結(jié)合方程式汽車大賽的OBE教學(xué)方式探索

南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 孫曉旺 王 霞 王顯會*

成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education，OBE）是一種先進(jìn)的教育理念，不同于傳統(tǒng)的以教學(xué)內(nèi)容為中心的教學(xué)方式，OBE以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果作為教育成功與否的導(dǎo)向，認(rèn)為教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施的目標(biāo)是學(xué)生通過教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)成果。OBE理念關(guān)注五個重點問題：（1）我們想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么；（2）我們?yōu)槭裁匆寣W(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果；（3）我們?nèi)绾斡行椭鷮W(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果；（4）我們?nèi)绾沃缹W(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果；（5）我們?nèi)绾伪Ｕ蠈W(xué)生能夠取得這些學(xué)習(xí)成果。

為滿足行業(yè)發(fā)展的需求，結(jié)合中國大學(xué)生方程式汽車大賽，以成果導(dǎo)向教育理念為指導(dǎo)，在學(xué)習(xí)成果、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、持續(xù)改進(jìn)和實踐創(chuàng)新等方面，對車輛專業(yè)的教學(xué)方式進(jìn)行了探索，取得了較好的人才培養(yǎng)結(jié)果。

一、傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題

目前，汽車行業(yè)“新四化”產(chǎn)業(yè)變革形勢下，汽車專業(yè)教學(xué)方式存在的主要問題包括：（1）教師在教學(xué)過程中以課堂教學(xué)為主，更重視理論教學(xué)，輕視對學(xué)生開展實踐教學(xué)的重要性，導(dǎo)致學(xué)生的工程實踐能力不足；（2）課程體系和教學(xué)內(nèi)容較為陳舊，而且更新緩慢，忽略了較新的教學(xué)理論和技術(shù)，無法滿足行業(yè)快速發(fā)展對汽車人才知識體系的要求；（3）汽車整體是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，學(xué)生動手實踐往往限于對車輛某一特定性能的實驗，項目化訓(xùn)練不足，無法適應(yīng)實際的工程應(yīng)用；（4）重研究，輕應(yīng)用，相對工程型和應(yīng)用型人才，目前國內(nèi)高校更重視研究型人才的培養(yǎng)；（5）綜合素質(zhì)相關(guān)內(nèi)容很少在教學(xué)中體現(xiàn)，如合作能力、交流能力、組織協(xié)調(diào)能力等。

二、中國大學(xué)生方程式汽車大賽介紹

中國大學(xué)生方程式汽車大賽（Formula Student China，F(xiàn)SC）始于2010年，是一項由中國汽車工程學(xué)會（SAE-CHINA）主辦、高等院校汽車相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生組隊參加的汽車設(shè)計與制造比賽，被譽(yù)為“中國汽車工程師的搖籃”。

FSC要求參賽學(xué)生按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn)，在一年的時間內(nèi)自行設(shè)計和制造出一輛賽車，并駕駛賽車參加全部或部分賽事環(huán)節(jié)的比賽。這一年里學(xué)生需要獨立完成賽車的完整正向開發(fā)流程：總體設(shè)計、三維建模、仿真分析、二維圖紙、加工裝配、出車調(diào)試到參加比賽。FSC能夠全面提升學(xué)生的實踐能力，如設(shè)計能力、仿真分析能力、制造能力、組織協(xié)調(diào)能力、領(lǐng)導(dǎo)合作能力等，同時能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識、團(tuán)隊精神、吃苦耐勞精神、高度的責(zé)任感和較強(qiáng)的主觀能動性。

三、結(jié)合FSC的OBE教學(xué)實踐

（一）學(xué)習(xí)成果

OBE理念關(guān)注的第一個重點問題是“我們想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么”。這個問題要求確定學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)該取得什么樣的成果，后續(xù)教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)過程中就以該成果為最終目標(biāo)，所有的教學(xué)活動都圍繞這一成果進(jìn)行。因此，結(jié)合國家新工科教學(xué)政策，分析汽車行業(yè)發(fā)展對人才的要求，確定了汽車專業(yè)本科學(xué)生的學(xué)習(xí)成果需要具備機(jī)械設(shè)計與制造、電工電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、控制工程、流體與熱工學(xué)等基礎(chǔ)理論以及車輛構(gòu)造、車輛設(shè)計、汽車?yán)碚摷败囕v電控制等方面的專業(yè)知識，接受現(xiàn)代機(jī)械工程師的基本訓(xùn)練，具有從事車輛設(shè)計、制造、試驗、檢測、運行管理等方面的能力。

OBE理念關(guān)注的第二個重點問題是“我們?yōu)槭裁匆寣W(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果”，這一問題對應(yīng)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)。對于汽車專業(yè)的學(xué)生，希望通過大學(xué)期間的學(xué)習(xí)使他們具備扎實的機(jī)械和車輛工程專業(yè)基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識和寬廣的專業(yè)視野，具備在汽車行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新意識與方法，以及從事車輛設(shè)計、制造、試驗、檢測、運行管理等方面的能力，具備運用工程技術(shù)解決汽車行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的工程實踐能力，具備在團(tuán)隊中分工協(xié)作、交流溝通的能力，具有積極的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。為了達(dá)成這樣的培養(yǎng)目標(biāo)，需要在每門課程的學(xué)習(xí)成果、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評價等多方面進(jìn)行研究。

（二）教學(xué)內(nèi)容

OBE理念關(guān)注的第三個重點問題是“我們?nèi)绾斡行椭鷮W(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果”，在確定了專業(yè)教學(xué)的成果之后，圍繞上述學(xué)習(xí)成果，結(jié)合FSC對汽車專業(yè)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新。

1.賽車的設(shè)計制造過程包括總體設(shè)計、三維建模、仿真分析、二維圖紙、零部件選配、加工裝配、出車調(diào)試等，中間涉及大量的專業(yè)知識和工程技能。在專業(yè)課程內(nèi)容的設(shè)計中結(jié)合FSC，提供專業(yè)知識和工程技能的訓(xùn)練，如在汽車構(gòu)造、汽車?yán)碚摰壤碚撜n程中適當(dāng)結(jié)合方程式賽車相關(guān)知識，在汽車試驗學(xué)等實踐課程中加入方程式賽車的實驗測試，開設(shè)新的公選課“大學(xué)生方程式賽車設(shè)計”等。

2.結(jié)合FSC，開展科研訓(xùn)練和畢業(yè)設(shè)計。學(xué)生在方程式賽車設(shè)計制造過程中會不斷發(fā)現(xiàn)新的工程問題，每年從FSC實踐中提煉科研訓(xùn)練和畢業(yè)設(shè)計的題目，學(xué)生結(jié)合賽車設(shè)計制造，開展科研訓(xùn)練或畢業(yè)設(shè)計。

（三）教學(xué)方法

針對OBE理念關(guān)注的第三個重點問題“我們?nèi)绾斡行椭鷮W(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果”，在確定了學(xué)習(xí)成果和教學(xué)內(nèi)容之后，結(jié)合FSC對汽車專業(yè)教學(xué)方法進(jìn)行探索。

1.分享式教學(xué)。實際參與FSC的學(xué)生總是有限的，需要采用一定的方式讓其他學(xué)生也能從FSC中獲得收益。讓參與FSC的學(xué)生與其他學(xué)生分享賽車設(shè)計制造過程中遇到的問題、分析解決問題的過程和最后的解決辦法，將工程實踐經(jīng)驗分享給所有學(xué)生。

2.案例式教學(xué)。以賽車設(shè)計制造為導(dǎo)向，從中提取零部件或總成的設(shè)計、仿真或測試案例。教學(xué)過程中將學(xué)生分組，讓每組學(xué)生按照自身興趣選題，靠學(xué)生自己完成調(diào)研、設(shè)計（仿真或測試）工作，定期開展組內(nèi)探討，教師給予一定指導(dǎo)，鼓勵學(xué)生探索和學(xué)習(xí)車輛相關(guān)的新理論和新技術(shù)，采用這些理論和技術(shù)創(chuàng)新性地解決問題。

（四）持續(xù)改進(jìn)

分析學(xué)生成績、學(xué)生對課程的評價、畢業(yè)生對專業(yè)的建議以及就業(yè)企業(yè)的反饋，結(jié)合FSC持續(xù)對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行改進(jìn)。比如，F(xiàn)SC的賽制豐富，除了傳統(tǒng)油車賽以外，還有電車賽和無人駕駛車賽，這也很好地反映了“新四化”的需求。針對這些需求，增加新能源車輛和無人駕駛車輛相關(guān)的課程，還根據(jù)每年參加FSC的經(jīng)驗，對汽車構(gòu)造、汽車?yán)碚摰壤碚撜n程和“大學(xué)生方程式賽車設(shè)計”這類公選課的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)更新。

（五）實踐創(chuàng)新

成立“方程式賽車研發(fā)工作室”，工作室依托學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢，充分挖掘教學(xué)資源，面向全校學(xué)生開放，支持學(xué)生開展科研訓(xùn)練、學(xué)科競賽、自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)社團(tuán)活動。學(xué)校為工作室配備了實驗室、加工車間和試車場地，每年有固定經(jīng)費支持，配備指導(dǎo)教師，但實行自我組織管理，車隊設(shè)隊長和經(jīng)理，分設(shè)動力組、車身組、底盤組等不同部門，每組設(shè)組長負(fù)責(zé)組內(nèi)事務(wù)的統(tǒng)籌安排，車隊學(xué)生自主決策、自我管理、自主實踐和自主創(chuàng)新。依托賽車設(shè)計制造，教師和學(xué)生能夠充分溝通交流，形成第二課堂，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力、解決問題能力、主動學(xué)習(xí)能力、組織協(xié)調(diào)能力以及合作能力，實現(xiàn)理論學(xué)習(xí)、工程實踐和科研訓(xùn)練的有機(jī)結(jié)合和全面提高。

四、實踐效果

我校汽車專業(yè)結(jié)合FSC探索了基于OBE理念的教學(xué)方式，取得了較好的教學(xué)成果。截至2020年，學(xué)校車隊共開發(fā)油車10輛、電車1輛，共參加10屆FSC，并在2019年奪得全國第4名的好成績；完成科研訓(xùn)練15項，其中國家級科研訓(xùn)練4項；支撐學(xué)生畢業(yè)設(shè)計20人次，其中2篇獲得優(yōu)秀畢業(yè)論文稱號；申報發(fā)明專利5項；培養(yǎng)500名具有深厚理論基礎(chǔ)和豐富實踐經(jīng)驗的本科畢業(yè)生。

根據(jù)汽車行業(yè)發(fā)展對高校人才培養(yǎng)的要求，結(jié)合FSC以O(shè)BE教育理念為指導(dǎo)，對汽車專業(yè)的教學(xué)方式進(jìn)行了有益探索，取得了良好的教學(xué)效果，為學(xué)生從事車輛設(shè)計、制造、試驗、檢測、運行管理等方面工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。