《汽車設(shè)計(jì)》課程教學(xué)方法改革的探索

薛晶 侯占峰 閆建國(guó) 陳智

摘要：汽車設(shè)計(jì)是高校車輛工程專業(yè)的一門(mén)核心課程，本文在分析汽車設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了目前存在教學(xué)內(nèi)容與模式過(guò)于理論化，實(shí)踐教學(xué)相對(duì)理論教學(xué)滯后的問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題探討了該課程的項(xiàng)目式教學(xué)法、案例分析教學(xué)法、答疑授課教學(xué)法，將CATIA等先進(jìn)三維設(shè)計(jì)方法引入汽車設(shè)計(jì)教學(xué)中，并強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：汽車設(shè)計(jì)；教學(xué)改革；探索

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）09-0162-02

《汽車設(shè)計(jì)》課程是車輛工程專業(yè)的一門(mén)專業(yè)核心課程，本課程主要研究汽車整車和底盤(pán)各主要總成與零部件的設(shè)計(jì)理論和方法。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生掌握汽車各總成結(jié)構(gòu)方案的選擇及汽車底盤(pán)主要零部件相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，并能熟練應(yīng)用CATIA軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，從而為今后從事汽車相關(guān)設(shè)計(jì)工作打下良好基礎(chǔ)。本課程的特點(diǎn)是概念、公式繁多，理論性強(qiáng)，內(nèi)容難懂，且對(duì)實(shí)踐性要求高、與實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)合緊密，教學(xué)內(nèi)容更新速度快、需要不斷變化完善。知識(shí)覆蓋面廣，教學(xué)章節(jié)多，包括汽車總體設(shè)計(jì)、離合器、變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋、懸架、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系等各總成應(yīng)滿足的設(shè)計(jì)要求、結(jié)構(gòu)方案分析、主要零部件參數(shù)計(jì)算校核及主要結(jié)構(gòu)元件的分析等。課程內(nèi)容涉及高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、金屬工藝、機(jī)械制圖、汽車構(gòu)造、汽車?yán)碚摰冗x修課程，需要學(xué)生將學(xué)習(xí)過(guò)的相關(guān)知識(shí)靈活應(yīng)用。能否學(xué)好該課程對(duì)于全面掌握汽車構(gòu)造、汽車制造工藝學(xué)、汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)、汽車電器與電子設(shè)備和汽車檢測(cè)維修技術(shù)等課程起著至關(guān)重要的作用。目前有些學(xué)校的汽車設(shè)計(jì)課程的課程教學(xué)內(nèi)容與模式存在過(guò)于理論化、實(shí)踐教學(xué)相對(duì)理論教學(xué)滯后的問(wèn)題。為了更好地適應(yīng)社會(huì)需求的發(fā)展，進(jìn)行教育教學(xué)方法改革探索意義重大。通過(guò)學(xué)習(xí)研究并結(jié)合本課程幾年來(lái)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，作者提出以下汽車設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革方法。

一、多種教學(xué)方法結(jié)合使用

改革傳統(tǒng)理論課教學(xué)方法，除板書(shū)結(jié)合多媒體授課外，采用項(xiàng)目式教學(xué)法、案例教學(xué)法、討論答疑授課等多種教學(xué)手段，從而豐富課堂教學(xué)形式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的互動(dòng)參與，改善教學(xué)效果。

1.教學(xué)難點(diǎn)運(yùn)用項(xiàng)目式教學(xué)法。教學(xué)難點(diǎn)如手動(dòng)變速器的設(shè)計(jì)，由于涉及眾多齒輪的設(shè)計(jì)公式，教師通過(guò)課件講解的方式很難口述清楚，學(xué)生理解起來(lái)也較為費(fèi)力，而采用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的方式，教師可對(duì)照實(shí)物講解兩軸式或三軸式變速器結(jié)構(gòu)、工作原理以及設(shè)計(jì)方法，并結(jié)合多媒體授課，通過(guò)實(shí)物、聲音、圖形、文字、三維動(dòng)畫(huà)等多種刺激有機(jī)的融合，使學(xué)生形成清晰的感官認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)總成部件的相互運(yùn)動(dòng)情況、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的理解。

2.部分重點(diǎn)章節(jié)采用案例分析法組織教學(xué)。在學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)這一章時(shí)，可結(jié)合輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)實(shí)例，使學(xué)生熟悉汽車設(shè)計(jì)過(guò)程和方法。根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，確定汽車總體設(shè)計(jì)參數(shù)，再確定汽車驅(qū)動(dòng)橋方案，設(shè)計(jì)主減速器、差速器和半軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核，最后學(xué)習(xí)如何根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果繪制二維、三維圖，有助于學(xué)生對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的認(rèn)識(shí)和理解。

3.部分一般章節(jié)采用答疑授課方式。對(duì)于了解性要求的一般章節(jié)，如動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)這一節(jié)的學(xué)習(xí)，教師在教學(xué)過(guò)程中，可以預(yù)先提出問(wèn)題情境，要求學(xué)生對(duì)比液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)三者各自特點(diǎn)、系統(tǒng)組成及工作原理，并對(duì)比分析轉(zhuǎn)向助力特性。教師對(duì)以上提問(wèn)暫緩回答，啟發(fā)學(xué)生閱讀和大膽思考，并分組討論、分析總結(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生踴躍回答問(wèn)題、質(zhì)疑爭(zhēng)辯，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。教師最后對(duì)學(xué)生的回答情況要給予反饋，客觀地評(píng)價(jià)和總結(jié)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的正確理解。

對(duì)于課程章節(jié)中較為容易掌握的部分，例如麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析、橫臂軸線布置方式怎樣選擇、橫臂長(zhǎng)度如何確定，可以提前預(yù)留作業(yè)，學(xué)生分組準(zhǔn)備，明確課堂上教師將隨機(jī)抽取每組中一至兩名學(xué)生提問(wèn)，使每位學(xué)生都能認(rèn)真進(jìn)行準(zhǔn)備，通過(guò)預(yù)習(xí)提高自學(xué)能力。課堂上教師應(yīng)對(duì)學(xué)生的回答情況進(jìn)行分析，給出不同打分，作為平時(shí)成績(jī)考核記錄，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力和興趣，教師補(bǔ)充學(xué)生回答不完善的部分，加強(qiáng)師生間的互動(dòng)，活躍課堂氣氛。

二、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

1.充分利用課程設(shè)計(jì)，引入三維設(shè)計(jì)方法補(bǔ)充課堂教學(xué)。實(shí)施學(xué)分制后的新版教學(xué)計(jì)劃中，汽車設(shè)計(jì)課程僅40個(gè)學(xué)時(shí)的理論課堂教學(xué)，課時(shí)有限，教學(xué)內(nèi)容難度大，因此很難使學(xué)生在短期內(nèi)真正掌握汽車底盤(pán)各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和完整的設(shè)計(jì)流程。為補(bǔ)充課堂教學(xué)，并聯(lián)系實(shí)際提升學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，設(shè)置了為期兩周的汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)本課程兩輪授課經(jīng)驗(yàn)的積累，結(jié)合本校車輛工程實(shí)驗(yàn)室實(shí)際情況，授課教師編寫(xiě)出版了校內(nèi)教材《汽車設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，共計(jì)6.6萬(wàn)字，內(nèi)容涉及課程設(shè)計(jì)的目的、步驟方法、說(shuō)明書(shū)和圖紙要求、課程設(shè)計(jì)的考核進(jìn)度安排，通過(guò)“轎車膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì)”和“轎車自動(dòng)變速器鎖止離合器的設(shè)計(jì)”兩個(gè)題目，變換多組初始參數(shù)，可保證學(xué)生每人一題，獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。在完成參數(shù)選擇、計(jì)算校核的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)草圖用計(jì)算機(jī)繪制總成裝配圖和主要零件的零件圖。同時(shí)要求學(xué)生應(yīng)用CATIA設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行三維實(shí)體建模。選擇CATIA軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)是考慮目前國(guó)內(nèi)多家汽車企業(yè)在使用該軟件進(jìn)行汽車相關(guān)設(shè)計(jì)。為將學(xué)生的課程學(xué)習(xí)與企業(yè)實(shí)際需求相結(jié)合，并強(qiáng)化學(xué)生的三維設(shè)計(jì)能力，開(kāi)拓學(xué)生就業(yè)渠道，學(xué)校為車輛工程專業(yè)學(xué)生提前開(kāi)設(shè)有計(jì)算機(jī)三維建模技術(shù)（CATIA）課程。課程設(shè)計(jì)需提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，二維、三維圖紙，并進(jìn)行課程設(shè)計(jì)答辯，綜合評(píng)定最終成績(jī)。通過(guò)汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)，車輛工程專業(yè)學(xué)生的設(shè)計(jì)水平有了顯著提高，在近三年的畢業(yè)生就業(yè)中發(fā)揮出了優(yōu)勢(shì)，一批學(xué)生走向國(guó)內(nèi)知名汽車企業(yè)的就業(yè)崗位。

在今后的教學(xué)工作中，將更加重視將先進(jìn)三維設(shè)計(jì)方法引入汽車設(shè)計(jì)教學(xué)各環(huán)節(jié)，課堂中增加汽車三維設(shè)計(jì)范例解說(shuō)，充分利用汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)補(bǔ)充課堂教學(xué)，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的汽車設(shè)計(jì)體系。完善《汽車設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，除離合器方面的設(shè)計(jì)題目外，再增加多個(gè)設(shè)計(jì)題目并變換參數(shù)來(lái)豐富設(shè)計(jì)內(nèi)容。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)興趣、結(jié)合國(guó)內(nèi)汽車設(shè)計(jì)大賽自選題目，保證學(xué)生獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)。指導(dǎo)學(xué)生熟練操作CATIA軟件，熟悉Pro-E/UG等其他三維設(shè)計(jì)軟件，能進(jìn)行汽車總成部件的輔助設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)汽車整車設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)方法等理論知識(shí)的理解，更好地與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合，為學(xué)生增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力服務(wù)。

2.充分利用師生創(chuàng)新項(xiàng)目等實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力。為激發(fā)車輛專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)學(xué)生提高實(shí)踐技能，教研室特開(kāi)展了每周一天的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放日活動(dòng)解答學(xué)生疑問(wèn)，學(xué)生可自主觀察汽車各總成零部件構(gòu)造，也可在老師指導(dǎo)下自由研究各實(shí)驗(yàn)臺(tái)架設(shè)備功能，受到廣大學(xué)生的歡迎。學(xué)院成立了“車輛學(xué)生科技創(chuàng)新協(xié)會(huì)”，教師根據(jù)自己主持參與的國(guó)家基金、內(nèi)蒙基金等課題，指導(dǎo)學(xué)生參與科研，定期為學(xué)生舉辦學(xué)術(shù)活動(dòng)，學(xué)院?jiǎn)为?dú)設(shè)有師生科技創(chuàng)新項(xiàng)目，給予經(jīng)費(fèi)支持，為學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)提供更大的平臺(tái)。教師指導(dǎo)學(xué)生參與國(guó)內(nèi)汽車設(shè)計(jì)類大賽、挑戰(zhàn)杯大賽等多項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽，其中指導(dǎo)學(xué)生參加了“汽車節(jié)能設(shè)計(jì)大賽”，在國(guó)內(nèi)外幾十個(gè)代表隊(duì)的激烈爭(zhēng)奪中，位列全國(guó)農(nóng)業(yè)院校第三名和第一名的好成績(jī)。未來(lái)將指導(dǎo)學(xué)生參與中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽，加強(qiáng)汽車設(shè)計(jì)理論的應(yīng)用，對(duì)學(xué)生進(jìn)行一次較全面的模擬設(shè)計(jì)訓(xùn)練，逐步提高學(xué)生汽車設(shè)計(jì)、汽車試驗(yàn)的技能和理論研究水平。

畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，教研室教師進(jìn)行集體命題，設(shè)計(jì)題目盡量聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，注重強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐水平。積極拓展學(xué)校與企業(yè)之間、學(xué)校與科研單位、設(shè)計(jì)單位之間的合作，重視生產(chǎn)實(shí)習(xí)，積極完善實(shí)習(xí)基地建設(shè)，擴(kuò)寬實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。教研室逐步完善實(shí)踐教學(xué)條件，充實(shí)實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍。重點(diǎn)開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)有的設(shè)備資源，將實(shí)驗(yàn)設(shè)備的功能最大限度發(fā)揮出來(lái)，提高設(shè)備的利用率，加強(qiáng)試驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)管理。同時(shí)不斷提高教師實(shí)踐教學(xué)水平，定期對(duì)教師進(jìn)行培訓(xùn)和考核，不斷提高他們的業(yè)務(wù)水平，保證本科實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)改革傳統(tǒng)理論教學(xué)方法，采用多種教學(xué)方法結(jié)合使用，豐富項(xiàng)目式教學(xué)法、案例教學(xué)法、討論答疑授課等授課形式，明顯改善了汽車設(shè)計(jì)課堂教學(xué)效果。同時(shí)強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，充分利用汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，引入三維設(shè)計(jì)方法補(bǔ)充課堂教學(xué)，充分利用實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放日、學(xué)生科技創(chuàng)新協(xié)會(huì)活動(dòng)、師生創(chuàng)新項(xiàng)目、國(guó)內(nèi)汽車創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，調(diào)動(dòng)學(xué)生互動(dòng)參與，從而強(qiáng)化了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。

以上教學(xué)改革和實(shí)踐探索，注重激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、科研創(chuàng)新的興趣，強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)，拓寬了學(xué)生的就業(yè)渠道，取得了較好的教學(xué)效果。

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