薛晶 侯占峰 閆建國 陳智

摘要：汽車設(shè)計是高校車輛工程專業(yè)的一門核心課程，本文在分析汽車設(shè)計課程教學(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)容與模式過于理論化，實踐教學(xué)相對理論教學(xué)滯后的問題，針對問題探討了該課程的項目式教學(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)計方法引入汽車設(shè)計教學(xué)中，并強(qiáng)化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：汽車設(shè)計；教學(xué)改革；探索

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

《汽車設(shè)計》課程是車輛工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，本課程主要研究汽車整車和底盤各主要總成與零部件的設(shè)計理論和方法。通過本課程的學(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主要零部件相關(guān)參數(shù)的設(shè)計計算過程，并能熟練應(yīng)用CATIA軟件進(jìn)行三維設(shè)計，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，從而為今后從事汽車相關(guān)設(shè)計工作打下良好基礎(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，且對實踐性要求高、與實際產(chǎn)品設(shè)計結(jié)合緊密，教學(xué)內(nèi)容更新速度快、需要不斷變化完善。知識覆蓋面廣，教學(xué)章節(jié)多，包括汽車總體設(shè)計、離合器、變速器、萬向傳動軸、驅(qū)動橋、懸架、轉(zhuǎn)向系和制動系等各總成應(yīng)滿足的設(shè)計要求、結(jié)構(gòu)方案分析、主要零部件參數(shù)計算校核及主要結(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)過的相關(guān)知識靈活應(yīng)用。能否學(xué)好該課程對于全面掌握汽車構(gòu)造、汽車制造工藝學(xué)、汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計、汽車電器與電子設(shè)備和汽車檢測維修技術(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)計課程的課程教學(xué)內(nèi)容與模式存在過于理論化、實踐教學(xué)相對理論教學(xué)滯后的問題。為了更好地適應(yīng)社會需求的發(fā)展，進(jìn)行教育教學(xué)方法改革探索意義重大。通過學(xué)習(xí)研究并結(jié)合本課程幾年來的教學(xué)經(jīng)驗，作者提出以下汽車設(shè)計課程教學(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，除板書結(jié)合多媒體授課外，采用項目式教學(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)生的互動參與，改善教學(xué)效果。

1.教學(xué)難點(diǎn)運(yùn)用項目式教學(xué)法。教學(xué)難點(diǎn)如手動變速器的設(shè)計，由于涉及眾多齒輪的設(shè)計公式，教師通過課件講解的方式很難口述清楚，學(xué)生理解起來也較為費(fèi)力，而采用實驗室現(xiàn)場教學(xué)的方式，教師可對照實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)計方法，并結(jié)合多媒體授課，通過實物、聲音、圖形、文字、三維動畫等多種刺激有機(jī)的融合，使學(xué)生形成清晰的感官認(rèn)識，增強(qiáng)學(xué)生對總成部件的相互運(yùn)動情況、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的理解。

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)動橋設(shè)計這一章時，可結(jié)合輕型貨車驅(qū)動橋設(shè)計實例，使學(xué)生熟悉汽車設(shè)計過程和方法。根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)，確定汽車總體設(shè)計參數(shù)，再確定汽車驅(qū)動橋方案，設(shè)計主減速器、差速器和半軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，并對其進(jìn)行強(qiáng)度校核，最后學(xué)習(xí)如何根據(jù)設(shè)計結(jié)果繪制二維、三維圖，有助于學(xué)生對整個設(shè)計過程的認(rèn)識和理解。

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

對于課程章節(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，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，使每位學(xué)生都能認(rèn)真進(jìn)行準(zhǔn)備，通過預(yù)習(xí)提高自學(xué)能力。課堂上教師應(yīng)對學(xué)生的回答情況進(jìn)行分析，給出不同打分，作為平時成績考核記錄，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的動力和興趣，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，活躍課堂氣氛。

二、強(qiáng)化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

1.充分利用課程設(shè)計，引入三維設(shè)計方法補(bǔ)充課堂教學(xué)。實施學(xué)分制后的新版教學(xué)計劃中，汽車設(shè)計課程僅40個學(xué)時的理論課堂教學(xué)，課時有限，教學(xué)內(nèi)容難度大，因此很難使學(xué)生在短期內(nèi)真正掌握汽車底盤各系統(tǒng)的設(shè)計方法和完整的設(shè)計流程。為補(bǔ)充課堂教學(xué)，并聯(lián)系實際提升學(xué)生的設(shè)計能力，設(shè)置了為期兩周的汽車設(shè)計課程設(shè)計環(huán)節(jié)。經(jīng)過本課程兩輪授課經(jīng)驗的積累，結(jié)合本校車輛工程實驗室實際情況，授課教師編寫出版了校內(nèi)教材《汽車設(shè)計》課程設(shè)計指導(dǎo)書，共計6.6萬字，內(nèi)容涉及課程設(shè)計的目的、步驟方法、說明書和圖紙要求、課程設(shè)計的考核進(jìn)度安排，通過“轎車膜片彈簧離合器的設(shè)計”和“轎車自動變速器鎖止離合器的設(shè)計”兩個題目，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)計計算。在完成參數(shù)選擇、計算校核的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計草圖用計算機(jī)繪制總成裝配圖和主要零件的零件圖。同時要求學(xué)生應(yīng)用CATIA設(shè)計軟件，進(jìn)行三維實體建模。選擇CATIA軟件進(jìn)行三維設(shè)計是考慮目前國內(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。為將學(xué)生的課程學(xué)習(xí)與企業(yè)實際需求相結(jié)合，并強(qiáng)化學(xué)生的三維設(shè)計能力，開拓學(xué)生就業(yè)渠道，學(xué)校為車輛工程專業(yè)學(xué)生提前開設(shè)有計算機(jī)三維建模技術(shù)（CATIA）課程。課程設(shè)計需提交設(shè)計說明書，二維、三維圖紙，并進(jìn)行課程設(shè)計答辯，綜合評定最終成績。通過汽車設(shè)計課程設(shè)計的指導(dǎo)，車輛工程專業(yè)學(xué)生的設(shè)計水平有了顯著提高，在近三年的畢業(yè)生就業(yè)中發(fā)揮出了優(yōu)勢，一批學(xué)生走向國內(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)計方法引入汽車設(shè)計教學(xué)各環(huán)節(jié)，課堂中增加汽車三維設(shè)計范例解說，充分利用汽車設(shè)計課程設(shè)計環(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)計體系。完善《汽車設(shè)計》課程設(shè)計指導(dǎo)書，除離合器方面的設(shè)計題目外，再增加多個設(shè)計題目并變換參數(shù)來豐富設(shè)計內(nèi)容。同時鼓勵學(xué)生根據(jù)興趣、結(jié)合國內(nèi)汽車設(shè)計大賽自選題目，保證學(xué)生獨(dú)立完成課程設(shè)計。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)計軟件，能進(jìn)行汽車總成部件的輔助設(shè)計，從而進(jìn)一步加深學(xué)生對汽車整車設(shè)計、零部件設(shè)計方法等理論知識的理解，更好地與企業(yè)生產(chǎn)實際結(jié)合，為學(xué)生增強(qiáng)就業(yè)競爭力服務(wù)。

2.充分利用師生創(chuàng)新項目等實踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)化學(xué)生動手能力。為激發(fā)車輛專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵學(xué)生提高實踐技能，教研室特開展了每周一天的實驗室開放日活動解答學(xué)生疑問，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)下自由研究各實驗臺架設(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”，教師根據(jù)自己主持參與的國家基金、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，學(xué)院單獨(dú)設(shè)有師生科技創(chuàng)新項目，給予經(jīng)費(fèi)支持，為學(xué)生創(chuàng)新活動提供更大的平臺。教師指導(dǎo)學(xué)生參與國內(nèi)汽車設(shè)計類大賽、挑戰(zhàn)杯大賽等多項創(chuàng)新設(shè)計競賽，其中指導(dǎo)學(xué)生參加了“汽車節(jié)能設(shè)計大賽”，在國內(nèi)外幾十個代表隊的激烈爭奪中，位列全國農(nóng)業(yè)院校第三名和第一名的好成績。未來將指導(dǎo)學(xué)生參與中國大學(xué)生方程式汽車大賽，加強(qiáng)汽車設(shè)計理論的應(yīng)用，對學(xué)生進(jìn)行一次較全面的模擬設(shè)計訓(xùn)練，逐步提高學(xué)生汽車設(shè)計、汽車試驗的技能和理論研究水平。

畢業(yè)設(shè)計過程中，教研室教師進(jìn)行集體命題，設(shè)計題目盡量聯(lián)系生產(chǎn)實際，注重強(qiáng)化學(xué)生動手能力和實踐水平。積極拓展學(xué)校與企業(yè)之間、學(xué)校與科研單位、設(shè)計單位之間的合作，重視生產(chǎn)實習(xí)，積極完善實習(xí)基地建設(shè)，擴(kuò)寬實踐教學(xué)平臺。教研室逐步完善實踐教學(xué)條件，充實實踐教學(xué)隊伍。重點(diǎn)開發(fā)利用現(xiàn)有的設(shè)備資源，將實驗設(shè)備的功能最大限度發(fā)揮出來，提高設(shè)備的利用率，加強(qiáng)試驗設(shè)備的維護(hù)管理。同時不斷提高教師實踐教學(xué)水平，定期對教師進(jìn)行培訓(xùn)和考核，不斷提高他們的業(yè)務(wù)水平，保證本科實踐教學(xué)質(zhì)量。

三、結(jié)束語

通過改革傳統(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)計課堂教學(xué)效果。同時強(qiáng)化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，充分利用汽車設(shè)計課程設(shè)計，引入三維設(shè)計方法補(bǔ)充課堂教學(xué)，充分利用實驗室開放日、學(xué)生科技創(chuàng)新協(xié)會活動、師生創(chuàng)新項目、國內(nèi)汽車創(chuàng)新設(shè)計競賽、畢業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)等實踐環(huán)節(jié)，調(diào)動學(xué)生互動參與，從而強(qiáng)化了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識。

以上教學(xué)改革和實踐探索，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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