基于大学生方程式汽车大赛的人才培养新模式初探

梁毅 陈元华 王国富

【摘要】针对传统教育的模式很难培养跨学科多专业学生的实践动手和创新能力的问题，文章提出了以中国大学生方程式汽车大赛为平台，以设计、制作赛车为载体，创新实践教育人才培养的新模式，以提高学生解决工程实际问题的能力。实践证明，这种模式可以满足高校培养学生创新实践能力的要求。

【关键词】大学生方程式汽车大赛;工程实践;创新实践教育;人才培养模式

【基金项目】桂林航天工业学院教学改革研究项目（2016JA03）。

多年的实践证明，创新创业教育已经成为中国高等院校人才培养的一条重要途径[1-3]。大学生是创新创业教育的实施主体，也是当前万众创业热潮的中坚力量，大学生的创业若能把科技成果与社会的实际需求更好地贴近、结合，走上创新驱动创业的道路，科技成果就可以更加顺利地转化并应用于解决工程实际问题[4]。高等学校的主要任务是培养高层次人才，为经济的发展提供原动力，因此高等教育应该把教学活动的内容与社会发展中的实际需求更好地对接起来。为适应社会发展需要，高等院校近年来开展了各种各样的创新创业教育来满足社会对创新型高质量人才的需求，创新创业教育活动在高等院校的人才培养模式中占据着越来越重要的地位。

传统的高校教学模式一般采用的是理论教学为主，实验教学为辅，理论课和实验课教材大都使用出版多年的经典教材，内容很少包含当前汽车行业的最新技术。而且实验课由教师进行演示或由学生按照课程预定好的流程完成，学生的实践能力很难得到提升，创新创业能力培养更是无从谈起[5]。由于传统教育的模式在培养学生的实践动手和创新能力等方面存在不足，桂林航天工业学院汽车与交通工程学院在理论教学之外大力发展了多个创新创业教育平台，其中就包括中国大学生方程式汽车大赛这个平台，该项目每年可培养近百名跨学科多专业学生的创新创业能力[6]。

中国大学生方程式汽车大赛（简称FSC）是一项由高等院校在校大学生组队参加的汽车设计、制造和营销的全国性比赛。按照比赛规则要求，每年每支在校大学生队伍需要用半年左右的时间设计并制造出一辆电机驱动或者汽油机驱动的方程式赛车，根据比赛规则进行比赛，然后打分评定出各支队伍设计的赛车在设计报告、成本报告、营销推广方案和动态实车比赛等方面成绩的排名[7]。在为期半年的比赛准备阶段，一支车队相当于一个汽车公司，车队的运营方式也参照汽车公司完成。这其中包括各类营销推广方案的策划、人员招募、项目管理、零部件方案以及整车方案的评审，通用零部件的采购，专用零部件的设计、优化、校核、验证及加工，然后按期完成整辆赛车装配与调试、设计，成本和营销报告的撰写及训练，最后携带赛车、静态比赛材料奔赴指定赛场参加赛车的动态项目比赛和各类静态项目报告的答辩比赛[8]。车队学生通过参与该项目可以作为一名实施者全方位地了解并参与一家中小型企业的运营模式，在各自负责的方向上得到贴合实际的训练，了解企业中各个部门的运作方式，在提高各自解决问题能力和协调管理能力的同时，也为以后的创新创业活动积累了经验，为未来的发展方向明确了努力的目标[6]。

以中国大学生方程式汽车大赛为平台，学生可以得到系统且接近社会实际的创新创业教育。每一届的车队模拟着一个个小型设计制造性质的汽车生产企业，以赛车上市为目标，参赛的学生经历了一次完整的项目实施过程，学生对赛车的设计制造营销推广过程产生直观认识[6]。

学生在平时的理论课程中学习了关于各系统的参数设计、3D数模模型建立、2D图纸绘制和汽车各系统理论等专业知识，在参加车队的赛车设计、制造过程中就可以把所学到的知识串联起来运用到其中，并能了解到汽车前沿技术，既巩固了理论性的专业知识，也锻炼了工程实际问题总结、实际动手与团队成员协作解决问题的能力，为培养高层次高素质人才创造了条件。

一、项目实施过程

下面以桂林航天工业学院的航V车队为例，说明以中国大学生方程式汽车大赛为平台的车队在各个环节培养人才的情况。

（一）人员构成

以该校车辆工程专业的学生为主，在招收相关专业学生的基础上，于2015年成立了桂林航天工业学院航V车队，由车队成员以及指导老师共同推选具有一定组织能力的学生担任队长、副队长、技术总监、经理等管理职务，然后由管理职务人员组织带领车队开展工作。车队由运营组、发动机组、电控制、电池组、整控组、传动组、车身组、车架组、悬架组、转向组和制动组共11个组别组成，其中由运营组完成运营宣传资料制作和商业营销方案，其余各组分别完成赛车相应零部件的3D数模设计、2D图纸绘制和加工制作，然后共同完成赛车的装配、调试工作。

（二）人员的培训与传承

刚进入车队时主要是在校一年级、二年级的学生，很多学生还没有学习专业课程，甚至对汽车构造都没有概念。車队每年招募新成员过后，定期举办基本的科普性讲座，主要由大三、大四的老队员对新成员的认知层面进行指导，在进入车队积累一定的基础知识后，在上一年度的比赛完毕时，车队就邀请各个系统相关的多名专业课教师为学生系统地讲解汽车各个系统的设计、调试等知识，主要是把理论课上所学到的专业知识串联起来并应用于实践工作中。此外拓展了很多课堂上没有的而在工程实践中又会应用的专业知识。例如在赛车零部件设计完成后需要通过仿真模拟软件对零部件进行刚度和强度校核，车队邀请专业教师在专门的电教室进行ANSYS培训甚至派部分队员代表去参加汽车大赛组委会组织的ANSYS培训。

（三）赛车总布置和零部件设计

车队学生在入队的培训过后对汽车构造有了一定的认识，新赛季开始时在老队员带领下制定本赛季该组的工作计划，并分配好各自承担的任务。老队员主要承担总体布置设计，进队未到一年的新队员只能辅助老队员进行一些重要程度并不太高的零部件设计。首先是概念设计阶段，各组学生按照比赛规则确定本赛季赛车的轴距、轮距、最小离地间隙等主要参数。其次是性能开发阶段，在确定赛车的各项性能指标后，再确定发动机、差速器、轮胎、控制器等零部件的选型和实施采购。同时做好赛季预算，在预定的成本下按期推出该赛季的赛车，尽可能地模拟汽车企业的运行思路。

（四）零部件的设计和制造

赛车除了发动机、差速器、轮胎和控制器等外购件，还有大量的自制件，自制件主要分布在车架、车身、发动机附件等系统中。

发动机组学生按照赛事规则对发动机的进排气系统进行自主设计，使用三维建模UG软件进行3D数模的建立，使用一维GT power和三维Fluent仿真软件完成了流场的校核，然后采用3D打印技术对进气管路进行加工，完成进排气管道的加工后安装于发动机性能实验室进行实验，调试出最佳点火角和喷油量。

车架组学生按照赛事规则对车架进行设计，从性价比、轻量化等方面考虑选用多种壁厚的AISI4130无缝钢管，由于赛车队车架的强度、刚度要求较高，因此学生又使用ANSYS对车架的刚度、强度进行校核，合格后再繪制2D加工图纸，最后通过激光水平仪配合夹具进行高精度的定位后自主焊接车架。

车身组学生对车身外形、前翼尾翼以及座椅进行了设计，绘制车身的设计图，然后采用独立自主的加工方式完成车身加工、喷涂。

（五）赛车装配与调试

当采购件和自制件到货后，学生根据设计出来的3D数模把零部件装配好，就下地测试制动性能、发动机性能、悬架性能等。

（六）参赛成绩

基于桂林航天工业学院航V车队2015开始建队两年的积累，在2017赛季学生用自己动手设计、制作和调试的赛车参加了中国大学生方程式汽车大赛，赛车的设计效果、制作水平和比赛成绩都较2016年有明显提高。比赛总成绩、四项动态比赛（耐久赛、高速避障、直线加速、8字绕环）和三项静态比赛（成本分析报告、技术报告、营销报告）结果均有明显进步。在油车的83支队伍中，动态耐久赛获得第3名，总成绩排第8名，并获得了大赛一等奖。2018赛季，航V车队学生借鉴多年的燃油车设计、制造经验把电动方程式赛车开发出来并首次注册参加中国大学生电动方程式大赛，拿到了第11名，证明在该平台上参加训练的学生具有极大的潜力可以做好类似的工作。

二、人才培养成果

首先，学生通过完成赛车零部件的设计，学会了使用3D建模软件完成零部件的设计和基本的力学分析软件完成零部件的校核工作，能够绘制达到加工标准的2D图纸。通过赛车零部件的加工制造，学生的动手实践能力得到了训练。学生在整个项目实施过程中运用理论知识分析解决工程实际问题的能力有较显著的提高，同时也强化了团队合作意识，为他们毕业后的职业发展打下了坚实基础。

经过四年的实践，桂林航天工业学院汽车与交通工程学院的创新创业教育取得了很大进展。以航V车队为代表，在2017年大学生创新创业项目中，航V车队申请项目为9项，获得自治区级为3项;在2018年大学生创新创业项目中，航V车队申请并立项的有11项，其中3项为国家级、8项为自治区级。2013级航V车队的参赛队员中考研录取成功率占院系的33%，2014级航V车队的参赛队员中考研录取成功率占院系的50%，部分考取了重庆大学和武汉理工大学等院校。在2013、2014级航V车队的毕业生中，就业率为100%，有多人在广西玉柴动力股份有限公司、成都西汽研发车辆技术开发有限公司、深圳市比克动力电池有限公司、广西艾盛创制科技有限公司等多个汽车设计公司就职。

三、结语

桂林航天工业学院航V车队经过四年的积累，在车辆工程与汽车服务工程等专业学生的培养中做出了巨大的贡献。经过赛车的设计、制作、营销与推广团队四个赛季，学生的主动学习能力、动手能力、解决工程问题能力、组织协调能力等得到了完善和锻炼。在毕业生中对比了参加过方程式赛车的学生和没有参加过车队的学生，无论是本科毕业后直接进入企业工作还是进行研究生深造，在工程能力和工程思维上，前者都有明显优势。从毕业生的论文质量看，前者可以完成更具深度的研究探索，毕业后在工作岗位上的表现也有明显的优势。学校层面从校长、教务处、学工处等部门领导也越来越重视该项活动，投入的精力、经费逐年增加，2018年燃油车和电动车的同时参赛，也提供了更多的岗位给学生进行锻炼。因此，实践证明，通过赛车建立创新创业平台的模式可以满足高校培养学生创新实践能力的要求，而且桂林航天工业学院航V车队也建成了一个培养学生工程技术能力、社会实践能力的重要基地。

【参考文献】

[1]李家华， 卢旭东.把创新创业教育融入高校人才培养体系[J].中国高等教育， 2010（12）：9-11.

[2]陈希.将创新创业教育贯穿于高校人才培养全过程[J].中国高等教育， 2010（12）：4-6.

[3]刘东菊.创业教育与大学生就业[J].东北大学学报：社会科学版， 2006（04）：292-296.

[4]滕桂法，张昱婷，刘小利，等.以“互联网+”大学生创新创业大赛成功项目论高校创新创业教育体系[J].河北农业大学学报：农林教育版， 2017（06）：18-23.

[5]叶磊，阳林，田硕，等.依托大学生方程式汽车大赛，培养汽车创新型人才[J].时代教育，2016（01）：14-15.

[6]刘伟，耿聪.依托大学生方程式汽车大赛开展高校创新创业教育[J].科技创新导报，2016（19）：146-147.

[7]徐斌，郗建国，牛毅，等.基于大学生方程式汽车大赛车辆工程专业一体化教学模式改革[J].中国现代教育装备，2013（09）：42-44.

[8]中国FSAE委员会.中国大学生方程式汽车大赛综述[R].中国大学生方程式汽车大赛项目报告，2004：5-9.