面向?qū)嵺`應(yīng)用的“汽車設(shè)計”課程的教學(xué)探討

張凱 焦洪宇 胡順安

摘要：“汽車設(shè)計”課程是車輛工程專業(yè)的核心課程。汽車開發(fā)技術(shù)快速發(fā)展促使汽車設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段進行相應(yīng)的變化，以適應(yīng)社會對畢業(yè)生的需求。以實踐應(yīng)用要求對“汽車設(shè)計”課程教學(xué)進行新的教學(xué)探討，通過形象化的理論教學(xué)、案例教學(xué)、項目研討、互聯(lián)網(wǎng)信息平臺等教學(xué)改革嘗試，能更好的掌握設(shè)計基礎(chǔ)理論，較好運用汽車設(shè)計方法完成汽車零部件的設(shè)計任務(wù)。

關(guān)鍵詞：“汽車設(shè)計”；教學(xué)方法；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）08-0207-02

一、“汽車設(shè)計”課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.偏重于理論，效果不理想。應(yīng)用型本科院校主要培養(yǎng)應(yīng)用型人才，相對于研究型人才，應(yīng)用型人才對基礎(chǔ)理論性的課程知識理解和掌握的深度和廣度相對來說較弱?！捌囋O(shè)計”課程是理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械原理等基礎(chǔ)理論課程的后續(xù)課程，是對功能機構(gòu)的運動原理和復(fù)雜公式的具體應(yīng)用的課程，所以偏重系統(tǒng)理論性課程的教學(xué)過程中的教學(xué)現(xiàn)狀是學(xué)生接受理解能力不理想，學(xué)習(xí)興趣不足，掌握的知識深度不夠。

2.缺乏有效實踐過程。該課程的綜合實踐性很強，往往側(cè)重于理論能力培養(yǎng)教學(xué)，實踐環(huán)節(jié)相對滯后。通常所進行的實踐內(nèi)容是某總成結(jié)構(gòu)的計算，將總成參數(shù)布置給學(xué)生，套用相關(guān)流程和公式，完成了實踐過程的計算環(huán)節(jié)。在這個環(huán)節(jié)中，由于參考套用的環(huán)節(jié)比較多，沒有進行過多的思考，學(xué)生只是將不同的參數(shù)代入相應(yīng)公式得出結(jié)果，沒有親自查找機械設(shè)計手冊來確定每一個系數(shù)，沒有進行相關(guān)實踐環(huán)節(jié)的深入思考，計算實踐環(huán)節(jié)缺乏真正意義的實踐訓(xùn)練。

3.總成零部件工程圖過于簡單，工程圖繪制實踐環(huán)節(jié)質(zhì)量不高。由于對機械制圖、公差配合等課程的知識掌握不實，在視圖繪制時，三視圖位置擺放不合理，剖面圖和剖視圖等視圖表示不清晰，視圖上的尺寸基準(zhǔn)及公差配合標(biāo)注不全，甚至沒有。汽車零部件的工程圖不規(guī)范、與實際零部件的工程圖要求差距大，不能指導(dǎo)實際零部件的生產(chǎn)制造。

4.不能同步適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)開發(fā)條件變化和新的設(shè)計方法。目前，汽車設(shè)計課程的教學(xué)還停留在“理論+實踐”的教學(xué)模式，而行業(yè)的仿型設(shè)計、逆向設(shè)計等相應(yīng)的設(shè)計手段和方法都超前于教學(xué)；汽車產(chǎn)品或汽車總成零部件在優(yōu)化設(shè)計過程中需要進行大量的計算和對比分析，這光靠簡單的公式計算是做不來的，而需要借助于計算機應(yīng)用Matlab、Ansys等專業(yè)軟件來完成。結(jié)構(gòu)設(shè)計也使用CATIA、Pro/E等三維設(shè)計軟件，在結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，進行剛度、強度、性能等的分析，初步的給出產(chǎn)品設(shè)計成功與否的結(jié)論。

二、汽車設(shè)計教學(xué)改革方法

1.簡單、形象化的理論方式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。課程涉及材料、設(shè)計、工藝等綜合性知識內(nèi)容，在教學(xué)過程中將復(fù)雜理論公式簡單化，避免產(chǎn)生對理論知識不理解，造成枯燥乏味的態(tài)度。將復(fù)雜公式簡單化，不進行系數(shù)和影響因子的擴展，公式的實際應(yīng)用、影響因數(shù)和其他系數(shù)的選取放在實踐性的案例教學(xué)中去。由于“汽車設(shè)計”課程中的總成和零配件有自己的顯著特征，在課堂上將理論與實物相結(jié)合，不要求硬背下理論公式，只需理解如何使用。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度校核計算時，能夠查找相應(yīng)的公式使用即可，從簡入深，培養(yǎng)學(xué)生的積極性。

2.案例教學(xué)法體現(xiàn)在如何將理論具體應(yīng)用到實例中，掌握理論應(yīng)用到實踐的過程。在案例教學(xué)中，通過問題設(shè)置，使學(xué)生主動參與，調(diào)動學(xué)生的思維。案例教學(xué)法通常在總成章節(jié)講授教學(xué)結(jié)束時，設(shè)計一個案例，即對整個總成設(shè)計所進行的模擬實踐過程。案例教學(xué)的實質(zhì)是體現(xiàn)教師為主的教學(xué)方式，是將理論應(yīng)用到實際開發(fā)產(chǎn)品中的過程演示。在案例教學(xué)過程中，設(shè)計案例是關(guān)鍵。案例的設(shè)計要求具有教學(xué)和實踐雙重特征，案例教學(xué)設(shè)計既符合教學(xué)特征，又能真實再現(xiàn)實際開發(fā)過程?？偝闪悴考拇笮∫赃m中為佳，不能將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的和特別簡單的作為案例。過于簡單，知識點不多，需要解決的問題較少，也不深入；過于復(fù)雜，不能在有限的時間內(nèi)完成。將實際設(shè)計時需要注意的問題和要確定的參數(shù)以問題的方式提出來，作為學(xué)生思考的內(nèi)容。學(xué)生只有正確解答所提出的問題才能夠進行下一個環(huán)節(jié)。如果提出的問題是有難度的，就要在教師的提示和引導(dǎo)下完成。通過案例設(shè)計—解決問題—完成案例設(shè)計的過程實現(xiàn)教師和學(xué)生知識和實踐的交流。

3.項目研討式教學(xué)法。項目研討式教學(xué)法其實是將企業(yè)實際開發(fā)汽車產(chǎn)品過程再現(xiàn)為案例的一種教學(xué)方法。項目的案例以汽車零部件總成開發(fā)設(shè)計為主，也可以為機電產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)。這種教學(xué)模式主要是以小組形式展開的，最終以一個總成作業(yè)的形式完成，提交的設(shè)計產(chǎn)品必須滿足企業(yè)設(shè)計生產(chǎn)的要求。設(shè)計項目案例，是將企業(yè)的設(shè)計任務(wù)書轉(zhuǎn)化為設(shè)計產(chǎn)品的尺寸規(guī)格、性能參數(shù)、質(zhì)量等要求作為已知條件和約束條件提供給小組學(xué)生。學(xué)生根據(jù)要求進行總體結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計總成草圖，從總裝配圖中拆分設(shè)計零部件，最后完成工程圖的設(shè)計。

項目分配給小組學(xué)生后，教師以項目開發(fā)小組成員參與項目開發(fā)討論，首先制訂開發(fā)實施計劃，分配個人承擔(dān)的零部件設(shè)計任務(wù)；然后開始討論結(jié)構(gòu)形式的選擇，項目產(chǎn)品的參數(shù)設(shè)定，在參數(shù)設(shè)定時，討論的最多，通過幾個不同參數(shù)的計算或者經(jīng)驗選擇哪個相對性能好些，然后相應(yīng)的尺寸參數(shù)也就確定下來了；再次是進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，總成裝配，完成產(chǎn)品的三維設(shè)計；最后是進行模擬運動校核、強度分析等。最終提交完整的項目開發(fā)的設(shè)計產(chǎn)品。

項目研討式教學(xué)法存在某一個項目的全部不能都參與的局限性，只能以小組形式完成項目的不同環(huán)節(jié)的開發(fā)任務(wù)，所以在設(shè)計項目研討內(nèi)容時難度較大，但是最接近于企業(yè)產(chǎn)品的實際開發(fā)流程，是提高學(xué)生汽車設(shè)計能力的有效實踐教學(xué)方式。

4.利用互聯(lián)網(wǎng)信息平臺。互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)發(fā)展了高等教育的教學(xué)模式，豐富了教學(xué)知識內(nèi)容，獲取知識的時間靈活方便。學(xué)校創(chuàng)建了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)課程，發(fā)展了網(wǎng)絡(luò)教育模式?！镀囋O(shè)計》是一門網(wǎng)絡(luò)課程，包括教學(xué)大綱、課程簡介、PPT、課程教案、作業(yè)、交流、討論板、Web連接等欄目內(nèi)容，將汽車設(shè)計的理論知識和實踐案例建設(shè)到《汽車設(shè)計》網(wǎng)絡(luò)平臺課程上，通過互聯(lián)網(wǎng)進行教學(xué)，在交流區(qū)和討論版進行交流和討論，充分發(fā)揮學(xué)生的思維，激發(fā)興趣，調(diào)動積極性。

三、教學(xué)改革案例

在“汽車設(shè)計”課程進行的教學(xué)改革過程中，采取了以上幾種教學(xué)模式，根據(jù)教學(xué)大綱進行教學(xué)案例設(shè)計，完成了教學(xué)任務(wù)，達到了教學(xué)效果。圖1是項目研討式的教學(xué)案例成果示圖。圖1a是航空座椅座盆調(diào)角機構(gòu)爆炸圖，圖1b是座椅腳托組成三維實圖，從圖中標(biāo)示出零部件的序號可知，結(jié)構(gòu)體的每一個零件都應(yīng)該表示出來，需要進行應(yīng)力校核的也應(yīng)該進行模擬仿真分析，完全按照行業(yè)要求來進行產(chǎn)品開發(fā)，將企業(yè)的開發(fā)流程設(shè)計到項目研討式教學(xué)中，很好的提升了學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。

四、結(jié)語

通過以上理論與實踐教學(xué)方式的改革探討，改變“汽車設(shè)計”課程傳統(tǒng)的課堂教學(xué)形式，增加實踐性教學(xué)和啟發(fā)性教學(xué)環(huán)節(jié)，提升學(xué)生的實踐性能力。實踐需求教學(xué)是培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才的重要環(huán)節(jié)，也是應(yīng)用型本科教學(xué)注重的主要部分。結(jié)合行業(yè)科技的發(fā)展，探索“汽車設(shè)計”課程教學(xué)改革應(yīng)結(jié)合社會需求的發(fā)展，培養(yǎng)和提高工程實踐應(yīng)用能力，培養(yǎng)出行業(yè)需求的實踐型人才。

參考文獻：

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