項(xiàng)目教學(xué)法+虛擬實(shí)驗(yàn)在汽車試驗(yàn)學(xué)課程中的應(yīng)用

王彥 李萬敏 楊昀梓

摘 要：為提高汽車試驗(yàn)學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，針對(duì)教學(xué)中存在的課時(shí)不足、實(shí)踐教學(xué)條件不足、學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不強(qiáng)、考核方式單一、教學(xué)效果較差等問題，提出了在教學(xué)過程中實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法、虛擬實(shí)驗(yàn)等教學(xué)改革措施，并對(duì)課程考核體系進(jìn)行優(yōu)化，采用“累加過程式”考核方式。

關(guān)鍵詞：汽車試驗(yàn)學(xué);項(xiàng)目教學(xué)法;虛擬實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G712 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）16-212-03

Abstract： In order to improve the teaching quality of automotive test course and strengthen the cultivation of students' engineering practice ability， aiming at the problems existing in teaching， such as insufficient class hours， insufficient practical teaching conditions， weak learning initiative of students， single assessment method and poor teaching effect， this paper puts forward teaching reform measures such as project teaching method and virtual experiment in the teaching process， and puts forward the curriculum assessment system The evaluation method of "accumulation process" is adopted.

Keywords： Automotive test science; Project teaching method; Virtual experiment

CLC NO.： G712 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）16-212-03

引言

汽車試驗(yàn)學(xué)是車輛工程專業(yè)的核心課程，主要闡述汽車試驗(yàn)的基本理論和基本技術(shù)[1]，本課程教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生既掌握汽車試驗(yàn)基礎(chǔ)理論，又具備開展汽車試驗(yàn)的工程實(shí)踐能力。汽車試驗(yàn)學(xué)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)[2]，且課程內(nèi)容龐雜，涉及多門先修課程，要求學(xué)生具有豐富的知識(shí)儲(chǔ)備，同時(shí)該課程對(duì)學(xué)校實(shí)踐教學(xué)條件要求較高。本文深入分析了汽車試驗(yàn)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，并開展了教學(xué)改革研究。

1 汽車試驗(yàn)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前汽車試驗(yàn)學(xué)主要采用的教學(xué)方式是理論知識(shí)講授與課程實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，且以理論教學(xué)為主，教學(xué)中教師通過板書或多媒體傳授知識(shí)，在課堂上學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，學(xué)習(xí)積極性不高，同時(shí)由于課時(shí)少以及多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用，每堂課的知識(shí)量非常大，學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的消化、理解與鞏固有欠缺，導(dǎo)致教學(xué)效果較差;汽車試驗(yàn)學(xué)涉及較多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，受實(shí)踐教學(xué)條件和課時(shí)限制，大多數(shù)高校只能安排一小部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，且開出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以教師示范操作的演示性實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生參與程度不高，這導(dǎo)致理論教學(xué)環(huán)節(jié)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)銜接不好，學(xué)生開展汽車試驗(yàn)的工程實(shí)踐能力得不到很好的鍛煉和培養(yǎng)[3][4]。

2 教學(xué)改革探索

2.1 應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法

項(xiàng)目教學(xué)法最早由美國(guó)學(xué)者基爾帕特里克（Kilpatrick）于1918年提出，經(jīng)過多年的發(fā)展和完善，20世紀(jì)60年代后期在歐洲教育界得到了重視，應(yīng)用越來越廣泛，成效顯著。近年來我國(guó)高等教育更加重視對(duì)學(xué)生的工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)，部分高校開始對(duì)項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行研究和應(yīng)用。

項(xiàng)目教學(xué)法是指在教學(xué)過程中將課程學(xué)習(xí)任務(wù)按照項(xiàng)目的形式布置給學(xué)生，學(xué)生在完成任務(wù)的過程中根據(jù)實(shí)際工作思路和流程查閱資料、設(shè)計(jì)方案并實(shí)施、最后進(jìn)行分析和總結(jié)。項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施是學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的過程，課程知識(shí)點(diǎn)蘊(yùn)含在每個(gè)項(xiàng)目的各實(shí)施環(huán)節(jié)，與以教師為中心教師講學(xué)生聽為主要形式的傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，項(xiàng)目教學(xué)法使學(xué)生從被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動(dòng)探索學(xué)習(xí)，不僅使學(xué)生更好的掌握教學(xué)內(nèi)容，還可以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和能力、創(chuàng)新意識(shí)和能力，使教學(xué)活動(dòng)變的富有生機(jī)[4]。

實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法不是完全舍棄傳統(tǒng)的教學(xué)方式，而是應(yīng)將項(xiàng)目教學(xué)法與傳統(tǒng)教學(xué)方式有機(jī)結(jié)合起來。這就需要教師根據(jù)大綱要求和教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理，確定哪些部分應(yīng)采用項(xiàng)目教學(xué)法，哪些應(yīng)采用傳統(tǒng)教學(xué)方式。

汽車試驗(yàn)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容基本可分為兩大部分：一是汽車試驗(yàn)基本理論，主要內(nèi)容包括測(cè)量系統(tǒng)及其特性、測(cè)量誤差理論、數(shù)據(jù)采集技術(shù)，數(shù)據(jù)處理;二是各類汽車試驗(yàn)，包括基本性能試驗(yàn)、總成及零部件試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)等。第一部分內(nèi)容理論性較強(qiáng)，是開展汽車試驗(yàn)的理論基礎(chǔ)，教學(xué)過程中應(yīng)采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法精講、詳講，并安排相應(yīng)的課后作業(yè)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握。第二部分內(nèi)容包含大量汽車整車、總成及零部件試驗(yàn)項(xiàng)目，教學(xué)內(nèi)容龐雜且系統(tǒng)性不強(qiáng)，為強(qiáng)化對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、自學(xué)能力的培養(yǎng)，解決課時(shí)不足，提升教學(xué)效果，這部分內(nèi)容應(yīng)采用項(xiàng)目教學(xué)法。

汽車試驗(yàn)學(xué)實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法時(shí)，每個(gè)試驗(yàn)都可作為一個(gè)項(xiàng)目布置給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)汽車試驗(yàn)的基本流程和方法，從試驗(yàn)?zāi)康拈_始，通過查閱資料、制定試驗(yàn)方案、確定試驗(yàn)設(shè)備、選用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施試驗(yàn)、最后對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并分析試驗(yàn)結(jié)果，最終完成項(xiàng)目任務(wù)。在項(xiàng)目教學(xué)過程中，教師不再是主導(dǎo)教學(xué)全過程的知識(shí)傳授者，其主要任務(wù)是引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生發(fā)揮潛力解決問題，答疑解惑，是項(xiàng)目的參與者、組織者和互助者。

2.2 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)

為解決汽車試驗(yàn)學(xué)實(shí)踐教學(xué)存在的問題，將在高校教學(xué)中應(yīng)用廣泛的虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)引入課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式與虛擬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，以提升實(shí)踐教學(xué)效果。

虛擬實(shí)驗(yàn)指的是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中通過模擬、仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)環(huán)境[6]，實(shí)驗(yàn)人員能夠利用模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境完成某一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。上世紀(jì)末期虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)在我國(guó)教育領(lǐng)域開始應(yīng)用，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠降低實(shí)驗(yàn)成本，在一定程度上解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所受課時(shí)、設(shè)備、場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)安全等條件的限制。在完成虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中每位同學(xué)都能深度參與汽車實(shí)驗(yàn)的全過程，學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度大大提高，獲得感增強(qiáng)。

汽車試驗(yàn)學(xué)常用的虛擬實(shí)驗(yàn)仿真軟件主要有ADAMS、VPG、MATLAB、CRUIS、ADVISOR等，學(xué)生可根據(jù)需要自學(xué)仿真軟件，并在教師的指導(dǎo)下利用軟件內(nèi)置的相關(guān)試驗(yàn)?zāi)K，建立模型，設(shè)置參數(shù)后進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)。

開展虛擬實(shí)驗(yàn)需要任課教師根據(jù)大綱要求和教學(xué)實(shí)際情況，有針對(duì)性的準(zhǔn)備足夠數(shù)量、難易適中、覆蓋教學(xué)重點(diǎn)的虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生自由分組，每組2-5人，同組同學(xué)協(xié)同合作，各組分別完成不同的試驗(yàn)項(xiàng)目。

2.3 優(yōu)化考核體系

汽車試驗(yàn)學(xué)目前主要采用期末考試成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)+平時(shí)成績(jī)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)定，其中期末考試成績(jī)權(quán)重較大，一般占比在60%以上，該考核方式更加傾向于考察學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度，而對(duì)學(xué)生的工程實(shí)踐能力考核效果有限，與本課程的定位有差異，在施行項(xiàng)目教學(xué)法與虛擬實(shí)驗(yàn)后，必須對(duì)考核方式進(jìn)行改革，研究制定更加科學(xué)完善的考核體系。

基于項(xiàng)目教學(xué)法、虛擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)特點(diǎn)，考核應(yīng)重點(diǎn)考查學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù)、虛擬實(shí)驗(yàn)任務(wù)的過程，考核方式必須量化且具有可操作性，考核目標(biāo)應(yīng)包括知識(shí)目標(biāo)和開展汽車試驗(yàn)的工程實(shí)踐能力目標(biāo)。為此根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)要求設(shè)計(jì)了項(xiàng)目教學(xué)過程記錄表，該表詳細(xì)反映了每個(gè)項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施過程，教學(xué)任務(wù)完成后提交，教師根據(jù)每位同學(xué)的記錄表評(píng)定項(xiàng)目教學(xué)成績(jī)。虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要求學(xué)生撰寫完整的實(shí)驗(yàn)總結(jié)，并就實(shí)驗(yàn)完成情況在班內(nèi)進(jìn)行公開匯報(bào)，每個(gè)學(xué)生至少匯報(bào)一次，老師根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)總結(jié)和匯報(bào)情況評(píng)定虛擬實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

教學(xué)改革后采用“累加過程式”課程考核方式，將學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程都納入考核體系，降低了期末考試成績(jī)權(quán)重，優(yōu)化后的考核體系能更全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，考核結(jié)果更準(zhǔn)確、更科學(xué)[7]。具體考核項(xiàng)目、權(quán)重、要求等見表1。

3 結(jié)語

將項(xiàng)目教學(xué)法與虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于汽車試驗(yàn)學(xué)課程教學(xué)中，大大增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，提高了對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的鍛煉和培養(yǎng)，課時(shí)緊張、實(shí)踐教學(xué)條件不足對(duì)教學(xué)的制約得到了一定程度的緩解，采用的“累加過程式”考核方式引導(dǎo)學(xué)生改變了學(xué)習(xí)側(cè)重點(diǎn)，學(xué)生從注重考試成績(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)楦幼⒅貙W(xué)習(xí)過程。

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