基于大学生方程式汽车大赛的车辆专业教学模式改革

林继铭 张勇 杨建红 张锋 黄身桂

摘要：在现有的教学模式下，车辆工程专业理论教学与实践环节相互脱节，理论与运用也没有相应地结合。本文对现有教学模式存在的共性问题进行了阐述，接着以中国大学生方程式汽车大赛为平台，提出了改革车辆专业教学模式的一些相关措施，并将其应用于实践中。通过贯穿于大学生方程式汽车大赛中的实践教学环节，提高学生的专业知识掌握程度和工程素质。这种教学方法创造了一种将学习与实践相结合的创新人才培养和素质教育新模式，促进了学生基础能力、专业知识运用能力和实践动手能力的提升，为教育教学的改革、教学质量的提高和人才的培养开辟了新的道路。

关键词：方程式汽车大赛;教学模式;实践教学;车辆工程

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）12-0034-03

随着我国产业结构转型升级，正由制造业大国向制造业强国转变，传统的车辆专业教学模式已经不能适应当今经济社会的发展需要，迫切要求高校培养具有工程实践能力的创新性人才。但是长期存在的传统教育模式，把学生当作是知识的接收器，忽视了学生的独立思考和实践能力培养。如何改变现有的高等教育模式，培养高素质的应用型创新性人才是当前众多高校研究的重点。本文从现阶段我国在人才培养上存在的问题出发，深入探讨不足，同时结合中国大学生方程式汽车大赛，在竞赛中培养学生的应用能力，努力实现从注重知识的传授转为注重能力的培养，创建一种新颖的培养创新、实践型工程师的车辆专业教育模式，对车辆专业的人才培养具有积极促进的作用。

一、现阶段车辆专业教学模式存在的问题

就整体而言，我国车辆专业的教学模式存在着诸多问题。受工程科学化的影响，国内车辆专业的人才培养普遍存在重课内轻课外、重理论轻实践、实践环节薄弱、学生实践训练不够、社会适应性差等问题。同时教学过程中存在如下问题：（1）不太重视实践环节。传统教育方式只注重知识的积累，忽视了学生的能力培养和专业知识过于狭窄的现象。实验仅对书本内容进行简单的校验，整个过程循规蹈矩，缺乏对学生的自学和创新能力的培养且实验教学一直处于课堂理论教学的从属地位。（2）教学内容没有及时更新。汽车工业发展日新月异，要求实验技术不断更新，以适应不断出现的新思维和新理念。但我们研究发现基础的实验只是对理论课程的简单验证，实验内容与实际情况严重不符。同时缺乏培养学生解决实际问题的综合训练，实验方案安排缺乏系统性，学生没办法从多学科角度对问题进行分析，限制学生的个性发挥。（3）毕业设计题目过时。许多老师需要承担繁重的教学、科研任务，平时工作繁忙，抽不出太多时间和学生进行交谈，只给学生定一个简单、重复验证的题目。该类题目不能体现本专业学科领域的前瞻性，选题水平不高。学生在毕业设计进程中，一直处于低水平的重复练习状态，实践和创新性能力都很难提高。

二、基于FSAE的车辆专业教学模式

中国大学生方程式汽车大赛（简称“FSAE”）是由高校车辆及机电相关专业在校学生组队参加的方程式汽车设计、组装与速度竞赛。该赛事通过搭建自主创新技术的交流平台，完善车辆专业人才培育机制，为我国汽车产业从“制造大国”向“制造强国”的方向迈进起了重要作用。

在现有教学模式下，学生缺少实践和创新能力，制约着汽车产业发展，而基于FSAE车辆专业教学模式能在一定程度上改善这种缺陷。该模式以FSAE为辅助，以教学模式改革为主体，不断提高教学质量，形成“教、学、做”的教学模式，提升大学生的实践能力。基于FSAE培养实践型人才的基本方针，培养学生的实际工程能力，自己动手画图、加工零件，制造和调试赛车，将所学理论用于方程式赛车的设计、制造过程中，从而达到理论与实践的有机结合。

三、基于FSAE的车辆专业教学模式改革措施

（一）课程体系设置的改革

以“本科教学评估和工程认证”为契机，通过总结社会用人需求表以及和汽车企业沟通交流等方式，分析当前行业对人才的需求，总结出适应企业的专业方向，论证分析所需知识、技能和课程之间的关系，然后将其整合形成课程体系，最终编制出以“提高工程实践能力”为中心的课程体系。（1）强化理论与实践的联系。《汽车构造》《内燃机原理》《汽车电子学》和《汽车理论》等课程是车辆专业的主干课程，对应着汽车的四大组成部分。针对这些课程，改革的方向包括：增加学生的初步感观认识，在低年级学生中开设《认识汽车》课程，开展汽车构造的认知实验，接着配合内燃机构造、底盘构造、传感器原理等课程进行整车拆装，在此基础上，再辅以实车的测试、实验台架的仿真动态模拟，更进一步提高学生的操作和分析能力。（2）形成“核心课程学习”加“专业岗位训练”的教学方式。积极摸索实践型教学方式，对相关课程教材、讲义进行优化，以突出实践性。通过专业岗位训练，模拟企业的工作环境，指导学生参与企业相关项目的开发与设计的整个流程，培养学生的职业素养和岗位意识。（3）开发多样化的考核方式。在对课程知识充分认识的基础上，将一些操作性强的课程，把项目考核、答辩和大作业等多种方式相结合，重点考查学生的专业技能。

（二）提升实践动手能力教学模式的改革

传统教学模式对学生实践动手能力的培养是以金工实习方式进行的。这种模式培养的是一种简单的操作能力，学生循规蹈矩完成规定实验，验证书本内容，发挥余地有限。学生通过参与实际赛车的研究，从自己动手画零件图开始，完成零部件的加工、制造，最后装配出一辆满足要求的方程式赛车。在这过程中，学生完成了整车设计、部件设计，通过三维软件建立三维模型并通过CAE软件进行有限元分析，最终形成零件的工程图纸。接著分析零件的加工和热处理工艺，自己动手操作车、铣、钻、磨等机床进行零件加工，并由这些零件组装赛车，最后通过赛场测试验证设计、制造的正确性。对教学模式进行实践性改革，学生设计不再是“纸上谈兵”，而是必须应用到实际过程中，很大程度上提高了学生的实践能力。

（三）常规产、学、研合作教学模式的改革

在以往的学校和企业的产、学研究方面，企业多是扮演旁观者角色，很少参与本科生的培养过程。高校往往采用生产实习的方式，以走马观花的参观形式完成相应的教学任务，学生简单了解企业的生产流程，根本不明白如何将理论用到生产实践中。参加大学生方程式汽车大赛，在这过程中要制造出一辆满足竞赛要求的赛车，在赛车研发过程中可充分结合企业优势与企业联合设计、制造赛车，企业可为学生在零配件制造方法、性能检测与维修等方面提供培训和技术指导，学生提前掌握企业的工作方式，并验证设计方案的可行性。

（四）师资队伍建设改革

1.加強青年教师实践环节的培养。车辆工程专业是集汽车开发、设计、生产为一体的产品类专业，要求教师除有一定的理论基础外，还应具有相关实际设计经验。目前的年轻教师多为博士应届毕业生，空有理论，但缺乏企业实践经验。通过FSAE，为青年教师实践能力的培养建立了一个良好的平台，使得教师的实践能力得到很大程度的提高，使其更能够胜任“教、学、做”模式教学的要求，从而形成一支教学实践能力强、结构合理的师资队伍。

2.鼓励不同专业的教师参与，充分实现各个学科资源整合。汽车是一种复杂的机电产品，涵盖了机械、电子、材料、化工等多个学科的知识。为了能更好地提高学生的创新能力，应发挥不同学科的优势，整合资源，实现多学科的深度融合。因此在建立大学生方程式汽车大赛导师队伍时，提倡结合具体情况，配以车辆专业教师为主，相关学科导师为辅的多学科教师进行联合指导。

四、基于FSAE车辆专业教学模式改革成效

本文基于FSAE车辆专业教学模式改革，在培养目标、教学体系和内容的改革与实践、师资队伍建设等方面采取了大量改革工作。目前已形成了教学内容组织科学，实验设备齐全，教学效果良好的局面，为本专业的进一步发展奠定了坚实基础。经过几年的探索，车辆专业教学模式改革取得了明显效果，表现在以下几方面：

1.锻炼了学生的实践动手能力，培养了学生的创新精神。近六年来，学生们完成国家级创新训练项目7项，申请发明专利和实用新型专利6项，制造出了6辆赛车，并连续参加了6届中国大学生方程式汽车大赛，取得了轻量化冠军等优异成绩。在方程式赛车的设计、调试和比赛过程中，学生们的实践动手能力得到显著提升。本校车辆及机电专业每年约有150名学生直接受益于此次教学改革成果，间接受益其他相关专业学生三、四百人。

2.学生学会了主动学习，将理论联系实际。在整个实践的过程中，学生在遇到难题时，会主动寻找资料，积极思考解决问题的方法，从而知道了如何将理论与实际工程相结合。几年时间里，学生们制作了多辆大学生方程式赛车，锻炼了他们对实验设备和加工设备的操作技能。同时这些赛车都经过大量的发动机台架试验、结构强度校核实验、整车道路试验，这些试验与《车辆试验学》《内燃机原理》《汽车设计》等课程的实验教学相结合，使学生在理解课堂知识的同时，熟悉了实验研究方法，提高了工程实践能力。

3.学生的毕业设计质量有了显著提高。通过此次教学模式改革后，在毕业设计答辩过程中，学生表现为专业知识更扎实、独立思考问题的能力更强、具有创新性的见解。接受过大学生方程式汽车大赛锻炼的学生，其毕业设计的成绩明显好于其他学生的成绩。

4.同时在赛车的设计和加工制造过程中，与东南汽车、厦门金龙客车、南方路机等大企业合作，建立了多个校外培训基地，形成校、企紧密合作的教学模式。培养的学生深受企业的欢迎，多数到知名汽车厂、汽车研究院等地方工作，就业质量好。

五、结束语

近几年，依托FSAE赛事进行了车辆专业教学模式改革的实践，组建的方程式赛车队参赛成绩取得不断的进步，不仅可以提高学生的专业知识掌握程度和工程素质，同时还提高了学生对车辆专业、课外科技创新活动的兴趣和认同感，并且也在FSAE赛车的设计、研制和关键技术的研究方面积累了一定基础。另一方面，通过将FSAE赛事与原有的专业实践教学环节进行整合和拓展，丰富了实践教学的内容，这种教学模式也形成了学生工程实践教育的新理念，为专业教学改革提供了一个成功的范例，为本科教学质量的提高和人才培养开辟了新途径。

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Teaching Model Reform of Vehicle Engineering Subject Based on Formula SAE

LIN Ji-ming，ZHANG Yong，YANG Jian-hong，ZHANG Feng，HUANG Shen-gui

（College of Mechanical Engineering and Automation，Huaqiao University，Xiamen，Fujian 361021，China）

Abstract：In the existing teaching mode，there is a gap between the theoretical teaching and practical aspects of the vehicle engineering，and the theory and the application are not combined.This paper expounds the present teaching mode，with formula SAE platform，puts forward some concrete measures for the reform of the teaching mode of vehicle engineering，and its application in practice.Through the engineering practice teaching process which runs through the FSAE tournament，the students' professional knowledge mastery degree and engineering quality are improved.This kind of teaching method has created a new mode of cultivation of innovative talents and quality education in a learning and practice，and promotes the students' basic ability，professional skills and practical ability.This mode has opened up a new way for the reform of education and teaching，the improvement of teaching quality and the cultivation of talents.

Key words：formula SAE;teaching model;practical teaching;automotive engineering