面向實踐應用的“汽車設計”課程的教學探討

張凱 焦洪宇 胡順安

摘要：“汽車設計”課程是車輛工程專業的核心課程。汽車開發技術快速發展促使汽車設計課程的教學內容、教學方法和教學手段進行相應的變化，以適應社會對畢業生的需求。以實踐應用要求對“汽車設計”課程教學進行新的教學探討，通過形象化的理論教學、案例教學、項目研討、互聯網信息平臺等教學改革嘗試，能更好的掌握設計基礎理論，較好運用汽車設計方法完成汽車零部件的設計任務。

關鍵詞：“汽車設計”；教學方法；教學改革

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

一、“汽車設計”課程教學現狀

1.偏重于理論，效果不理想。應用型本科院校主要培養應用型人才，相對于研究型人才，應用型人才對基礎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。“汽車設計”課程是理論力學、材料力學、機械原理等基礎理論課程的后續課程，是對功能機構的運動原理和復雜公式的具體應用的課程，所以偏重系統理論性課程的教學過程中的教學現狀是學生接受理解能力不理想，學習興趣不足，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，往往側重于理論能力培養教學，實踐環節相對滯后。通常所進行的實踐內容是某總成結構的計算，將總成參數布置給學生，套用相關流程和公式，完成了實踐過程的計算環節。在這個環節中，由于參考套用的環節比較多，沒有進行過多的思考，學生只是將不同的參數代入相應公式得出結果，沒有親自查找機械設計手冊來確定每一個系數，沒有進行相關實踐環節的深入思考，計算實踐環節缺乏真正意義的實踐訓練。

3.總成零部件工程圖過于簡單，工程圖繪制實踐環節質量不高。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，視圖上的尺寸基準及公差配合標注不全，甚至沒有。汽車零部件的工程圖不規范、與實際零部件的工程圖要求差距大，不能指導實際零部件的生產制造。

4.不能同步適應現代企業開發條件變化和新的設計方法。目前，汽車設計課程的教學還停留在“理論+實踐”的教學模式，而行業的仿型設計、逆向設計等相應的設計手段和方法都超前于教學；汽車產品或汽車總成零部件在優化設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用Matlab、Ansys等專業軟件來完成。結構設計也使用CATIA、Pro/E等三維設計軟件，在結構設計完成后，進行剛度、強度、性能等的分析，初步的給出產品設計成功與否的結論。

二、汽車設計教學改革方法

1.簡單、形象化的理論方式提高了學生的學習積極性。課程涉及材料、設計、工藝等綜合性知識內容，在教學過程中將復雜理論公式簡單化，避免產生對理論知識不理解，造成枯燥乏味的態度。將復雜公式簡單化，不進行系數和影響因子的擴展，公式的實際應用、影響因數和其他系數的選取放在實踐性的案例教學中去。由于“汽車設計”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合，不要求硬背下理論公式，只需理解如何使用。在進行結構設計和強度校核計算時，能夠查找相應的公式使用即可，從簡入深，培養學生的積極性。

2.案例教學法體現在如何將理論具體應用到實例中，掌握理論應用到實踐的過程。在案例教學中，通過問題設置，使學生主動參與，調動學生的思維。案例教學法通常在總成章節講授教學結束時，設計一個案例，即對整個總成設計所進行的模擬實踐過程。案例教學的實質是體現教師為主的教學方式，是將理論應用到實際開發產品中的過程演示。在案例教學過程中，設計案例是關鍵。案例的設計要求具有教學和實踐雙重特征，案例教學設計既符合教學特征，又能真實再現實際開發過程。總成零部件的大小以適中為佳，不能將結構復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；過于復雜，不能在有限的時間內完成。將實際設計時需要注意的問題和要確定的參數以問題的方式提出來，作為學生思考的內容。學生只有正確解答所提出的問題才能夠進行下一個環節。如果提出的問題是有難度的，就要在教師的提示和引導下完成。通過案例設計—解決問題—完成案例設計的過程實現教師和學生知識和實踐的交流。

3.項目研討式教學法。項目研討式教學法其實是將企業實際開發汽車產品過程再現為案例的一種教學方法。項目的案例以汽車零部件總成開發設計為主，也可以為機電產品的設計開發。這種教學模式主要是以小組形式展開的，最終以一個總成作業的形式完成，提交的設計產品必須滿足企業設計生產的要求。設計項目案例，是將企業的設計任務書轉化為設計產品的尺寸規格、性能參數、質量等要求作為已知條件和約束條件提供給小組學生。學生根據要求進行總體結構分析，設計總成草圖，從總裝配圖中拆分設計零部件，最后完成工程圖的設計。

項目分配給小組學生后，教師以項目開發小組成員參與項目開發討論，首先制訂開發實施計劃，分配個人承擔的零部件設計任務；然后開始討論結構形式的選擇，項目產品的參數設定，在參數設定時，討論的最多，通過幾個不同參數的計算或者經驗選擇哪個相對性能好些，然后相應的尺寸參數也就確定下來了；再次是進行結構設計，總成裝配，完成產品的三維設計；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的設計產品。

項目研討式教學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節的開發任務，所以在設計項目研討內容時難度較大，但是最接近于企業產品的實際開發流程，是提高學生汽車設計能力的有效實踐教學方式。

4.利用互聯網信息平臺。互聯網教學發展了高等教育的教學模式，豐富了教學知識內容，獲取知識的時間靈活方便。學校創建了網絡教學平臺，建設了網絡課程，發展了網絡教育模式。《汽車設計》是一門網絡課程，包括教學大綱、課程簡介、PPT、課程教案、作業、交流、討論板、Web連接等欄目內容，將汽車設計的理論知識和實踐案例建設到《汽車設計》網絡平臺課程上，通過互聯網進行教學，在交流區和討論版進行交流和討論，充分發揮學生的思維，激發興趣，調動積極性。

三、教學改革案例

在“汽車設計”課程進行的教學改革過程中，采取了以上幾種教學模式，根據教學大綱進行教學案例設計，完成了教學任務，達到了教學效果。圖1是項目研討式的教學案例成果示圖。圖1a是航空座椅座盆調角機構爆炸圖，圖1b是座椅腳托組成三維實圖，從圖中標示出零部件的序號可知，結構體的每一個零件都應該表示出來，需要進行應力校核的也應該進行模擬仿真分析，完全按照行業要求來進行產品開發，將企業的開發流程設計到項目研討式教學中，很好的提升了學生的實踐應用能力。

四、結語

通過以上理論與實踐教學方式的改革探討，改變“汽車設計”課程傳統的課堂教學形式，增加實踐性教學和啟發性教學環節，提升學生的實踐性能力。實踐需求教學是培養應用型技術人才的重要環節，也是應用型本科教學注重的主要部分。結合行業科技的發展，探索“汽車設計”課程教學改革應結合社會需求的發展，培養和提高工程實踐應用能力，培養出行業需求的實踐型人才。

參考文獻：

[1]雷治國，陳銘年.車輛工程專業“汽車設計”課程教學改革探索[J].福建教育學院學報，2017，（4）.

[2]喻厚宇，黃妙華，鐘紹華，朱祝英.汽車設計課程研討式教學方法研究[J].大學教育，2017，（5）.