改進(jìn)汽車?yán)碚摻虒W(xué)方法的思考

吳明翔

摘要：針對(duì)汽車?yán)碚摻虒W(xué)過(guò)程中的重難點(diǎn)，以上海理工大學(xué)的實(shí)際教學(xué)條件、教學(xué)內(nèi)容要求和考核要求以及以往教學(xué)效果為參考，通過(guò)分析如何堅(jiān)持與優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)方法、如何將動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)有效引入教學(xué)、如何針對(duì)改進(jìn)后的教學(xué)方法進(jìn)行學(xué)時(shí)和考核安排來(lái)確保教學(xué)質(zhì)量等問(wèn)題，來(lái)深入系統(tǒng)地探討汽車?yán)碚撜n程的教學(xué)改進(jìn)方法，以確保工程實(shí)踐創(chuàng)新導(dǎo)向的卓越工程師教育培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：汽車?yán)碚?；傳統(tǒng)教學(xué)改進(jìn)；仿真技術(shù)教學(xué)；考核改進(jìn)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）18-0169-04

《汽車?yán)碚摗氛n程是一門通過(guò)高度有機(jī)綜合工程數(shù)學(xué)、工程力學(xué)與汽車構(gòu)造等專業(yè)知識(shí)體系來(lái)提高學(xué)生對(duì)汽車動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、平順性和通過(guò)性等重要汽車使用性能指標(biāo)進(jìn)行定量化分析并研究相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的能力的專業(yè)基礎(chǔ)課程[1，2]。在筆者的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)課堂調(diào)研與作業(yè)信息反饋，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍對(duì)基本概念與定義的理解不夠深入，從而導(dǎo)致他們所分析出的各類具體工況下汽車的性能表現(xiàn)缺乏實(shí)際的物理依據(jù)這一問(wèn)題，進(jìn)而反過(guò)來(lái)更加阻礙學(xué)生對(duì)基本概念與定義的充分理解和吸收，最終形成惡性循環(huán)，極大地挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。從每年期末考試的情況來(lái)看，汽車?yán)碚摰钠骄峙c及格率均低于汽車構(gòu)造、發(fā)動(dòng)機(jī)原理、汽車設(shè)計(jì)等其他專業(yè)主干課程。如何在已有教學(xué)水平和教學(xué)資源的基礎(chǔ)上深化改革教學(xué)方法，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)關(guān)鍵核心問(wèn)題的敏銳嗅覺(jué)與快速解決能力，是值得每一位《汽車?yán)碚摗氛n程教師深思的問(wèn)題。

傳統(tǒng)的《汽車?yán)碚摗氛n程教學(xué)分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分，課堂理論教學(xué)一般在課時(shí)分配上占有絕對(duì)主導(dǎo)權(quán)地位。而從考核與成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式上來(lái)講，也是傳統(tǒng)的期末考試成績(jī)具有絕對(duì)話語(yǔ)權(quán)。這樣的設(shè)計(jì)原則上合理，但是過(guò)于依賴課堂教學(xué)與期末考試在專業(yè)能力培養(yǎng)與考核上的作用。在課程學(xué)習(xí)階段的學(xué)生早已不是剛?cè)胄５母咧挟厴I(yè)生，而是有一定專業(yè)知識(shí)素養(yǎng)并充滿專業(yè)實(shí)踐創(chuàng)新基礎(chǔ)與渴求的大三學(xué)生。教學(xué)方式和考核方式的過(guò)于單一，在很大程度上會(huì)降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)專業(yè)前景的光明預(yù)期，最終影響培養(yǎng)質(zhì)量。為此，本文將重點(diǎn)分析如何在堅(jiān)持傳統(tǒng)教學(xué)方法精髓的基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)考核方法的創(chuàng)新，從而為培養(yǎng)具有高度理論素養(yǎng)和強(qiáng)大實(shí)踐創(chuàng)新能力的學(xué)生提供可靠保障。

文中提到的教材均為清華大學(xué)余志生撰寫的汽車?yán)碚摳靼娼滩?，主要以第五版為主?/p>

一、傳統(tǒng)教學(xué)方法的堅(jiān)持與優(yōu)化

傳統(tǒng)教學(xué)方法即教師PPT講授+板書(shū)詳細(xì)剖析關(guān)鍵知識(shí)難點(diǎn)+師生問(wèn)答互動(dòng)+評(píng)閱學(xué)生作業(yè)。對(duì)于汽車?yán)碚撨@門理論課程，堅(jiān)持該方法無(wú)疑是以保證學(xué)生理解掌握完整理論體系與普遍分析方法為出發(fā)點(diǎn)，但在實(shí)踐過(guò)程中，我們可以嘗試進(jìn)行以下優(yōu)化：

1.第一章。改變常規(guī)的授課思路，以汽車坡道行駛驅(qū)動(dòng)動(dòng)力學(xué)建模理論、方法、過(guò)程與模型在動(dòng)力性評(píng)價(jià)與優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用為基本講授綱要和思路。有了對(duì)模型的系統(tǒng)理論認(rèn)識(shí)，就很方便教師給學(xué)生講授理論研究與實(shí)驗(yàn)中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性、滾動(dòng)阻力系數(shù)、空氣阻力系數(shù)、坡度與加速阻力系數(shù)、附著率的由來(lái)及其在模型理論分析中的地位與作用。按此思路優(yōu)化第一章教學(xué)，可以強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生以系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的微分方程建模來(lái)對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)性能進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的工程學(xué)研發(fā)思路，促進(jìn)同學(xué)們對(duì)在先修的理論力學(xué)、高等數(shù)學(xué)等課程中自己認(rèn)識(shí)較淺的知識(shí)盲點(diǎn)進(jìn)行深化具體認(rèn)識(shí)。此外，通過(guò)本章開(kāi)始的課程學(xué)習(xí)所逐步培養(yǎng)的這種能力也有助于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)其他機(jī)械工程領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程的自學(xué)能力，從而使學(xué)生在將來(lái)的就業(yè)與深造中具有廣泛的適應(yīng)性與極強(qiáng)的自主性。

2.第二章。以發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性為基本出發(fā)點(diǎn)，引出等速、等加速與等減速工況燃油消耗量的分析方法以及影響燃油消耗量的主要因素。由于發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性通常屬于學(xué)生認(rèn)識(shí)不深入的基本知識(shí)點(diǎn)，那么，結(jié)合本課程的一個(gè)重要培養(yǎng)目標(biāo)——對(duì)專業(yè)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)關(guān)鍵核心問(wèn)題的敏銳嗅覺(jué)與快速解決能力，將由基于萬(wàn)有特性的發(fā)動(dòng)機(jī)最小燃油消耗特性所確定的最佳無(wú)級(jí)變速器調(diào)速特性原理對(duì)無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)的理論指導(dǎo)作用作為本章的重要研討性學(xué)習(xí)內(nèi)容來(lái)開(kāi)展教學(xué)工作，教學(xué)過(guò)程可采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計(jì)作業(yè)、課程設(shè)計(jì)作業(yè)答辯等方式靈活進(jìn)行。而且，鑒于萬(wàn)有特性理論的重要性和相關(guān)應(yīng)用的重要工程意義，無(wú)級(jí)變速調(diào)速理論的研討性學(xué)習(xí)是本章的教學(xué)重點(diǎn)。

對(duì)于電動(dòng)汽車部分，屬于目前的主流新技術(shù)。為了給學(xué)生強(qiáng)化工程創(chuàng)新實(shí)踐意識(shí)，本節(jié)的教學(xué)可以以在理論講解的基礎(chǔ)上結(jié)合主流動(dòng)力性燃油經(jīng)濟(jì)性仿真分析軟件——Cruise、Advisor在具體車型設(shè)計(jì)方案評(píng)估中的應(yīng)用來(lái)開(kāi)展[3，4]。教學(xué)過(guò)程可采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計(jì)作業(yè)、課程設(shè)計(jì)作業(yè)答辯等方式靈活進(jìn)行。如何將仿真技術(shù)與教學(xué)有機(jī)結(jié)合將在本文后面相關(guān)部分闡述。

3.第三章。第三章講授的內(nèi)容是對(duì)前兩章所學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步深化，更側(cè)重于檔位的設(shè)計(jì)、匹配對(duì)汽車燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的綜合影響。傳統(tǒng)授課方式能保證學(xué)生吸收大部分核心知識(shí)點(diǎn)。本章的教學(xué)重點(diǎn)在傳動(dòng)系檔數(shù)和各檔傳動(dòng)比的選擇上。學(xué)生普遍反映教材相關(guān)內(nèi)容過(guò)于抽象，學(xué)習(xí)過(guò)程中感覺(jué)不貼合實(shí)際。為此，教師在精確傳授教材內(nèi)容的同時(shí)，應(yīng)該結(jié)合自己在企業(yè)的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)給學(xué)生直觀形象解釋清楚幾何速比級(jí)差與漸變速比級(jí)差在改善汽車動(dòng)力性上的顯著差異，方有助于理解。

4.第四章和第五章。第四章和第五章是本課程的又一教學(xué)重難點(diǎn)。由于第四章涉及的制動(dòng)動(dòng)力學(xué)與第五章涉及的汽車操穩(wěn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)存在相互耦合關(guān)系，且都同時(shí)直接對(duì)整車的行駛操縱穩(wěn)定性有最直接的影響，所以筆者設(shè)想在遵循傳統(tǒng)教學(xué)理念方法的同時(shí)，將兩章的內(nèi)容系統(tǒng)整合在一起進(jìn)行講授。一來(lái)期望提高學(xué)生綜合分析解決問(wèn)題的能力；二來(lái)教學(xué)內(nèi)容會(huì)更貼近汽車行駛的主動(dòng)安全性這一前沿尖端技術(shù)，在興趣的指引下能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

因?yàn)楝F(xiàn)在的學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)都比較扎實(shí)，同時(shí)理論力學(xué)也學(xué)得比較深入，所以在分析制動(dòng)方向穩(wěn)定性和操穩(wěn)性時(shí)，除了通過(guò)動(dòng)力學(xué)模型的推導(dǎo)使學(xué)生獲得精準(zhǔn)的理論認(rèn)知外，建議以MATLAB/Simulink軟件為切入口，教會(huì)學(xué)生將教材上重點(diǎn)討論的模型轉(zhuǎn)化為仿真模型并通過(guò)仿真來(lái)形象理解制動(dòng)和轉(zhuǎn)向控制對(duì)汽車操穩(wěn)性的綜合影響。進(jìn)行相關(guān)教學(xué)時(shí)可采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計(jì)作業(yè)、課程設(shè)計(jì)作業(yè)答辯等方式靈活進(jìn)行。

此外，這兩章有幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系非常密切。在傳統(tǒng)的教學(xué)進(jìn)度安排中是分開(kāi)講授的，學(xué)生感覺(jué)比較抽象難懂。但如果結(jié)合在一起講授，預(yù)期效果會(huì)比較好。這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)是第四章中考慮側(cè)偏時(shí)的制動(dòng)力系數(shù)、側(cè)向力系數(shù)與滑動(dòng)率的特性關(guān)系以及第五章中的輪胎側(cè)偏特性與附著橢圓。每年的期末考試涉及到這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)的分析論述題失分非常嚴(yán)重。說(shuō)明學(xué)生理解不扎實(shí)。綜合講解這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，最終目的是使學(xué)生通過(guò)綜合分析制動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力側(cè)向力系數(shù)隨滑動(dòng)率和側(cè)偏角的變化而變化的相關(guān)特性曲線，結(jié)合輪胎側(cè)偏特性，來(lái)理解附著橢圓的生成過(guò)程以及它在理論分析和設(shè)計(jì)中的指導(dǎo)意義。由于附著橢圓生成過(guò)程中涉及的因素有側(cè)偏角對(duì)驅(qū)動(dòng)力制動(dòng)力——滑動(dòng)率特性的影響，還有滑動(dòng)率對(duì)側(cè)偏剛度特性的影響[5]，其教學(xué)難度至少和理想制動(dòng)力分配曲線組的生成過(guò)程相當(dāng)。如果還要進(jìn)一步探討如何根據(jù)附著橢圓來(lái)合理進(jìn)行滑動(dòng)率、側(cè)偏角的匹配工作，那么其教學(xué)難度應(yīng)該至少和利用f、r線組與β線組來(lái)研究車輪在某一附著系數(shù)路面的抱死順序相當(dāng)。因此，這一內(nèi)容的PPT制作時(shí)應(yīng)充分利用動(dòng)畫(huà)功能來(lái)層次清晰地展示橢圓的生成過(guò)程。

在教學(xué)中，還應(yīng)注意的一點(diǎn)是，在分析前后輪不同的抱死順序?qū)ζ囘\(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性影響時(shí)，教材中沒(méi)分析前后輪同時(shí)抱死時(shí)對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的影響。作為啟發(fā)式教學(xué)的經(jīng)典案例，可以通過(guò)課堂討論并抽學(xué)生回答問(wèn)題的方式來(lái)開(kāi)展啟發(fā)式教學(xué)。

5.第六章。本章的內(nèi)容理論相對(duì)較深，在教學(xué)過(guò)程中，改進(jìn)的方向依然應(yīng)該是引入MATLAB/Simulink進(jìn)行仿真教學(xué)。通過(guò)仿真分析直觀地體會(huì)懸架剛度、阻尼、動(dòng)行程等關(guān)鍵參數(shù)的改變對(duì)車身、車輪等部件的振動(dòng)位移、振動(dòng)加速度的時(shí)頻響應(yīng)特性的影響，并可以針對(duì)不同的振動(dòng)控制目標(biāo)提出不同的參數(shù)優(yōu)化方案。

在教學(xué)過(guò)程，可以采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計(jì)作業(yè)、課程設(shè)計(jì)作業(yè)答辯等方式靈活進(jìn)行。由于本章內(nèi)容理論體系較復(fù)雜，故可以在期末的筆試中略微減小本章的權(quán)重，而將本章內(nèi)容的考核重點(diǎn)放在平時(shí)的課程作業(yè)答辯環(huán)節(jié)。

6.第七章。一般來(lái)說(shuō)，本章不是本門課程的教學(xué)重點(diǎn)。采用常規(guī)的教學(xué)方法即可進(jìn)行授課。當(dāng)然，在涉及到牽引通過(guò)性計(jì)算和汽車越過(guò)臺(tái)階、壕溝能力的分析計(jì)算時(shí)，可以引入MSC ADAMS軟件從可視化動(dòng)力學(xué)仿真的角度來(lái)讓學(xué)生驗(yàn)證教材上相關(guān)理論的正確性。這樣，學(xué)生就會(huì)對(duì)教材上理論分析的結(jié)果有一個(gè)感性化認(rèn)識(shí)，這又反過(guò)來(lái)促進(jìn)了他們進(jìn)一步探求教材上理論分析的更深層理論假設(shè)出發(fā)點(diǎn)以及細(xì)究邏輯推理演繹過(guò)程的興趣。

在教學(xué)過(guò)程，可以采用案例研討、以小組為單位的課程設(shè)計(jì)作業(yè)、課程設(shè)計(jì)作業(yè)答辯等方式靈活進(jìn)行。由于本章內(nèi)容理論體系較復(fù)雜，故可以在期末的筆試中略微減小本章的權(quán)重，而將本章內(nèi)容的考核重點(diǎn)放在平時(shí)的課程作業(yè)答辯環(huán)節(jié)。

二、動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)在汽車?yán)碚摻虒W(xué)過(guò)程中的應(yīng)用

以上分析了在傳統(tǒng)的理論教學(xué)過(guò)程中如何進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)與優(yōu)化。在理論教學(xué)的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可或缺。實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在具體形象、生動(dòng)有趣、學(xué)生認(rèn)知積極性高等優(yōu)點(diǎn)，這有助于夯實(shí)學(xué)生的理論認(rèn)知水平。

就目前各大學(xué)的平均實(shí)驗(yàn)條件而言，汽車?yán)碚搶?shí)驗(yàn)的內(nèi)容一般集中在動(dòng)力性、制動(dòng)性和平順性這三大塊上[6]。由于操穩(wěn)性涉及綜合性能要求最高的整車系統(tǒng)，而燃油經(jīng)濟(jì)性要求各種復(fù)雜的實(shí)車行駛工況，所以實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的難度比較大。同時(shí)，由于現(xiàn)在學(xué)生人數(shù)很多，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地又相對(duì)有限，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式也出現(xiàn)了局部與傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式趨同的趨勢(shì)。具體而言，教師現(xiàn)場(chǎng)講解學(xué)生認(rèn)識(shí)了解的時(shí)間增加了，而學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間減少了。

為了在有限的實(shí)驗(yàn)條件下使學(xué)生直觀形象地領(lǐng)會(huì)汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操穩(wěn)性、平順性等經(jīng)典工程實(shí)例的理論精髓，需要把動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中來(lái)。這就要求學(xué)生先期掌握基本的仿真技術(shù)，同時(shí)也要求教師先期完成各類性能經(jīng)典工程實(shí)例的仿真平臺(tái)構(gòu)建與程序調(diào)試工作。

1.第一章。汽車的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程本質(zhì)上講是基于牛頓第二定律的線性微分方程，非常便于利用MATLAB/Simulink的基本編程功能來(lái)對(duì)行駛過(guò)程進(jìn)行模擬。只要將相應(yīng)的作用在汽車上的各類驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力進(jìn)行函數(shù)編譯形成計(jì)算子模塊后，再利用Simulink強(qiáng)大的可視化編程功能，非常便于學(xué)生直觀理解汽車的驅(qū)動(dòng)力——行駛阻力平衡機(jī)理與方程式。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生通過(guò)軟件操作，即可驗(yàn)證教材上的案例分析結(jié)果，從而形象直觀地加深他們對(duì)理論的理解深度，靈活掌握汽車動(dòng)力性三大指標(biāo)的工程設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)意義。在完成仿真計(jì)算分析的過(guò)程中，在編譯作為仿真基本單元的各類驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力函數(shù)模塊時(shí)，學(xué)生可以進(jìn)一步復(fù)習(xí)各種力的計(jì)算方法，并深入領(lǐng)會(huì)各類驅(qū)動(dòng)力和阻力的生成機(jī)理及物理含義。

2.第二章和第三章。本章的燃油經(jīng)濟(jì)性分析與混合動(dòng)力汽車部分宜大規(guī)模采用仿真教學(xué)。教學(xué)過(guò)程中，建議以汽車的檔位設(shè)計(jì)與燃油經(jīng)濟(jì)性動(dòng)力性的綜合優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)為核心教學(xué)目標(biāo)，開(kāi)展教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)與執(zhí)行工作。教學(xué)軟件可以采用ADVISOR或AVL/Cruise。由于這些軟件能對(duì)模型和源代碼進(jìn)行開(kāi)放式設(shè)計(jì)，具有優(yōu)秀的模塊化的展示與人機(jī)界面交互式仿真設(shè)計(jì)操作功能，再加之能與其他多種軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真，仿真結(jié)果直觀可信度高，所以利用該軟件即可快速完成不同車型動(dòng)力總成的傳動(dòng)比等參數(shù)設(shè)計(jì)并直接在各類典型循環(huán)工況（NEDC、UDDS、1015、ECE-EUDC）下進(jìn)行快速仿真測(cè)試檢驗(yàn)這些參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的改善效果。對(duì)于混合動(dòng)力汽車部分，由于絕大部分學(xué)生之前沒(méi)有任何工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而教材的論述又過(guò)于理論化，所以在教學(xué)過(guò)程中可以利用上述軟件給學(xué)生講解車身、車輪、電機(jī)、傳動(dòng)系、動(dòng)力電池、發(fā)動(dòng)機(jī)模型的基本仿真原理并引導(dǎo)學(xué)生按教材的內(nèi)容搭建串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性仿真模型。完成模型構(gòu)建后，可以再結(jié)合模型給學(xué)生講解不同構(gòu)型的模式切換過(guò)程及仿真方法，最后可通過(guò)布置仿真作業(yè)讓學(xué)生理解不同構(gòu)型的模式切換控制在動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性方面有哪些具體的性能表現(xiàn)差異。

3.第四章和第五章。由于討論制動(dòng)方向穩(wěn)定性與二自由度汽車操穩(wěn)動(dòng)力學(xué)特性時(shí)都是建立的簡(jiǎn)明易懂的常微分方程模型，所以它們的分析都可以利用MATLAB/Simulink的可視化編程與仿真功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于在第一章的學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生已經(jīng)能針對(duì)系統(tǒng)受力編寫函數(shù)子模塊，加之動(dòng)力學(xué)方程簡(jiǎn)明易懂能直接用Statespace模塊表達(dá)，所以學(xué)生可課后自行完成上述性能的分析工作?；谄嚩杂啥炔俜€(wěn)動(dòng)力學(xué)模型的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)與瞬態(tài)響應(yīng)的仿真分析結(jié)果可直接和教材上的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，一來(lái)起到檢查模型正確性的作用，二來(lái)使學(xué)生能夠更扎實(shí)地領(lǐng)會(huì)操穩(wěn)性分析的理論基礎(chǔ)。對(duì)于ABS的仿真教學(xué)，由于其模型是非線性的，所以建模難度稍大，不過(guò)也沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。由于教材上提供了完整的動(dòng)力學(xué)模型，故只要教會(huì)學(xué)生利用m文件編譯出ABS的非線性動(dòng)力學(xué)模型并將其作為和Statespace子模塊具有相同功用的模塊嵌入Simulink仿真文件的動(dòng)力學(xué)部分模擬部分即可。

對(duì)于更復(fù)雜的實(shí)車操穩(wěn)性試驗(yàn)，如蛇形試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向盤角脈沖試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)6個(gè)國(guó)標(biāo)試驗(yàn)，如利用MATLAB/Simulink軟件進(jìn)行建模仿真和結(jié)果分析，對(duì)來(lái)說(shuō)本科生難度會(huì)比較大。故在此可將MSC/ADAMS或CarSim軟件引入仿真教學(xué)中。由于國(guó)標(biāo)中的參數(shù)是公開(kāi)的，所以學(xué)生可以將國(guó)標(biāo)規(guī)定的車輛動(dòng)力學(xué)與試驗(yàn)路況關(guān)鍵參數(shù)直接輸入軟件相應(yīng)菜單欄進(jìn)行可視化仿真，并在仿真結(jié)束后采集數(shù)據(jù)分析時(shí)域和頻域的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性，繼而對(duì)操穩(wěn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.第六章。本章仿真教學(xué)的意義在于使學(xué)生能將教材上的懸架振動(dòng)動(dòng)力學(xué)理論轉(zhuǎn)化為形象直觀的仿真模型來(lái)深化對(duì)懸架振動(dòng)動(dòng)力學(xué)的理解。由于懸架之間的本質(zhì)差異體現(xiàn)在剛度、阻尼等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)要求上，所以如果本章內(nèi)容直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，那么需要在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)裝配各類不同剛度阻尼的懸架系統(tǒng)，以使學(xué)生能通過(guò)對(duì)不同參數(shù)懸架的一系列試驗(yàn)結(jié)果來(lái)分析懸架參數(shù)對(duì)振動(dòng)時(shí)頻響應(yīng)特性的影響靈敏度，并和教材上理論分析的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。顯而易見(jiàn)，這導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)成本高、實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)等諸多問(wèn)題。如果將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的大部分內(nèi)容改為由仿真來(lái)完成，那么顯而易見(jiàn)的好處是一來(lái)學(xué)生通過(guò)仿真建模深化了對(duì)懸架振動(dòng)動(dòng)力學(xué)理論的認(rèn)識(shí)；二來(lái)由于仿真時(shí)調(diào)整設(shè)置參數(shù)非常容易，那么相應(yīng)的教學(xué)耗時(shí)與教學(xué)成本均會(huì)大幅下降，而教學(xué)效果起碼和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相同。

由于教材中闡述的懸架動(dòng)力學(xué)模型是線性的，所以學(xué)生根據(jù)前面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，可以自己在MATLAB/Simulink中搭建1/4和1/2汽車的懸架振動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型并進(jìn)行仿真，繼而獲取懸架關(guān)鍵部件的振動(dòng)時(shí)域頻域響應(yīng)特性。由于仿真時(shí)所設(shè)置的剛度、阻尼等關(guān)鍵參數(shù)來(lái)自教材，那么將通過(guò)仿真得到的時(shí)域頻域響應(yīng)特性動(dòng)力學(xué)特性與教材上給出的特性進(jìn)行對(duì)比，學(xué)生便能檢驗(yàn)自己建模的正確性并找出建模中的問(wèn)題所在，從而使學(xué)生更扎實(shí)地掌握授課內(nèi)容。

5.第七章。由于本章不是課程的教學(xué)重難點(diǎn)所在，且本章的難點(diǎn)輪-地動(dòng)力學(xué)理論需要學(xué)生在研究生階段進(jìn)行系統(tǒng)深入掌握，所以在學(xué)時(shí)安排上建議以理論教學(xué)為主。如果學(xué)生對(duì)相應(yīng)的仿真內(nèi)容感興趣，可以參見(jiàn)我國(guó)各著名高校在月球車、裝甲車、坦克等高技術(shù)特種車輛領(lǐng)域的通過(guò)性仿真研究論文，從中學(xué)習(xí)通過(guò)性仿真建模的理論基礎(chǔ)、工具、參數(shù)設(shè)置方法等技術(shù)細(xì)節(jié)，為將來(lái)的工作和深造奠定基本的理論基礎(chǔ)。

三、改進(jìn)后的學(xué)時(shí)安排與考核方法

前面論述了傳統(tǒng)教學(xué)方法的改進(jìn)和仿真教學(xué)的實(shí)施重點(diǎn)。由于教學(xué)改進(jìn)的目的是貫徹扎實(shí)理論素養(yǎng)+工程實(shí)踐創(chuàng)新導(dǎo)向的卓越工程師培養(yǎng)方針，那么，相應(yīng)的學(xué)時(shí)安排和考核方法也必須進(jìn)行改進(jìn)，以確保教學(xué)過(guò)程的高效進(jìn)行和教學(xué)質(zhì)量的真實(shí)可信。

在學(xué)時(shí)安排上，對(duì)于前述傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)化的部分，由于只是圍繞重難點(diǎn)對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)整合，所以這部分改進(jìn)不影響原有的學(xué)時(shí)安排計(jì)劃。對(duì)于仿真教學(xué)部分需要增加學(xué)時(shí)并進(jìn)行重新分配。需要注意的是，雖然后面提到的考核方式中增加了平時(shí)作業(yè)答辯和仿真論文作業(yè)答辯兩大環(huán)節(jié)，但是這兩個(gè)環(huán)節(jié)不占用學(xué)時(shí)，由教研組在實(shí)施過(guò)程中另選時(shí)間進(jìn)行。

改進(jìn)后的學(xué)時(shí)安排如表1所示。

在考核方法的改進(jìn)上，除了原有的出勤、平時(shí)教材作業(yè)、期末筆試考核外，需要增加教材作業(yè)答辯考核、仿真論文作業(yè)答辯考核這兩個(gè)環(huán)節(jié)。答辯考核屬于師生雙向互動(dòng)教學(xué)相長(zhǎng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，它能有效防止學(xué)生相互抄襲，督促學(xué)生重視平時(shí)學(xué)習(xí)的過(guò)程，防止期末抱佛腳而導(dǎo)致的專業(yè)知識(shí)掌握不扎實(shí)等一系列目前教學(xué)中存在的問(wèn)題，從而最大限度保證平時(shí)教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生工程實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)質(zhì)量。

四、結(jié)語(yǔ)

探討了汽車?yán)碚搨鹘y(tǒng)教學(xué)方式的改進(jìn)與優(yōu)化思路，論述了將動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)引入教學(xué)的可行性與執(zhí)行措施。為了落實(shí)這些教學(xué)改進(jìn)措施，繼而分析制定了相應(yīng)的學(xué)時(shí)安排要求與考核評(píng)價(jià)方法。下一步即可以此為基本綱要進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)實(shí)踐探索，以不斷完善基本改進(jìn)綱要，最終形成一套能有效培養(yǎng)卓越工程師的汽車?yán)碚撜n程教學(xué)體系，并期望促進(jìn)課程的更深層次教學(xué)改革。

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