基于项目驱动的《汽车理论》课程教学改革

杨松

摘 要：《汽车理论》是高等院校车辆工程专业的核心课程，在目前传统的教学模式下，学生的课程知识、创新能力、工程素养不能有效提高。文章结合新工科背景下应用型人才的培养要求，分析了当前教学模式中存在的问题，提出了基于项目驱动的《汽车理论》课程教学改革。实践证明，此次改革不但提高了学生的学习效率，活跃了课堂氛围，加深了理论知识的理解，而且培养了学生科技创新的意识，锻炼了学生的工程实践能力，取得良好教学效果。

关键词：汽车理论;项目驱动;教学改革

中图分类号：G71  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）20-205-03

Abstract： Automobile theory is the core course of vehicle engineering major in colleges and universities. Under the current traditional teaching mode， students' engineering accomplishment of curriculum knowledge innovation ability cannot be effectively improved. the paper combining with the requirements of training applied talents under the new engineering background， the article analyzes the problems existing in current teaching mode， put forward based on the theory of project driven car course teaching reform practice has proved that the reform not only improve the students' learning efficiency， active classroom atmosphere， deepened the understanding of theoretical knowledge， and cultivate the consciousness of the students of science and technology innovation， exercise students' engineering practical ability， achieve good teaching effect.

Keywords： Automobile theory; Project-driven; Teaching reform

CLC NO.： G71  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）20-205-03

前言

《汽車理论》作为车辆工程专业重要的核心课程，主要内容是通过对汽车基本运动规律的分析，建立汽车有关动力学方程，分析汽车的各项性能如动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性等与汽车结构参数如汽车长宽高、轴距、前后悬等之间的内在联系，并对各项性能预测的基本计算方法进行阐述，对性能试验方法进行介绍，是从事汽车设计、试验工作的重要理论基础，在车辆工程人才培养方案中具有举足轻重的地位[1]。同时，该课程涉及高等数学、大学物理、理论力学、机械设计、机械原理、机械振动基础、汽车构造等课程所学知识，综合性、理论性、抽象性、复杂性强，学生在学习过程中有相当的难度[2]。因此，教师在授课方法和手段方面需要进行创新，探索一种满足应用型人才培养的《汽车理论》教学方法十分必要。

1 新工科背景下车辆工程专业应用型人才的培养要求

高等教育是我国教育系统中互相关联的重要组成部分之一，是培养高级专门人才的主要社会活动，影响着社会的发展水平和潜力。近些年，在新兴产业大发展的环境下，智能汽车作为人工智能、大数据、信息通信（5G、北斗卫星导航定位）、云计算、物联网等新技术的最佳应用平台，已成为新一轮科技革命和产业变革的引领性产业，2020年2月，发改委、工信部等11个国家部委联合下发了“关于印发《智能汽车创新发展战略》的通知”，通知中提出到2025年，要实现高度自动驾驶的智能汽车在特定环境下市场化应用。到2035年，中国标准智能汽车体系全面建成的目标。这对应用型本科院校车辆工程专业高素质创新人才的培养与输出提出了迫切的需求和挑战。因此，培养一批具有坚定的中国特色社会主义理想信念、扎实的理论知识基础、较强的工程实践能力、能够胜任智能汽车行业发展需求的应用型人才迫在眉睫。

2 当前汽车理论教学现状分析

尽管《汽车理论》在车辆工程专业培养目标体系中具有重要位置，但在目前的教学过程中仍存在不少问题。主要体现在以下几个方面：

（1）教师理念陈旧、方法单一

在传统的教学过程中，教师和教室是教学的主阵地，教师按照事先准备的教案，通过多媒体或者板书将课程教材中的知识在课堂中讲授，学生被动地接受老师讲解的所有内容[3]。这种灌输式、机械式的教学，导致课堂气氛沉闷，教师缺少激情，学生没有动力，更别提工程意识、专业素养和创新能力的培养。究其原因，是教学过程中，教育理念陈旧，思想固化，对新工科背景下教育教学规律把握不准，忽略了《汽车理论》所涉学科广、理论强、难度大、公式多、推导繁的课程特点，对“翻转课堂”、“问题导向”、“案例教学”等教学方法探究不够[4]。

（2）学生基础薄弱、意志不坚

与国内双一流重点高校相比，地方应用型本科院校在教育环境、硬件设备、师资队伍、教学投入、人才培养模式方面存在一定差距，导致学生大学物理、高等数学、理论力学等公共基础知识相对薄弱。而《汽车理论》研究的主要内容从性能定义、评价指标，到模型建立、系统分析，以至参数计算、性能预测等均建立在这些基础知识之上，特别是第六章，汽车的行驶平顺性，里面包含较多的生疏概念、微分方程、物理参数、公式推导，使得学生在学习过程中一直存在畏难情绪，意志不坚，常质疑自己是否记得住、学得会、搞得通、用得上。

（3）实践条件所限、教学不足

《汽车理论》的课程实践环节具有一定的专业性和特殊性。例如汽车动力性、制动性、操纵稳定性等实验，在实践操作过程中，要求具有专门训练、驾驶经验丰富的实验员;道路类型差异、湿度温度适宜、风速大小恰好的外界环境[5];技术状况良好的整车及底盘测功机、油耗仪等实验仪器设备;一般应用型地方院校，很难完全满足如此严格的实践条件。导致在实际教学过程中，出现打折扣、作变通甚至直接取消实践的做法。

（4）课程考核方式简单、体系单一

在传统的《汽车理论》考评中，终评综合成绩包含期末成绩和平时成绩两部分。期末成绩以试卷考核为主，占比70%，平时成绩包括日常签到、作业等，占比30%。这种考核方式虽然有一定的客观性，但比较简单、片面，缺乏学生分析问题、解决工程实践能力的考核，无法真实、准确的反映学生的学习状态[6]，出现平时不上课，不听讲，不作业，临考前通宵达旦、死记硬背、考场作弊、蒙混过关的状况。

以上问题，在应用型本科院校《汽车理论》的教学过程中均不同程度的出现，直接影响新工科背景下车辆工程应用型人才的培養，难以满足智能汽车行业发展需求，鉴于此，本文尝试将科研项目导入《汽车理论》日常教学，以期理论联系实际，提高学生的学习效果。

3 项目驱动下《汽车理论》教学改革实践

3.1 总体设计

下面以河南省高等学校重点科研项目计划（项目编号：20B413006 ）—基于路面附着状态辨识的智能车辆碰撞避免关键问题研究为例，探讨项目驱动下《汽车理论》课程教学改革，总体实施方案如图1所示：

3.2 分步实施

3.2.1 课前导入

课程开始前，向学生发布分解项目的研究意义，内容，方法，以项目为主导，激发学生探索的积极性。如基于路面附着状态辨识的研究，涉及到第四章汽车制动性路面附着系数的内容，可在课前引入汽车在冰雪或者湿滑路面，更容易发生交通事故这样大家熟知的事例，引导学生进行思考。为什么会发生交通事故？如何有效的避免交通事故？目前常用的减少乃至避免交通事故的技术有哪些？等等。

3.2.2 课中讲授

在正式授课时，将班级同学按照自愿结合的原则，划分若干项目小组。对于概念性的，较易理解的知识，以学生自我学习为主，如滑动率、制动力系数的概念;而对于重点的，难点的内容，教师先进行理论推导，讲解分析，后让学生充分讨论，积极探索。如滑动率与制动力系数之间的关系，特别是滑动率在不同区间时，制动力系数的非线性变化趋势，为什么会这样？滑动率与侧向力系数又有怎样的关系？两者之间的变化趋势是否相同？这种非线性的关系在汽车主动安全装置如ABS上有哪些应用？等等。让学生明白，这些理论知识虽然抽象，但与实际联系紧密，是后期开展项目研究、工程设计的重要基础。项目小组的讨论，可以一定程度上改变过往教师灌输式教学带来的弊端，而且小组内部的资料搜集，问题探究，答案讨论，不但活跃了课堂氛围，而且可以培养学生团结合作意识，这对后期进入相关企业、院所从事车辆生产制造、设计开发工作大有裨益。

3.2.3 课后答疑

在课后答疑环节，要充分利用电话、微信、钉钉、QQ等通讯工具，或者学习通、雨课堂、爱课程等学习平台，与学生建立多渠道沟通方式。毕竟课堂讲授时间是有限的，仅仅依靠课本的知识也是远远不够的。例如项目中建立车辆的动力学模型，课本中第五章汽车操纵稳定性只涉及线性二自由度汽车模型，为了更加真实的反映车辆的行驶状态，需要更加深入的考虑轮胎模型、驾驶员模型等，如此，就需要学生在课外进行拓展学习，如迪特尔·施拉姆，曼弗雷德·席勒，罗伯托·巴迪尼著的《车辆动力学建模与仿真》;安部正人著的《车辆操纵动力学：理论与应用》（原书第2版）等。

3.3 考核评价

在考核环节，加大平时成绩在总评中的比例，目前执行的是60%。在平时成绩中，除作业、考勤外，加入项目小组测验成绩，虚拟仿真实验成绩，而且规定平时成绩不足60分者，课程直接重修，在制度设计上，最大程度增加学生学习的积极性和学习效率。

4 结束语

《汽车理论》是车辆工程专业的一门核心专业课，针对传统教学中所存在的问题，结合多年科研及授课经验，本文提出了基于项目驱动的课程教学改革，从总体方案，到课程实施，至考核评价，实践证明有利于提升车辆工程专业学生对课程学习的积极性，重构师生在教学中的地位，契合信息时代教学变革的要求，满足新工科背景下应用型人才的目标。

参考文献

[1] 余志生.汽车理论（第5版）[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2] 李明，张振动，褚超美.《汽车理论》课程教学方法探索[J].教育教学论坛，2017，19：190-191.

[3] 王琳.业红玲，王鹏飞.应用型本科院校《汽车理论》课程教学方法研究[J].洛阳理工学报（自然科学版），2019，29（2）：94-96.

[4] 徐晓明，胡东海，王晶.基于“翻转课堂”的《汽车理论》教学模式改革[J].科技资讯，2018（16）：192-193.

[5] 康小鹏，李磊.应用型高校《汽车理论》课程教学改革探索—以成都大学为例[J].教育教学论坛2017（32）82-83.

[6] 于蕾艳，石永军，吴宝贵，刘月娟.以学生为中心的汽车理论课程教学研究[J].黑龙江教育（理论与实践），2017（04）：50-51.