基于3D打印技術汽車底盤構造與維修課程教學改革探究

摘 要：汽車底盤構造與維修是高職院校汽車專業的一門核心課程，其掌握程度直接影響后續多門汽車專業課程的學習。本文依托3D打印技術成本低、可個性化創意制作的特點，對汽車底盤構造與維修課程教學策略及教學過程進行了重新設計，有效地調動學生學習積極性、挖掘學生創造力，以求達到優化課程教學效果的目的。

關鍵詞：3D打印 汽車底盤構造與維修 教學改革

Research on the teaching reform of automobile chassis construction and maintenance course based on 3D printing technology

He Jun

Abstract：Automobile chassis structure and maintenance is a core course of Automobile Specialty in higher vocational colleges， and its mastery directly affects the learning of many subsequent automobile specialty courses. Based on the characteristics of low cost and personalized creative production of 3D printing technology， this paper redesigns the teaching strategy and teaching process of automobile chassis structure and maintenance course， so as to effectively mobilize students' learning enthusiasm and tap students' creativity， so as to optimize the teaching effect of the course.

Key words：3D printing; Automobile chassis structure and maintenance; reform in education

1 引言

2019年，國務院發布了《國家職業教育改革實施方案》，提出了“三教”（教師、教材、教法）改革的任務。其中“教法”的改革要以“行動導向教學法”為主，在真實或仿真的環境中進行教學，實現“做中學、學中做、邊做邊學、邊學邊做”[1]。

但近年，隨著我國汽車保有量及汽車后市場崗位數量的不斷增加，汽車專業學生數量迎來了爆發式增長，各高職院校均面臨著任課教師少、實訓設備不足等問題。汽車底盤課程教學更多是依托PPT展示來完成，導致學生學習效率低下、思維開發不足、產研能力低下，教學效果難言滿意。3D打印技術以其成本低、可個性化創意設計制作的特點，能有效解決實訓設備不足、缺乏真實或仿真教學環境等問題，為汽車教學改革發展提供了新的路徑。

2 教學分析

2.1 課程性質

《汽車底盤構造與維修》是高職院校汽車專業學生接觸的第一門專業核心課程，是學習后續專業課程的重要基礎。該課程以底盤結構的基本理論為基礎，融合底盤四大系統的基本知識和維修工藝，培養學生掌握汽車底盤各構件組成及工作原理，具備初步分析、判斷、排除汽車底盤常見故障的能力，為后續《汽車檢測診斷技術》《汽車維護保養》等課程學習打下堅實基礎。

2.2 課程內容分析

我院教師在授課過程通常選擇自主編寫的《汽車底盤構造與維修》校本教材，該教材由北京理工大學出版社出版，該課程教學內容主要是汽車傳動系統、行駛系統、轉向體統及制動系統各構件的結構組成、工作原理以及常見故障排除等內容[2]。四大系統中各構件的運動過程相對復雜，學生想要徹底掌握，需要學生具備一定的機械、液壓及電氣控制等基礎知識，同時需要教師借助實物對知識點進行生動講授。

2.3 學情分析

《汽車底盤構造與維修》的授課對象為大二學生，他們之中大部分已經或者正在考取駕照，駕照考取過程離合器、變速器等構件的操作經驗都為《汽車底盤構造與維修》課程的開展打下了一定基礎。但他們對底盤知識的了解也緊緊停留在這些功能性表面，對各構件的實際實現過程是不明白的，他們渴望對各構件有更深層次的了解，并希望通過課程的學習對汽車底盤一些常見故障現象能夠自我分析及排除。同時，他們理論基礎相對薄弱，并不喜歡教師只是照著課本為他們傳授技能知識。正是處于這種似懂非懂的狀態，以及對知識的渴望，能很好的激發學生學好該門課程的決心。

2.4 教學目標

《汽車底盤構造與維修》課程的教學目標是使學生對汽車底盤四大系統各構件的組成、性能、工作原理進行全面了解及掌握，對底盤常見故障現象具備初步分析及排除的能力。同時培養學生良好職業素養、以及團隊協作能力，培養自主學習、歸納、發現問題及解決問題的能力，對知識點能夠做到“一理通，百里用”，為日后成為該領域能手打下好的基礎。

2.5 教學重點與難點

汽車底盤傳動系統、行駛系統、轉向系統及制動系統各構件的結構組成及工作原理是本門課程的教學重點，汽車四大系統的各種故障現象分析與排除是本門課程的難點[3]。

3 教學策略

課程教學依托3D打印技術成本低、質量輕、可個性化制作特點，對底盤構件進行教具設計制作，采用學生為主體、教師為主導的教學模式，按照課前預習、課中導學、課后拓展的形式組織教學[4]。

4 教學過程

4.1 課前準備

4.1.1 教師課前準備

教師根據教學內容，率先通過3D打印技術對教學結構零件進行打印制作，并將零件提前發給學生，要求學生按照“學習通”發布的課前學習內容，對課堂知識點進行預習并將模型進行裝配仿真。同時教師還需準備相應教案及多媒體資料，對學生可能遇到的疑點、難點做好講解準備。教師課前還需提前準備好實訓室相關實物及拆裝、檢測工具。

4.1.2 學生課前任務

學生通過“學習通”平臺接收教師所發布內容進行預習，并根據學習內容對打印零件進行裝配運轉，學生在動手中初步領會相關知識點，并對預習過程的疑點、難點問題進行記錄，同時與其他同學進行討論分析，為高質量上好課程打下堅實基礎。

4.1.3 學生分組

由于3D打印技術成本低，可批量制作教學模型，很好的解決了實訓室設備不足問題，可將學生8人為一組進行討論學習，避免小組人員數量過多，有些學生濫竽充數，影響學習效果。

4.2 課堂教學

4.2.1 情景導入

教師有意識的將思政元素融入課程，通過講解一段與與課程相關的新思想新政策，國家榜樣、工匠精神，社會新聞現象等內容引出本次課程的教學內容，學生很容易通過生活實例進入學習情境，極大提高學習興趣。同時通過老師的講解，同學能逐步學到一些關于汽車安全常識及解決實際問題的方法。

4.2.2 難點分析

課前，同學對課程內容進行了課前預習，對學習要點進行了小組討論，并對模型進行了裝配仿真，對課本各結構原理有了一定掌握。按照分組情況，每組學生選取一名代表對裝配模型邊運動仿真邊講解其工作原理，并提出小組學習過程中所遇到的疑點、難點。授課教師對各小組學習過程所遇到的重點、難點問題進行歸納，通過圖片展示、PPT演示等方式進行有針對性的講解。教師在對各難點講解完成后，指定學生回答指定問題，并對正確回答問題學生進行加分，在檢驗學生知識點掌握情況的同時，幫助學生建立積極參與活動的信心。

4.2.3 實物拆裝檢測

通過3D打印模型的裝配及運動仿真，學生已經對汽車構件組成及工作原理有了好的掌握。在此基礎上再進入汽車底盤構造實訓室，按照實訓指導書要求，在實訓教師指導下對構件有針對性性地進行拆裝檢測，能在有限的時間里，讓實訓學習效果達到最優化。

4.2.4 總結評比

課堂最后，教師需對課程學習內容、教學效果進行總結、分析。同時對學生學習效果進行評價打分，分數由小組互評成績、教師點評成績及拆裝實訓成績3部分組成，占比分別為20%、40%及40%，培養學生競爭意識、團隊協作意識以及養成歸納總結的習慣[3]。

4.3 課后拓展

學生畢業后從事汽車修理行業，想要成為行業里的能人，不僅需要擁有的扎實的理論基礎，還需學會“妙用原理”，對一些故障現象修理能舉一反三，做到一里通百里用。故在課后，布置一些課堂相關的實車故障現象，要求學生在課后自行查閱相關資料進行診斷并進行故障排除，很好的培養了學生運用知識及實際動手的能力。同時在對那些課程知識掌握好的學生，積極鼓勵他們可對汽車構件進行大膽創意設計、改裝，并依托3D打印平臺進行前期驗證，從而深度挖掘學生工程實踐及創新能力。

5 小結

為切實解決汽車專業學生數量多、實訓設備少、學生學習興趣低下，思維開發不足、產研能力低下問題，提出了基于3D打印技術《汽車底盤構造與維修》課程的教學設計與實施方法：課前通過3D打印模型裝配仿真學生提前探索知識要點并激發學習興趣;課中教師運用多媒體技術、實訓室實物拆裝檢測等手段解決課程重點、難點;課后布置實車檢修任務，培養學生運用知識能力，并依托3D打印平臺鼓勵學生將創意思維付諸實踐，充分挖掘工程實踐及創新能力。

貴州省教育廳職業教育科研項目（項目編號：GZZJ-Q2020015）：3D打印技術在汽車專業教學中的實踐研究。

參考文獻：

[1]李忠華.“三教”改革的三個核心問題[N].中國建設報，2020-04-08.

[2]何君，顏圣耘.汽車底盤構造與維修[M].第1版.北京：北京理工大學出版社，2020.

[3]魯磊.信息化背景下汽車底盤構造與維修課程教學改革探究[J].時代汽車，2020（14）：60-61.

[4]陸昌年.《汽車保養與維護》信息化教學改革研究[J].時代汽車，2019（14）：61-62.