汽車構(gòu)造課程教學(xué)模式的改進(jìn)思路探討

寧佐歸，張 彬，李光明，伏 軍，馬 儀

（邵陽(yáng)學(xué)院機(jī)械與能源工程學(xué)院，湖南 邵陽(yáng) 422004）

汽車的零部件很多，如構(gòu)成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的零件就有上千個(gè)，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。因此，汽車構(gòu)造這門課程成為了車輛工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，讓學(xué)生掌握汽車的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，并為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。同時(shí)，汽車構(gòu)造課程還是培養(yǎng)學(xué)生車輛專業(yè)興趣愛好的重要載體，能夠極大地激發(fā)學(xué)生對(duì)汽車知識(shí)的探索，很好地培養(yǎng)學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)自己所感興趣的專業(yè)知識(shí)，為之后從事汽車類相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

長(zhǎng)期以來(lái)，汽車構(gòu)造課程的主要教育手段是：通過課堂理論教學(xué)，介紹汽車的基本結(jié)構(gòu)；然后通過汽車拆裝實(shí)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，并可進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和鞏固。這個(gè)教學(xué)過程不是同步進(jìn)行的，并且由于課堂教學(xué)對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的描述比較抽象（只能通過相關(guān)圖片和動(dòng)畫來(lái)描述汽車結(jié)構(gòu)），所以學(xué)生在拆裝實(shí)習(xí)時(shí)，對(duì)之前的課堂教學(xué)內(nèi)容會(huì)有所遺忘，最終造成教學(xué)效率的降低，除此之外，學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，并不能單獨(dú)地對(duì)汽車零部件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和虛擬裝配，仍停留在認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)的層面上，創(chuàng)新設(shè)計(jì)和思維能力缺乏，工程綜合能力和科學(xué)研究能力低下，無(wú)法適應(yīng)社會(huì)對(duì)高層次大學(xué)生的需求。上述現(xiàn)狀表明，汽車構(gòu)造課程在教與學(xué)方面的效率與其期望值之間存在一定距離，這門課程的教學(xué)模式可以進(jìn)一步得到創(chuàng)新和優(yōu)化，使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，能讓自身的設(shè)計(jì)能力、對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的理解能力、實(shí)踐動(dòng)手能力等綜合素質(zhì)得到全面提高。

1 改進(jìn)思路和意義

1.1 合理安排教學(xué)計(jì)劃使教學(xué)更具效率

汽車構(gòu)造在車輛工程專業(yè)的整個(gè)專業(yè)體系中，起著承前啟后的作用，因此，在教學(xué)內(nèi)容上，應(yīng)與先修課程和后續(xù)課程做好合理的銜接，做到教學(xué)內(nèi)容不重復(fù)，不脫節(jié)，能為后續(xù)課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。將實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)交叉進(jìn)行，以提高教與學(xué)之間結(jié)合度和效率，對(duì)培養(yǎng)具有較強(qiáng)動(dòng)手能力的實(shí)用型人才具有深遠(yuǎn)的意義。

1.2 改革教學(xué)模式，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量

汽車構(gòu)造是一門理論與實(shí)踐結(jié)合性較強(qiáng)的課程，在現(xiàn)在的教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)的是知識(shí)的系統(tǒng)性與完整性，理論與實(shí)踐存在脫節(jié)現(xiàn)象，這就導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中覺得枯燥、乏味，從而失去了自主學(xué)習(xí)的興趣。在對(duì)教學(xué)進(jìn)行改革時(shí)，建立“理論教學(xué)-實(shí)踐教學(xué)-虛擬教學(xué)”的教學(xué)模式，讓學(xué)生在感興趣和親身感知的結(jié)構(gòu)案例中，從理論到實(shí)踐，認(rèn)識(shí)汽車結(jié)構(gòu)。在理論教學(xué)過程中先闡明汽車基本結(jié)構(gòu)，再通過實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生獨(dú)立拆裝汽車零部件，使學(xué)生全面了解和鞏固汽車各部件的結(jié)構(gòu)和工作原理，在拆裝同時(shí)對(duì)汽車零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)繪，并進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，最后在課堂上用虛擬教學(xué)工具（如Pro/E三維軟件）來(lái)演示汽車零部件的工作原理和結(jié)構(gòu)裝配。通過改革教學(xué)方法與教學(xué)手段，給枯燥的內(nèi)容以活力、給抽象的理論以形象，改變單一的書本式教學(xué)模式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，提高課程教學(xué)質(zhì)量。

1.3 引入新的設(shè)計(jì)理念，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)

產(chǎn)學(xué)研結(jié)合是目前高校教學(xué)與科研的重要方向，企業(yè)往往重視的是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法和產(chǎn)品的最終性能，所以高校能將新的設(shè)計(jì)理念引入到高校的教學(xué)當(dāng)中，已顯得非常重要。

Top-down設(shè)計(jì)是一種新的設(shè)計(jì)思想，獨(dú)立于軟件工具。其實(shí)從某種角度講，無(wú)論使用什么CAD設(shè)計(jì)工具，其設(shè)計(jì)的過程都是Top-down設(shè)計(jì)的過程。然而，不同的CAD設(shè)計(jì)工具對(duì)于Top-down的支持是不一樣的。PTC公司Pro/Engineer軟件產(chǎn)品有一系列專門的設(shè)計(jì)工具和方法支持Top-down設(shè)計(jì)的過程。除了能夠支持實(shí)際的開發(fā)流程外，Pro/Engineer還提供了更加強(qiáng)大的功能。Pro/Engineer的Top-down設(shè)計(jì)方法通過參數(shù)可以傳遞設(shè)計(jì)意圖，利用Pro/Engineer基本的相關(guān)性的功能，使得設(shè)計(jì)意圖的變更可以自頂向下傳遞，直到最底層的零件和圖紙。從而使產(chǎn)品的修改性大大提高，修改的工作量也大大降低，同時(shí)還能保證各部件設(shè)計(jì)的一致性。透過PTC公司的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)PDMLINK軟件的支持，使得設(shè)計(jì)項(xiàng)目組能夠?qū)崟r(shí)的協(xié)同設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的變更無(wú)縫地傳遞到每一個(gè)設(shè)計(jì)者，使得所有設(shè)計(jì)者操作的是同一套產(chǎn)品數(shù)據(jù)，極大地促進(jìn)了設(shè)計(jì)溝通，保證整個(gè)項(xiàng)目組能夠協(xié)同、快速完成產(chǎn)品開發(fā)。

通過引入Top-down設(shè)計(jì)理念，并把傳統(tǒng)教學(xué)方法和現(xiàn)代教學(xué)方法有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，把這些教學(xué)方法與教學(xué)手段運(yùn)用到這門課程的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中去，提高教學(xué)質(zhì)量和加強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)出合格的應(yīng)用型人才。

2 改進(jìn)內(nèi)容和方案

汽車構(gòu)造是車輛工程專業(yè)一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課，它所研究的對(duì)象具有實(shí)用性、普遍性，在課程設(shè)置中具有關(guān)鍵性地位，為學(xué)生能在在今后的汽車設(shè)計(jì)、汽車維修、汽車服務(wù)等打下基礎(chǔ)。本文以“課程理論與實(shí)踐相結(jié)合，虛擬教學(xué)作為輔助，新的設(shè)計(jì)理念引入課堂”的方式改革汽車構(gòu)造課程的教學(xué)模式。

2.1 教學(xué)前的準(zhǔn)備

理論教學(xué)前，應(yīng)秉著“理論教學(xué)-實(shí)踐教學(xué)-虛擬教學(xué)”的教學(xué)模式理念，應(yīng)準(zhǔn)備好虛擬多媒體教室和汽車實(shí)訓(xùn)室。虛擬多媒體教室為虛擬拆裝和三維設(shè)計(jì)裝配相融合的多媒體教室，教室包含多媒體教學(xué)設(shè)備、黑板、電腦等，可以進(jìn)行理論教學(xué)和虛擬教學(xué)。汽車實(shí)訓(xùn)室則包含汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車底盤和整車，可以進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，如汽車拆裝。

在本課程教學(xué)的第一次課，專業(yè)教師需在實(shí)訓(xùn)室給學(xué)生講解汽車的基本結(jié)構(gòu)、主要零部件的工作原理和目前汽車的主流技術(shù)，讓學(xué)生對(duì)汽車有個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的更新

汽車新技術(shù)的出現(xiàn)，使得汽車構(gòu)造的課程內(nèi)容也發(fā)生變化，如新版的汽車構(gòu)造教材刪除了化油器和柴油機(jī)調(diào)速器部分的內(nèi)容，強(qiáng)化了汽油和柴油的電控噴射內(nèi)容，增加了缸內(nèi)直噴技術(shù)、雙離合技術(shù)內(nèi)容，增補(bǔ)了可變配氣定時(shí)、電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力器、驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)、汽車電子導(dǎo)航系統(tǒng)等。這就需要教師對(duì)課程內(nèi)容和教學(xué)課件進(jìn)行及時(shí)更新，且在講授的時(shí)候，也不能按照參考教材內(nèi)容按部就班去進(jìn)行。課堂中要能把握整車構(gòu)造的結(jié)構(gòu)主線，并進(jìn)行汽車新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)的介紹。

另外，在課程教學(xué)內(nèi)容上，還可以通過教學(xué)計(jì)劃修訂和課程改革，將三維軟件應(yīng)用這門課程融入進(jìn)來(lái)，作為其中的一部分教學(xué)內(nèi)容，使軟件應(yīng)用更具針對(duì)性。

2.3 虛擬教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)

這里的虛擬教學(xué)包括虛擬試驗(yàn)教學(xué)和虛擬設(shè)計(jì)教學(xué)，分別在虛擬仿真試驗(yàn)平臺(tái)和三維設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行。在汽車仿真試驗(yàn)平臺(tái)中，還安裝了虛擬拆裝軟件，該軟件基于3D虛擬平臺(tái)技術(shù)，可對(duì)汽車各個(gè)部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架系統(tǒng)、變速器等進(jìn)行虛擬拆裝。反復(fù)進(jìn)行練習(xí)，直到掌握某個(gè)零部件的拆解和裝配過程。通過虛擬拆裝讓學(xué)生了解汽車各系統(tǒng)零件的名稱、相互裝配關(guān)系及拆裝順序，然后在實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行汽車各部件的實(shí)物拆裝，能夠加深汽車結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)，從而更深刻地理解汽車構(gòu)造及其工作原理。在汽車實(shí)物拆裝時(shí)，必須能保證拆裝前后能保持一致，并能正常運(yùn)行。

2.4 多媒體教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)和虛擬教學(xué)交叉融合

汽車構(gòu)造課程中涉及到很多的汽車零部件，內(nèi)容繁多、原理抽象，如發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，教師很難講授清楚，學(xué)生理解起來(lái)也很吃力。理論教學(xué)時(shí)，很難做到將每一個(gè)零部件實(shí)物搬到課堂上進(jìn)行講解，而實(shí)訓(xùn)室又很難容納一個(gè)班的學(xué)生，因此，只能在多媒體教室中，通過多媒體課件，增加一些發(fā)動(dòng)機(jī)和其他零部件的結(jié)構(gòu)分解示意圖、實(shí)物圖，并充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，讓學(xué)生觀看真實(shí)的工作流程或動(dòng)畫演示，使學(xué)生對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有清晰的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)了教學(xué)的生動(dòng)性，使學(xué)生更熟練地掌握知識(shí)。

同時(shí)，強(qiáng)調(diào)“邊教學(xué)、邊操作、邊實(shí)踐”，每上完一章知識(shí)或教完某一個(gè)部件，需先在電腦中進(jìn)行虛擬裝配，然后在實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行實(shí)物的拆裝，并同時(shí)對(duì)主要零件進(jìn)行測(cè)繪（標(biāo)準(zhǔn)件不需測(cè)繪，可在設(shè)計(jì)時(shí)可直接調(diào)用），最后根據(jù)測(cè)繪好的零件尺寸，在Pro/E中利用Top－down設(shè)計(jì)方法進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和裝配。通過這樣的交叉結(jié)合，能夠很好地將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)融合在一起，既能提高學(xué)生的理論水平，又能提高學(xué)生的動(dòng)手和設(shè)計(jì)能力。

在三維設(shè)計(jì)和裝配時(shí)，汽車各個(gè)零部件可以采取分組設(shè)計(jì)方法，將學(xué)生分成若干組，每組負(fù)責(zé)一個(gè)零部件的設(shè)計(jì)和裝配。最后將各個(gè)部件組裝在一起，實(shí)現(xiàn)整車的裝配。

3 結(jié) 語(yǔ)

本課程的主要教學(xué)特點(diǎn)為理論與實(shí)踐相結(jié)合，能使學(xué)生深入了解汽車的結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、解決實(shí)際問題的能力，從而從理論知識(shí)、設(shè)計(jì)應(yīng)用能力、綜合能力和科研能力等多方面使學(xué)生得到全面的鍛煉，為學(xué)生以后的課程學(xué)習(xí)或者就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過教學(xué)模式的改進(jìn)，強(qiáng)調(diào)“邊教學(xué)、邊操作、邊實(shí)踐”的教學(xué)方案，采用“理論教學(xué)－實(shí)踐教學(xué)－虛擬教學(xué)”的教學(xué)模式理念，并將Top－down設(shè)計(jì)理念融入其中，使課程中抽象難學(xué)理論部分變得直觀、形象，提高課程教學(xué)質(zhì)量和效果，最終能提高學(xué)生對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的理解能力、設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力等綜合素質(zhì)。