基于數值仿真的汽車安全技術教學方法探討

摘 要 鑒于汽車安全技術課程在車輛工程領域的重要性以及學生普遍反映難學的特點，將數值仿真技術融入到教學方法中去，并開展本課程的新型教學方法研究與探索。實踐證明，在教學中實施數值模擬試驗，不但可以彌補課堂講授存在的單一性和抽象性兩方面不足，同時還增強了學生的學習能力和實踐能力。

關鍵詞 數值仿真 車輛工程 汽車安全技術 教學實踐

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Exploring of Teaching Method in Automotive Safety

Technology based on Numerical Simulation

LIU Xin[1]， WANG Zhe[2]， HU Lin[1]， WU Gang[1]

（[1]College of Automobile and Mechanical Engineering，

Changsha University of Science and Technology， Changsha， Hu'nan 410114；

[2]College of English， Changsha University of Science and Technology， Changsha， Hu'nan 410114）

Abstract Because of the importance of \"Automotive Safety Technology\" course in field of vehicle engineering and students generally reflect the characteristics of difficult to learn， this paper explores and studies a new teaching method for this course， which is integrated with the numerical simulation technology. The results of practice demonstrated that the proposed method can remedy the deficiency of the theoretic and abstractive features in teaching by using numerical simulation test. It also improved students' learning ability and practical ability.

Key words numerical simulation； vehicle engineering； automotive safety technology； teaching practice

0 引言

近年來隨著我國汽車工業飛速發展以及汽車的普及，培養特色鮮明的應用型人才已成為理工科院校發展的重要趨勢。①汽車安全技術作為車輛工程專業的專業選修課，涉及到機械、車輛工程、衛生醫學、交通運輸工程、法律、保險等多學科，具有很強的技術性和實踐性。在我國，由于高速公路建設和現代汽車工業的不斷發展等諸多因素，導致近年來汽車安全事故逐年上升，而且人們對汽車安全性能的關注程度比以前有很大的提高，這些因素都促使我們必須重視對汽車安全領域的教學和科學研究來促進汽車安全性的提高。

然而，目前很多本科院校在汽車安全技術的具體教學中，仍然普遍反映難教、難學的特點。從教師角度出發，汽車安全是一項極其復雜的系統工程，實車碰撞試驗是綜合評價汽車碰撞安全性能的最基本、最有效的方法。但是，實車碰撞試驗費用昂貴，周期較長，限于學校試驗條件，只能從理論上向學生講授，這樣就造成教學內容陳舊、方法單一、重理論輕實踐等現象。從學生角度出發，由于教學對象過于抽象、乘員約束系統比較復雜、工程性強但實踐機會較少，很難將汽車安全技術與工程實踐有機結合，學生反映教學效果欠佳。

本文針對汽車安全技術課程的重要性和教學特點，對課堂教學方式進行了探討，并將數值仿真技術融入到教學方法中去，其目的是充分激發學生思考、活躍課堂氣氛。教學實踐證明，基于數值仿真技術的教學方法，可以在課程中引導學生積極思考，促進教師與學生的互動，改善汽車安全技術教學中存在的重理論輕實踐的問題，更重要的是能加強學生的實踐能力、學習能力和創新能力。

1 改革課堂教學方式

汽車安全是一項極其復雜的系統工程， 教師需根據教學目標和教材的實際情況，從學生的知識基礎、心理特點和接受能力出發，以學生為主體，教師為主導，通過教學方法上的改革，②促使學生全面發展。

第一，強調實踐性。針對汽車安全技術教學，應采取課堂教學與數值仿真相結合的方式進行。課后學生上機演練課內所學內容，使學生逐漸熟悉掌握數值仿真技術在汽車安全方面的應用。第二，授課內容應加強針對性，突出教學重點，側重理論與實踐的有機結合，同時做到容量適當，遵照由簡到繁的原則完成教學。本課程可先向學生講授汽車安全技術的相關機理，然后在該理論基礎上以具體實例為目標，通過軟件建立的數值仿真模型，開展相關的仿真控制和數據處理，增強教學效果。第三，采用互動教學方式。授課期間應觀察學生的反應，采取設問、提問、反問等方式調動學生的學習熱情， 注意因材施教。③條件允許情況下，可在機房配備一臺多媒體投影機，教師邊用多媒體投影機講解，學生邊在自己的計算機上模仿，教學效果將會更佳。

2 基于數值仿真技術的汽車安全技術教學

本文針對汽車安全技術課程的重要性和教學特點，建立乘員和約束系統在不同沖擊載荷下的數值仿真模型，如圖1所示。利用碰撞過程中乘員的運動方式和約束系統的工作方式來闡述乘員的損傷機理以及需采用的乘員損傷評價指標。教師在課堂上通過仿真動畫引導學生進行思考，尋找乘員損傷模式，重點掌握此工況下需采用的人體損傷評價指標。

在授課過程中，教師應針對具體汽車碰撞實例和學生興趣，主動提供學生動手實踐的平臺，培養學生自主創新能力。整個教學過程應注重發揮學生潛能，培養學生自學能力，倡導學生進行創新思維。教師應把握好方向，引導學生，并對其設計方案、研究內容、技術路線等嚴格把關。通過這類實踐，學生有針對性地帶著問題深入進行理論學習，既培養了學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，又加強了學生自主創新、團隊協作的意識。

3 結論

在汽車安全技術課程教學過程中，通過實施數值模擬試驗教學方法，并嚴格貫徹學生為主體，教師為主導的教學思想，不但能引導學生進行積極思考和探索，使其加深對知識的理解，而且還能培養學生的學習能力和創新能力。實踐證明，將數值模擬技術引入汽車安全技術課程教學，激發了同學的學習興趣，開拓了同學的視野，課堂氣氛明顯得到改善。

論文資助項目：長沙理工大學教學改革研究項目（cn1 206）“汽車服務工程專業應用型人才培養目標和培養模式改革的研究”

注釋

① 吳曉義.基于應用型人才培養的“情境—達標”式教學模式探索[J].高教探索，2009.2：102-106.

② 聶曉根，范揚波.CAD/CAM教學方法改革及學生創新能力培養[J].理工高教研究，2007.26（3）：101-102.

③ 袁新芳，劉極峰.應用型本科CAD/ CAM課程教學改革之初探[J].江蘇技術師范學院學報，2004.10（2）：94-96.