0 引言 实验教学是学生理论联系实际的重要环节。它不仅可以验证理论知识，提高学生动手能力，也是培养创新能力的平台。汽车构造课程属于汽车专业学生学习的知识基础，与其它专业课程的学习紧密相关，其实验教学效果不仅影响汽车构造课程本身，还影响到后续课程学习。由于汽车构造课程固有特点的限制，要求学生除具有丰富的想象力外，还要具有宽广的知识背景和积淀，以上问题的存在给学生造成学习困难，学习兴趣下降。同时，现有构造实验教学任务繁重，学生实验课时不足等问题，又进一步降低实验教学效果。当今计算机和网络技术均已相当成熟，开发软件使用方便，网络教学模式正以其独特的方式进入现代教育的各个领域，也为改善实验教学提供了强大的技术支持。另外，网络也是学生乐于接受，使用率较高的一种资源。通过本系统的建设和使用，可改变现有实验教学模式，拓宽专业知识面，调动学生学习积极性和主动性，为培养专业素养高的创新型人才，促进教学示范中心建设及提升办学水平，具有重要意义。 1 现有教学模式中存在的问题 传统教学方法是课堂讲授与实验教学相结合，但在时间和空间上存在较大的差距，使汽车结构实验教学不能与理论课程同步进行。同时受汽车专业相关课程系统性和实验课时限制，容易造成实验课程中，学生走马观花，教学效果不甚理想。现有模式中的主要问题有： 1）汽车新技术、新结构发展迅速，相比之下教材更新速度、实验设备的补充和更新速度都低于培养需求。相对落后的知识不仅影响学生全面培养，而且将削弱学校影响力和学科发展。把握技术发展的动向，补充新知识、新技术于教学实践中，变得刻不容缓。 2）课堂讲授所占学时相比实验学时比例偏高。一方面，造成课堂教学与实践脱节比较严重。课堂的教学模式，虽然有多媒体教学的辅助效果，但是过于偏重理论知识，给学生造成艰涩难懂的印象。而汽车构造和相关是需要学生动手实践来加强认识和理解的课程，与纯粹的理论教学存在很大差异。学生也普遍存在轻视课堂教学，偏爱实验课的现象。另一方面，造成实验课压力很大。单就《汽车构造》课来说，目前课堂与实验的比例是54:10，仅凭10个有限的实验课时，要涉及汽车发动机、底盘的各个方面的知识，也只能造成走马观花式的介绍，很难达到预期的教学效果。其他课程也都存在类似的问题。 3）实验学时设置过少。受班级数量，时间及管理限制，实验教师无法逐一对学生的困惑予以解答，学生没有时间亲自参与实验，造成问题积累。相比大学扩招之前的汽车专业，学生的实验学时被大幅缩减。《汽车构造》课程最早是设置两学期分别完成上、下册，即发动机和底盘的学习，总共128学时，其中实验共40学时。在学时过少的情况下，学生的问题不了了之，离开实验室也没有机会得到解决，必然将影响学生学习的主动性和兴趣。 4）汽车构造课程涉及多学科基础知识和专业知识，由于课程设置限制，所需相关课程开设时间落后于学习需求。造成知识点剖析困难和学生理解障碍，必须同步补充背景知识。建立网络辅助教学系统也可以供学生提前在网络上，做相关的知识准备。 5）目前的实验室实际上就是简单的房间加机器，实验设备和场地仅供上课使用，使用率低，资源浪费严重。如果能让学生即使离开实验室，也能在业余的时间回来，或者即便不来，也能在网络的“虚拟实验室”回顾所学的知识。这就需要改革实验室管理方式和建立网络辅助教学系统。关于实验室管理方式的改革是一个复杂的系统工程，本文暂不予讨论。 6）现有的授课模式，对于实验指导教师来说，每班一讲，知识点密集，劳动强度大，重复率高；讲课如同上了流水线，千篇一律，没有面向学生实际专业选择的变化，缺少面向个体差异性的变化；对于学生来说，每人只能听到一次课，机会难得。如果能充分开发学生课余时间，将教师的关于公共基础知识的讲解反复播放，那么不但可以把教师从重复劳动中解脱出来，以便腾出精力制作更精良的教学视频、个别答疑、指导或者完善网站细部工作等其他内容，也节省了学生的对于基础知识所花费的精力。 图1 系统设计结构图 2 系统结构设计 系统基于B/S服务器模式，按层次树状结构展开。设计围绕实验项目、实验设备介绍、实验过程演示、实验过程解说、实验操作、意见交互等进行设计。利用文字、动画、图片、视频、音频等多媒体形式，制作模块化软件。以校园网络为平台，整合或开发教学资源，不仅为学生提供生动、易于理解的课外学习资料，也开辟学生与实验室交互的平台，从而实现系统辅助实验教学目的。依据课程教学内容，结合对学生和教师意见调查，设计的系统主干结构如图1所示。 图2 实验室介绍功能模块结构 在上述系统结构中，根据学生认知模式，进行模块设计，各模块之间互有链接，可以轻松实现各模块间的互访。依据系统结构，以知识认知过程为基本顺序关系，将知识点分类组织于不同的模块之中。系统主要划分为实验室介绍、知识准备、新结构专栏、实验课程、实验须知和学生论坛6个模块。在不同功能模块中，考虑系统性和各自特点，功能相互协调相互补充，分别进行演示、讲解、分析和说明，形成完整的辅助教学系统。 4 系统功能模块 1）实验室介绍模块中，主要包括实验室基本情况、人员介绍、实验室平面布置、课程进度表、实验室设备功能介绍。该模块设计结构见图2。主要采用图片、数据统计表、文字说明和视频等形式展示实验室总体情况和结构。 将实验室所承担的课程进度表公布出来，便于学生选择旁听。设备功能介绍模块主要提供本实验室主要设备配置的参数，结构功能和使用方法。这些模块除提供相关信息外，也具有较好的对外宣传作用。 2）依据教学内容设计，在实验课程模块又包括汽车构造、汽车电器、计算机控制等3部分内容，在相关内容的展示方式中，依据模块化、结构化设计方法，进行模块内部结构设计。实验课程模块是本系统中的主题、核心和基础内容，主要以文字、动画、图片、音频等多媒体材料，依据实验单项的内容和要求，逐层展开相关内容。在该系统中，现在已开发大量的多媒体课件，主要通过相关资料收集，查缺补漏，完善系统各实验项目的展示。根据设计思路和需求分析，确定该模块结构如图3所示。 3）新结构专栏模块重点介绍汽车新技术和新结构，提供汽车最新资讯和发展趋势，将学生引入与时代同步的新领域。模块中以全新角度出发介绍汽车技术的发展历程和发展方向。汽车从诞生到现在已经有一百多年的历史，发展过程中的目标随着技术水平的提高而不断转变，从最初的动力性要求，逐步转换成经济性，到安全性，到舒适性，到排放性，到最终的智能化目标。因此这个模块的设置将扩大学生的视野，从单纯学构造到以发展的眼光看到新技术，新结构所催生的更人性化，更智能化的未来技术。本模块是整个系统的难点和精华。它既包含对历史的传承，也有对未来的展望。它会打破汽车的静态结构划分，以各个总成的共同实现的功能性来做内容的归纳。如图4所示。 图4 技术发展功能模块结构 4）知识准备模块主要针对相关专业课程开设滞后，为便于学生理解和学习，而补充的与课程同步相关知识。模块主要以文字、图片等方式，传递相关的概念、原理及工艺等。例如发电机部分，为了更好地了解发电机的电枢反应，应该相应增加《电工学》中有关电枢反应的解释，帮助学生理解。模块中的电工学，肯定不是原版照抄，而是取相应有关的部分稍作修改。模块结构和内容紧扣教材知识，如图5所示。 图5 知识准备功能模块结构 5）实验须知模块主要应用文字材料，介绍实验室相关管理制度、设备使用说明、实验注意事项等，对 于特殊设备和有危险性的实验项目，不宜完全开放由学生亲手操作的项目，由网上预约参观实验；结构拆装等可以由学生亲手操作的项目，进行开放实验，并配备图文并茂的操作规程。实验须知模块包括专用测量工具的使用注意事项和专项检测方法，作为实验开始之前的准备工作。模块结构如图6所示。 6）学生论坛采用常用的论坛结构和模式，分为专题讨论、疑难解答、网上预约实验等3个板块，由实验人员和学生分别担任版主，为实验室和学生之间搭建交流平台。 5 结论 随着计算机和互联网技术的发展，高校已经建立了完善的计算机网络系统。但是这些功能的实现仅局限于管理领域，尚未普及到教学、实验领域。通过对多种开发技术的综合应用，构建基于网络的实验教学辅助系统，为学生提供直观生动、内容丰富的教学资料，将实验指导教师从重复性劳动中解脱出来，从事充满建设性的网站管理和维护工作，针对学生进行个别指导，也能整合实验室资源，提高实验室场地、仪器、设备的使用率，这是真正实现教学改革的切实举措。 斯坦福大学鼓励学生把注意力从书本和计算机的虚拟世界中转移到实验室里亲身操作的活动中，因为前者只能带来认知，而后者却是创造力的源泉(8)。建立网上的资源库和鼓励亲自动手并不矛盾，实际上是一个互相促进的手段，通过该系统，可以充分调动学生学习热情，提高课余时间利用率，激发学生创造性思维，有力的促进汽车构造实验教学的发展和汽车专业人才培养。