浅谈构建车辆工程专业实验教学新体系

　　引言
　　车辆工程专业教学具有很强的实践性、综合性、社会性和创新性。近年来随着国内汽车工业的发展，在车辆研制、生产、销售、营运、售后服务、维修、运输管理等工作的专业人才需求量同步增长的同时，新观念、新技术、现代化的管理机制也将对从业人员的技术水平、业务素质、专业能力提出更高的要求。截至2009年11月我国汽车年产量已超过1000万辆，这既给各高校车辆工程专业创造了广阔的生存和发展空间，同时又对其教学提出了严峻而现实的挑战。车辆工程专业的建设与教学必须紧跟汽车工业前进的步伐，要与社会的发展与要求相适应，否则专业教学将严重滞后于市场，人才水平和能力无法满足市场经济条件下的用人需要。本文将通过分析我校车辆工程专业实验教学现状，以专业课程实验教学改革为切入点，就如何整合现行的实验教学内容，优化现行的实验教学安排，搭建循序渐进、特色鲜明的实验教学框架体系进行分析与探索。
　　1、以往实验教学模式现状与弊端
　　以往专业课实验教学过程中一直沿用传统的教学模式，即课程实验随每门专业课程的进程，在规定的课时内，由教师在实验现场讲解实验原理、具体的操作方法和实验中应注意的相关事项，学生按要求的实验步骤进行操作。这种教学模式对于单一的基本实验技能训练还算有效。但对设计性和和综合性的实验，由于该类实验内容涉及面广且具有很强的综合性和不确定性，若也采用这种教学模式则使学生在学习过程中始终处于被动，限制了学生的思维和创造性的发挥。其实验教学模式已不能完全适应培养车辆工程高素质应用型人才的要求，其弊端逐步显现，主要表现在以下几个方面。
　　（1）实验内容老化，实验开设缺乏连续性
　　1）教材内容程式化：目前绝大多数实验教材都是传统式的。即在实验教材中的每个实验都是将实验目的、原理、设备、步骤和记录表格甚至结果都非常详细，从而使学生养成了无需准备，只需被动接受的实验习惯，更谈不上培养探索能力和创新能力了。
　　2）教学内容的简单重复：目前很多专业课教材的实验内容与其他相关课程的实验内容缺乏必要的有机联系，基本处于各自独立，相互封闭的状态。使很多相关联的实验内容在低水平简单重复，不能达到循序渐进、由表及里并逐步提高的教学目的。
　　3）基础学科实验与专业实验脱节：基础课程均在低年级时开设，与专业课实验间隔了较长，且相关实验技能训练远低于专业学生所需。而专业课实验开始前又无法提供熟悉这些基本技能的条件和学时，这些因素客观上都增加了专业课实验教学和学生学习的难度，对专业实验课的教学效果产生了较大影响。
　　（2）实验学时限制
　　大多数高校的常规做法是根据实验大纲规定，教师在规定的学时内完成教学大纲中规定的必开实验。此种做法仅适用于基础课程实验，对于专业课程实验则很不适合。在专业课程实验中，即使是对经典理论的验证和测试仪器的使用，往往也需区分不同情况进行连续测试。规定的学时远远不能满足实际实验要求。加之涉其他多学科的综合实验和设计性实验，更要在实验前准备大量的知识点，教条的学时限制造成了很多综合和设计性实验无法实施。
　　（3）实验仪器和设备利用率低
　　工科学生毕业后，绝大多数都在生产一线，掌握现代测试仪器及测试技术是应具备的基本技能。但是，几乎所有高校都不能为本科学生提供此方面的有效训练。究其原因，主要有三个方面：一是许多仪器设备较昂贵，测试样品和运行使用费用很高，甚至有的贵重设备授课教师都未曾使用过；二是这些仪器设备的使用需要专门培训，学校无法对人数众多的本科生开展培训；三是本科生的实验精度和结论可能不需这些仪器设备的支持。这些都造成了实验室中的设备仪器得不到充分的利用。
　　2、构建专业实验教学新体系
　　工科专业毕业生应在具备扎实的理论知识的同时，具有较强的分析研究问题能力和实践创新能力，以便能够较快地适应各种复杂的工程技术环境，在实践中综合运用专业知识解决工程技术问题。而专业课程实验在训练学生基本技能和提高学生的工程素质等方面，具有其他教学环节难以替代的作用。因此，转变专业课实验的教学理念，制定切实可行的专业课实验教学目标和教学模式，是改进专业课实验教学的必然。现行的专业实验教学模式及与之配套的实验室管理机制，已远不能适应科学和工程技术迅速发展对车辆工程人才的培养要求，必须进行调整与改革。为此，本校车辆工程实验室改变了以往的实验教学观念，实行目标指导下的模块化实验教学方法，独立设课，全面开放实验室，从根本上改变了落后的实验教学体制，构建了车辆工程专业实验教学新的模式与体系。
　　（1）打破课程壁垒，实现实验内容模块化
　　从车辆工程专业人才培养需求的整体出发，对专业课实验教学体系进行总体设计。把所有专业课程实验教学作为一个整体来统一规划。构建与理论课教学既有机结合又相对独立的技能培养型实验教学体系。实验教学体系首先应打破课程的界限，以强化学生的实验技能和创新能力培养为主线，按照实验项目任务属性及技能培养要求，划分为基础实验技能、专业实验技能、综合实验技能3个层次，每个层次再分若干实验模块来构建我室专业实验教学内容的总体框架。
　　基础实验技能层次主要培养学生实验的基本操作方法及技能，正确的使用仪器，正确的数据处理方法，和科学严谨学风。包括：基础理论验证模块、常用仪器使用模块、汽车构造模块等。
　　专业实验技能层次主要培养学生对专业知识的应用能力，专业技能的操作能力，理论联系实际的能力。包括：综合性实验模块、设计性实验模块等。
　　综合实验技能层次主要培养学生独立发现、分析、解决问题的能力，重点培养其创新精神和创新能力。包括：案例实验模块、设计开发实验模块、课外实践活动模块等。
　　（2）独立设课，建立系统化的目标式实验教学
　　知识的积累过程是一个系统学习的过程，从能力培养上看，专业实验教学内容应体现出承前启后的规律以充分发挥的学生主观能动性，培养学生科学的思维能力。为实现这一教学过程应在实验课设置上将其从附属于理论课教学的模式下分离出来，独立设课并建立独立的考核机制，从而保证实验课教学有相对的独立性。同时实现基本实验技能训练下的综合性设计性实验。为此，车辆工程实验室单独设置了独立的实践教学环节、加大了实验教学学时比例，如单独设立了汽车检测与故障诊断、汽车电子控制、汽车发动机结构、汽车底盘结构专用实验周，以保证实验教学单独设课的初步实施。
　　独立设课为在教学形式上采用目标教学指导引导探讨的模式指导实验成为可能。根据制定的实验目标将实验内容从基础性实验逐步引入到设计性、综合性实验。例如：发动机故障诊断案例综合实验模块，首先要求学生从发动机两大机构五大系统的结构原理等基础性实验做起，然后进行相关汽车专用检测仪器设备的使用项目等实验，为发动机综合检测训练奠定基础。同时在完成发动机故障诊断综合实验模块前还要求学生首先完成查阅相关发动机的原厂数据和技术指标，设计检测方案等步骤，实验中还应注重训练和培养学生独立操作、独立思考并运用已学的知识解决实际问题的能力。
　　（3）开放实验室，充分利用教学资源
　　科学安排实验开放时间，开放实验时间是调动学生学习主动性，使其真正成为实验教学主体的必要条件，也是切实完成教学目标的重要保证。因此，本校车辆工程实验室科学安排了实验开放时间，充分利用有限的实验室资源，提高了仪器设备的使用率。针对专业课实验涉及面广，耗时较长，连续运行等特点，实验室在尽可能为学生提供较为充分的实验时间的前提下，将内容相关联，时间安排上能衔接的实验项目相对集中，不仅有利于学生综合研究和设计实验项目，而且使仪器设备的使用相对集中在某一时段，便于维护和管理。同时，积极支持和组织了大量学生的课外实践活动，如卡丁车制作、本田节油大赛等，取得较好的效果，极大提高了学生专业学习积极性。
　　（4）引入计算机辅助教学，降低设备运行使用费用
　　利用计算机多媒体技术和仿真技术可进行实验仪器设备控制、操作等工作仿真模拟，使学生全面了解和熟悉实验仪器设备的使用原理，操作过程和维护保养，并且可通过人机交互功能模拟实验仪器设备的操作步骤，进行操作技能的训练。这样不仅可缩短熟习仪器设备的时间，同时也规范了学生的实验操作，提高仪器设备使用的完好率，降低实验损耗和实验成本。更重要的是拓宽了学生实验技能的训练途径，使实验准备更加充分，高质量的保证了实验的顺利进行。
　　3、实施效果
　　2005年，我校车辆工程专业被列为北京市品牌建设专业，同时从应用型人才实践与创新能力培养体系与模式方面进行了改革与探索，建立了具有自身特色的车辆工程专业应用型人才实践与创新能力培养体系，不但从培养计划上体现了办学特色，而且以培养能力为主线的课程设置，体现了重视基础、加强实践、充实内容、提高效率、突出特色的原则，取得了较好的效果。2008年车辆工程专业又被列入教育部特色专业建设点，建立了具有自身特色的车辆工程专业应用型人才实践与创新能力培养体系，形成了自己的办学方向和专业特色，并在2009年调整为一本招生专业。专业教学水平稳步提高，学生理论和实践技能都得到极大改进，学生课外科技活动的层次明显提升，实践教学活动丰富多彩，毕业设计和论文的质量明显提高，毕业生符合社会需要，培养质量得到社会的广泛认可。车辆工程专业实验室也在2008年教育部本科教学评估和机械工程实训中心评审中获得了好评。由车辆工程专业学生组成的北京信息科技大学捷能车队从2009本田节能竞技大赛的120余个参赛队中脱颖而出，获唯一最佳技术奖。
　　4、结束语
　　经过近几年的不断探索与实践，我校车辆工程专业已将所有专业课程实验教学作为一个整体来统一规划，构建了与理论课教学既有机结合又相对独立的技能培养型实验教学新体系，但仍需不断改进与调整。现代汽车本科教学实验的教改是一项长期而又复杂的系统工程，任重而道远，需要在实践和理论上不断探索，以求获得更好的效果。