面向現代汽車開發的汽車設計課程教學改革與實踐

摘 要 本文結合汽車設計課程的特點和問題，提出了汽車全流程設計的內容教學、課外大作業布置和研討式教學的教學改革措施，并進行了實踐。該項改革在增強學生能力、提高教學和人才培養質量方面取得了較好的效果。

關鍵詞 汽車設計 教學 改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

1 課程特點及問題

汽車設計是我校車輛工程專業的一門重要專業課，在專業教學體系中占有重要的地位，課程目的是培養學生掌握汽車總體設計的基本步驟，掌握汽車底盤主要總成離合器、機械式變速器、萬向節、傳動軸、驅動橋、懸架、轉向系和制動系等的設計方法，在滿足汽車性能的要求下，熟練掌握汽車部件結構方案分析主要參數的確定原則，主要零件的強度計算及其載荷的確定等；通過課程學習，了解基本的汽車設計方法和步驟，基本具備分析和解決該領域問題的能力。①

圖1 現代汽車零部件設計開發流程

現代汽車的設計越來越傾向于高性能、輕量化、高品質方向發展，系統的汽車零部件設計開發流程如圖1所示。基本設計和強度剛度校核是汽車初步設計的關鍵步驟，產品優化是汽車設計的核心和關鍵，掌握樣件試制、結構試驗和性能試驗的技術是目前汽車行業對緊迫需求人才的知識要求。而目前現有的課程教學對汽車設計主要涉及的主要總成或者零部件基本參數選擇和校核，以及對零部件優化、試制和試驗部分很少涉及，無法滿足汽車行業對人才培養的要求。因此僅僅參照教材授課，學生不能系統了解汽車零部件設計的全流程，②難以意識到本課程的重要性，無法了解汽車設計的先進技術發展和將來的職業規劃，從而失去學習興趣。

同時學生對本課程的掌握需要有總體設計工程師的視野和很強的實踐能力。針對每一個汽車總成的設計，都需要全局的認識和具備整體設計觀，才能將課程講解的汽車設計方法和步驟融合到將來的工作當中。雖然在理論教學后會安排相應的課程設計，但是由于網絡和信息技術的發展，課程設計出現了一些難以避免的形式主義問題。③因此在理論課堂教學中，有必要有意識地引導學生在學習過程中培養全局設計意識和高度，通過發揮學生的創造性來不斷訓練學生的總體意識。

另外本課程涉及大學基礎課程、專業基礎課和專業課，知識體系十分豐富，④僅僅依賴最后的試卷測試并不能真正培養學生的認知能力和解決工程問題的能力。因此在理論課堂教學中，有必要實時培養學生對知識的綜合應用能力。

因此根據課程的特點，圍繞汽車行業對人才實際需求和對人才培養的質量要求，探索研究構建新的教學方法和教學環境，提高了課程的教學質量，提升了學生的認知能力和解決問題的能力，真正掌握系統的汽車設計方法和技術。

2 教學改革

2.1 汽車全流程設計的內容教學

以培養學生的現代汽車設計開發的系統能力為導向，緊密結合汽車產業的發展動態和企業需求，在初步設計和校核部分進行課堂教學后，適當講解貫穿汽車總成零部件設計開發的全過程，包括初步設計后的計算機優化技術、樣件試制以及性能試驗，建立學生的總體設計意識，掌握汽車總成零部件設計的方法和步驟。在這一過程中，學生可以及時了解現代汽車設計的先進技術發展和同時為將來的職業進行規劃，提升學習的興趣。

對這一過程，老師需要調研、收集和整理汽車產業中各個重要總成的設計開發過程和各個設計階段的技術要求；研究區分適合在本科教學中增加的技術內容和適合在職業生涯中培訓的技術內容；在課堂教學中合理添加介紹性和擴展性的設計技術。

2.2 課外大作業的布置

課后作業是強化學生熟練掌握課程基本知識及知識擴展的一個基本教學要素，是教師對教學工作考核的一個重要內容，是汽車設計課程教學的一個不可缺少的環節。⑤本課程教學改革是在完成各個總成設計結束之后，以10個人為1組，布置一個大作業（課外項目）。要求每個同學在課程結束前必須完成一項大作業。比如離合器設計，要求每個人用不同的方法根據教授的內容編制一個離合器設計軟件，編程語言自選，可以是MATLAB /VB/VC/Excel/Fortran等。要求每個同學使用的軟件或者方法不能相同。小組內的同學需要相互幫助和指導。這樣通過合理布置課外大作業，避免抄襲，并充分發揮學生的創造性和積極性，使得學生能夠在理論課程教學部分融會貫通所學知識，真正培養學生的運用知識和解決問題的能力。⑥

2.3 研討式課堂教學

大班教學以組為單位時，學生完成所布置的課外大作業可能會存在顧此失彼的問題。即單個小組只完成某一個大作業，而失去對其他零部件總成（另一個大作業）所教授知識的訓練機會。因此在課堂教學部分利用部分時間，由同學主持，各個小組相互講解介紹各章的設計技術和原理，使得其他小組有機會詳細了解各個總成的設計技術。用研討式教學法能提高學生的學習興趣，引導學生積極思考，培養學生的創新意識；同時各個小組成員對不理解的內容能夠及時溝通和交流。

3 實踐與效果

3.1 教學實踐

根據教學改革的內容，已在2屆車輛工程專業本科生中進行了嘗試性實踐，具體如下：首先給學生闡明本門課程學習特點和將要采用的教學手段、授課方式和成績評定方法，同時讓學生自由組合形成小組，選擇相應的零部件總成設計大作業和完成的時間節點， 讓學生有心理準備；在每個總成設計后，用2小節課的時間補充現代汽車設計的優化、試制和試驗內容，使得學生能夠充分了解零部件總成設計全流程和全新技術；在期中后，每周安排一小節課時間，讓各個小組主持講解，研討各大零部件總成設計的軟件設計和問題，充分發揮學生的創造性和自主性，最后由老師進行點評和成績評定。通過此過程，可以充分訓練和展示學生的才能。對于不善表達的學生，也是一次非常好的鍛煉機會。最終成績評定按照大作業成績占40%，期終考試成績占50%，課堂學習占10%進行核定。

3.2 教學效果

通過探索性實踐，本課程取得了良好的教學效果，學校和學院的督導團聽課后都給予了很高的評價，網上的學生教學質量評價成績超過95分。課堂授課由于有學生參與，活躍了課堂氛圍，提高了學生上課的興趣和主動性，掌握了零部件總成設計的全流程，同時鍛煉了同學的軟件編程能力。對學生綜合素質與能力的提高有著顯著的作用。

注釋

① 王望予.汽車設計[M].北京：機械工業出版社，2010.

②④葉明.汽車設計課程教學改革初探.中國校外教育，2010.2：60.

③ 康元春.基于能力培養的《汽車設計》課程設計教學研究與改革.科技信息，2011.14：111.

⑤ 孫躍東，周萍，張振東，等.汽車設計課程教學的研究和創新.江蘇科技信息，2012.9：51-53.

⑥ 鄭泉，陳黎卿.《汽車設計》課程教學改革的探索與實踐.價值工程，2010.13：219-220.