車距傳感器（如雷達）持續掃描汽車前方道路，同時輪速傳感器采集車速信號。當與前車之間的距離過小時，ACC控制單元可以通過與制動防抱死系統、發動機控制系統協調動作，使車輪適當制動，并使發動機的輸出功率下降，以使汽車與前車始終保持安全距離。自適應巡航控制系統在控制汽車制動時，通常會將制動減速度限制在不影響舒適的程度，當需要更大的減速度時，ACC控制單元會發出聲光信號通知駕駛者主動采取制動操作。當與前車之間的距離增加到安全距離時，ACC控制單元控制汽車按照設定的車速行駛。

這個案例是汽車理論擴展知識面的，汽車動力學電子控制系統在汽車上越來越普及，作為車輛工程專業的大學本科生非常有必要了解和掌握這些，學生通過查閱相關文獻資料，消化吸收這些前沿知識，制作PPT，給老師和同學講解，更加深刻的理解這些擴展知識。

這些課題激發了學生探索學習的欲望，給學生以探索的空間，培養了學生的創新能力。

4 總結

實施汽車理論混合式教學探索與實踐5年來，通過教學內容的優化、教學方法和手段的探索，提高了教學水平和教學質量，使學生更好的掌握了汽車理論基本知識，為從事汽車設計開發和試驗研究打下良好的基礎。

參考文獻

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