淺談汽車實訓平臺建設

工程訓練作為一種通識性基礎工程實踐教學,是提高學生的綜合素質、培養學生的創新意識與實踐能力的重要環節。在綜合性大學開設的工程訓練類課程中,難以找到一個適合大多數專業學生參與的訓練對象。傳統的制造拆裝類工程訓練適合工科學生,卻很難吸引文、理等專業學生參加,因為這類訓練與其專業相去甚遠,學生也很難從中找到興趣點,如何吸引這些專業學生參與工程實訓,是工程訓練必須解決的重要問題之一。
１、多平臺自主開放式汽車實訓平臺建設背景
１．１工程實訓教學中存在的問題
(１)學生來自全校文理工管醫等各個專業,傳統機械加工類的實訓教學內容難以滿足他們的需求;
(２)實訓設備臺套數和實訓場地有限;
(３)選課的學生多,上課時間難以協調;
(４)對于學有余力、創新能力和動手能力強的學生,不能適應他們自主開展實訓的要求。
１．２開放式的以汽車為實訓對象的工程實訓
考慮到汽車這個正迅速進入千家萬戶的交通工具引起了越來越多的大學生關注(這從汽車類公選課受歡迎可見一斑),擁有一定的汽車知識和維修技能正成為大多數學生的生活必需,因此選擇汽車作為典型實訓對象來開展工程實訓。此外,考慮到開放式實踐教學對于學生開闊視野、激發靈感、提高綜合素質具有特殊作用,學生可以根據自身的興趣和專業發展,自主選擇學習內容、學習方式,能更充分地意識到自己是學習的主體,發揮學習的主動性和積極性。它還有助于提升設備的利用率,充分利用教育資源。有一些高校進行了開放式實驗教學的探索和實踐,取得了較理想的效果。
有鑒于此,我們也逐步探索如何將開放式實驗教學模式應用于工程訓練教學,提出了以汽車為實訓對象、以網絡預約系統為中心的多平臺自主開放式汽車實訓平臺。通過該平臺的建設逐步達到以下目的:
(１)通過自主學習,促進學生了解和掌握汽車的結構、原理、使用和維護等方面知識,拓寬學生的知識面;
(２)通過自主訓練,鍛煉學生的動手能力;
(３)通過自主制作典型汽車零件,鍛煉學生的工程技術能力;
(４)通過自主構思和設計,提高學生分析問題和解決問題的能力,培養學生綜合運用能力和創新意識。
２、多平臺自主開放式汽車實訓平臺建設內容
自主開放式汽車實訓平臺架構見圖１,它主要由網絡預約系統和８ 個實訓平臺組成,預約系統是實現實訓開放的基礎,也是對資源進行調配的最佳平臺,實訓平臺是開放式實訓實施的核心內容和具體依托。

圖１開放式汽車實訓平臺架構設計
２．１網絡預約系統
要想實現實訓開放,學生必須能夠自由選擇訓練內容和訓練時間。鑒于學生眾多、專業分散,每個人的課程安排千差萬別,時間上很難統一;另一方面實訓設備臺套數和場地有限,必須對有限的資源加以合理利用。網絡預約系統恰好提供了一個平臺,可以對學生、設備和實驗室進行優化組合配置。除了審核功能之外,該預約系統還具有查詢、統計等功能,方便教師對某個項目或時間段的人數進行統計,以便合理安排實驗室。
２．２多實訓平臺
借鑒其他高校汽車類課程開放式實驗教學探索,在對現有的汽車實訓內容進行分析、整理、綜合的基礎上,整合現有的資源,通過建設８個相對獨立的實訓平臺,來充分滿足各專業學生差異化需求。學生可以根據自己的興趣自由選擇其中一個或幾個平臺開展實訓,充分發揮主觀能動性。圖１中的８個實訓平臺,從上到下,綜合性和設計性依次增強,上層和中層面向全校各專業,下層面向學生自選課題、大學生科研和競賽活動開放,以充分利用實驗資源。
(１)“汽車原理、結構、使用和維護知識”網絡多媒體實驗平臺。這個平臺上不僅提供了許多汽車知識的在線教程、練習、視頻和動畫等資料,還提供了大量的虛擬實驗,如離合器拆裝、變速箱操縱、模擬駕駛等。
這個平臺掛在預約系統下面,凡是預約汽車實訓成功的學生,都可隨時訪問網站,通過自主學習了解和掌握汽車的結構、使用、維護和交通法規等方面的知識,拓寬自己的知識面。
(２)汽車運用模擬駕駛實訓平臺。此平臺主要是面向對汽車駕駛感興趣而又缺少動手機會的學生,通過在較逼真模擬駕駛設備上的訓練,寓教于樂,既可增進學生對汽車的了解、積累駕駛經驗,還可培養學生的動手能力,因此得到大多數學生的青睞。
(３)汽車結構認知實物教學平臺。此平臺提供了汽車底盤、發動機、電氣系統等模型和實物,可以幫助學生進一步加深對汽車結構的認識,鞏固汽車各主要部件的工作原理和使用維護等基本知識,如離合器、變速器、差速器的原理。
(４)汽車典型零部件拆裝平臺。此平臺提供了對汽車典型零部件,如離合器、變速箱等拆裝實訓,可提高學生對汽車結構的認識能力和動手能力。
(５)汽車電氣系統故障診斷平臺。此平臺不僅可促進學生對真實汽車電氣系統組成原理的認識,還可鍛煉學生分析問題和解決問題的能力。
(６)汽車典型部件制作平臺。適合那些動手能力較強、對加工制作感興趣的學生,此平臺類似一個加工作坊,不僅提供了各種傳統的加工手段,還提供了一些新興加工手段,如３D 打印等。
(７)智能汽車控制平臺。這個平臺是適應大學生智能汽車競賽需求而新增的實訓項目,也面向全校各專業學生開放。
(８)汽車典型結構設計平臺。此平臺綜合性和設計性,不僅鍛煉學生的三維設計軟件運用能力,還對培養他們的設計能力和創新意識起到關鍵作用。
２．３實訓平臺運作機制
(１)信息發布。每學期開學之初,實訓教師在網絡預約系統上發布開放實驗項目信息,包括實訓項目的內容、時間、地點和最大容納人數等,供學生選擇。
(２)網絡預約。學生通過預約系統向各實驗室提出預約申請,實驗室統一進行安排和調配,經實訓教師審核通過后方可開展實驗。
(３)自主實訓。對于教學計劃內實訓項目,學生可根據實訓指導書自行開展實訓,教師負責指導和監督。對于計劃外的實訓項目,學生可自主確定實驗內容和實驗方案,在得到實驗教師許可的情況下,自主開展實驗。
(４)網絡輔導。針對實訓內容,預約系統中提供了詳實的實訓大綱,方便學生熟悉實訓內容。對實驗前、實驗中和實驗后學生存在的問題,教師也可通過預約系統進行答疑解惑。
３、實訓平臺建設特色與實施難點
３．１建設特色
(１)實訓對象典型,訓練內容豐富實用。實訓面向全校各專業的學生,以普遍熟悉和感興趣的汽車為對象,以虛擬和現實、傳統與現代等多種手段為平臺,圍繞汽車的結構、原理、使用、維護、維修等內容,將“知識性”與“趣味性”、“理論性”與“實用性”、“傳統手段”與“現代方法”有機地結合起來,讓學生自主開展學習、動手制作、自我駕駛、故障診斷等。這不僅能使學生了解和掌握有關汽車方面的基本知識,而且能培養學生的動手能力、工程技術能力和創新意識。
(２)實訓方法上虛實結合,重在實踐。通過網絡多媒體平臺,將汽車的結構原理動畫、虛擬裝配仿真、拆裝制造錄像、駕駛與維護視頻、網上自我測試等實驗教學內容融為一體,通過分布在各校區的多媒體教室、實驗室和學生的計算機,構成一個超越時空限制的網絡實驗環境,最大限度地實現實驗的自主開放。不僅如此,實訓中特別強調學生“現場操作、動手制作、自主設計”,建立“加工作坊”,為學生制作自主設計的產品提供必要的工具和設備,如小型機床、焊機、鉗工臺、３D 設計與打印平臺、各種工具等。
(３)模塊任選,自主開放。不同專業的學生,根據自己的課程學習、實踐需要和興趣選擇實訓內容與實訓時間,真正實現自主選擇、獨立開放。
３．２實施難點與解決辦法
自主開放式實訓實施以來,最大的困難在于實訓的安全問題和實訓教師不足問題。由于對設備和環境不熟悉、缺乏安全意識和指導,學生在實訓過程中的安全難以保證,例如學生對機床不熟悉,或者操作不規范就可能存在安全隱患。這個問題通過制定完備的實驗設備操作規范和實訓前的安全教育來解決。另一個較大困難是實訓開放增加了實訓教師的工作量,實驗室必須全天有教師值守,他們須付出更多的精力監督指導實訓過程,這導致了實驗教師人手不足。針對此問題,通過培訓高年級本科生和研究生,提供助學崗位、共同參與實驗室的管理和實驗指導工作的方式加以解決。
４、初步成效
多平臺自主開放式汽車實訓實施以來,由于實訓對象典型,實訓內容、實訓時間等均由學生自主選擇,調動了學生的主動性和積極性,受到了學生的歡迎,每年選修該實訓課的學生近８００ 人,尤其受到文理科等專業學生的青睞。根據對近２ 年來選課學生的統計,選修汽車實訓的學生中,文科專業,如新聞、經管、信管等占了大多數,２０１４ 年下半年為６９．８％,２０１５ 年上半年為７０．３％。通過調查還發現,文科學生對實訓中的模擬駕駛等模塊更有興趣,而理工科學生更側重汽車部件拆裝、汽車模型制作和汽車故障診斷等模塊。


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