汽車構造課程教學模式的改進思路探討

寧佐歸，張 彬，李光明，伏 軍，馬 儀

（邵陽學院機械與能源工程學院，湖南 邵陽 422004）

汽車的零部件很多，如構成汽車發動機的零件就有上千個，結構非常復雜。因此，汽車構造這門課程成為了車輛工程專業的基礎課程，讓學生掌握汽車的詳細結構，并為后續的課程學習打下基礎。同時，汽車構造課程還是培養學生車輛專業興趣愛好的重要載體，能夠極大地激發學生對汽車知識的探索，很好地培養學生積極主動學習自己所感興趣的專業知識，為之后從事汽車類相關工作打下堅實的基礎。

長期以來，汽車構造課程的主要教育手段是：通過課堂理論教學，介紹汽車的基本結構；然后通過汽車拆裝實習，培養學生的動手能力，并可進一步加強學生對汽車結構的認識和鞏固。這個教學過程不是同步進行的，并且由于課堂教學對汽車結構的描述比較抽象（只能通過相關圖片和動畫來描述汽車結構），所以學生在拆裝實習時，對之前的課堂教學內容會有所遺忘，最終造成教學效率的降低，除此之外，學生通過本課程的學習，并不能單獨地對汽車零部件進行三維設計和虛擬裝配，仍停留在認識結構的層面上，創新設計和思維能力缺乏，工程綜合能力和科學研究能力低下，無法適應社會對高層次大學生的需求。上述現狀表明，汽車構造課程在教與學方面的效率與其期望值之間存在一定距離，這門課程的教學模式可以進一步得到創新和優化，使學生通過本課程的學習，能讓自身的設計能力、對汽車結構的理解能力、實踐動手能力等綜合素質得到全面提高。

1 改進思路和意義

1.1 合理安排教學計劃使教學更具效率

汽車構造在車輛工程專業的整個專業體系中，起著承前啟后的作用，因此，在教學內容上，應與先修課程和后續課程做好合理的銜接，做到教學內容不重復，不脫節，能為后續課程打下堅實的基礎。將實踐教學與理論教學交叉進行，以提高教與學之間結合度和效率，對培養具有較強動手能力的實用型人才具有深遠的意義。

1.2 改革教學模式，提高學生的自主學習興趣，提高教學質量

汽車構造是一門理論與實踐結合性較強的課程，在現在的教學過程中強調的是知識的系統性與完整性，理論與實踐存在脫節現象，這就導致學生在學習的過程中覺得枯燥、乏味，從而失去了自主學習的興趣。在對教學進行改革時，建立“理論教學-實踐教學-虛擬教學”的教學模式，讓學生在感興趣和親身感知的結構案例中，從理論到實踐，認識汽車結構。在理論教學過程中先闡明汽車基本結構，再通過實踐教學，讓學生獨立拆裝汽車零部件，使學生全面了解和鞏固汽車各部件的結構和工作原理，在拆裝同時對汽車零部件結構進行測繪，并進行三維設計，最后在課堂上用虛擬教學工具（如Pro/E三維軟件）來演示汽車零部件的工作原理和結構裝配。通過改革教學方法與教學手段，給枯燥的內容以活力、給抽象的理論以形象，改變單一的書本式教學模式，調動學生的學習熱情和積極性，提高課程教學質量。

1.3 引入新的設計理念，提高學生的綜合素質

產學研結合是目前高校教學與科研的重要方向，企業往往重視的是產品的設計方法和產品的最終性能，所以高校能將新的設計理念引入到高校的教學當中，已顯得非常重要。

Top-down設計是一種新的設計思想，獨立于軟件工具。其實從某種角度講，無論使用什么CAD設計工具，其設計的過程都是Top-down設計的過程。然而，不同的CAD設計工具對于Top-down的支持是不一樣的。PTC公司Pro/Engineer軟件產品有一系列專門的設計工具和方法支持Top-down設計的過程。除了能夠支持實際的開發流程外，Pro/Engineer還提供了更加強大的功能。Pro/Engineer的Top-down設計方法通過參數可以傳遞設計意圖，利用Pro/Engineer基本的相關性的功能，使得設計意圖的變更可以自頂向下傳遞，直到最底層的零件和圖紙。從而使產品的修改性大大提高，修改的工作量也大大降低，同時還能保證各部件設計的一致性。透過PTC公司的設計數據管理平臺PDMLINK軟件的支持，使得設計項目組能夠實時的協同設計，設計的變更無縫地傳遞到每一個設計者，使得所有設計者操作的是同一套產品數據，極大地促進了設計溝通，保證整個項目組能夠協同、快速完成產品開發。

通過引入Top-down設計理念，并把傳統教學方法和現代教學方法有機的結合起來，把這些教學方法與教學手段運用到這門課程的理論教學和實踐教學中去，提高教學質量和加強學生綜合素質能力的培養，培養出合格的應用型人才。

2 改進內容和方案

汽車構造是車輛工程專業一門重要的學科基礎課，它所研究的對象具有實用性、普遍性，在課程設置中具有關鍵性地位，為學生能在在今后的汽車設計、汽車維修、汽車服務等打下基礎。本文以“課程理論與實踐相結合，虛擬教學作為輔助，新的設計理念引入課堂”的方式改革汽車構造課程的教學模式。

2.1 教學前的準備

理論教學前，應秉著“理論教學-實踐教學-虛擬教學”的教學模式理念，應準備好虛擬多媒體教室和汽車實訓室。虛擬多媒體教室為虛擬拆裝和三維設計裝配相融合的多媒體教室，教室包含多媒體教學設備、黑板、電腦等，可以進行理論教學和虛擬教學。汽車實訓室則包含汽車發動機、汽車底盤和整車，可以進行實踐教學，如汽車拆裝。

在本課程教學的第一次課，專業教師需在實訓室給學生講解汽車的基本結構、主要零部件的工作原理和目前汽車的主流技術，讓學生對汽車有個整體的認識，為后續學習打下基礎。

2.2 教學內容的更新

汽車新技術的出現，使得汽車構造的課程內容也發生變化，如新版的汽車構造教材刪除了化油器和柴油機調速器部分的內容，強化了汽油和柴油的電控噴射內容，增加了缸內直噴技術、雙離合技術內容，增補了可變配氣定時、電動轉向助力器、驅動防滑轉系統、汽車電子導航系統等。這就需要教師對課程內容和教學課件進行及時更新，且在講授的時候，也不能按照參考教材內容按部就班去進行。課堂中要能把握整車構造的結構主線，并進行汽車新技術和新結構的介紹。

另外，在課程教學內容上，還可以通過教學計劃修訂和課程改革，將三維軟件應用這門課程融入進來，作為其中的一部分教學內容，使軟件應用更具針對性。

2.3 虛擬教學和實踐教學

這里的虛擬教學包括虛擬試驗教學和虛擬設計教學，分別在虛擬仿真試驗平臺和三維設計軟件中進行。在汽車仿真試驗平臺中，還安裝了虛擬拆裝軟件，該軟件基于3D虛擬平臺技術，可對汽車各個部件，如發動機、懸架系統、變速器等進行虛擬拆裝。反復進行練習，直到掌握某個零部件的拆解和裝配過程。通過虛擬拆裝讓學生了解汽車各系統零件的名稱、相互裝配關系及拆裝順序，然后在實訓室進行汽車各部件的實物拆裝，能夠加深汽車結構認識，從而更深刻地理解汽車構造及其工作原理。在汽車實物拆裝時，必須能保證拆裝前后能保持一致，并能正常運行。

2.4 多媒體教學與實踐教學和虛擬教學交叉融合

汽車構造課程中涉及到很多的汽車零部件，內容繁多、原理抽象，如發動機的結構和工作原理，教師很難講授清楚，學生理解起來也很吃力。理論教學時，很難做到將每一個零部件實物搬到課堂上進行講解，而實訓室又很難容納一個班的學生，因此，只能在多媒體教室中，通過多媒體課件，增加一些發動機和其他零部件的結構分解示意圖、實物圖，并充分利用網絡資源，讓學生觀看真實的工作流程或動畫演示，使學生對發動機的內部結構有清晰的認識，加強了教學的生動性，使學生更熟練地掌握知識。

同時，強調“邊教學、邊操作、邊實踐”，每上完一章知識或教完某一個部件，需先在電腦中進行虛擬裝配，然后在實訓室進行實物的拆裝，并同時對主要零件進行測繪（標準件不需測繪，可在設計時可直接調用），最后根據測繪好的零件尺寸，在Pro/E中利用Top－down設計方法進行三維設計和裝配。通過這樣的交叉結合，能夠很好地將理論教學和實踐教學融合在一起，既能提高學生的理論水平，又能提高學生的動手和設計能力。

在三維設計和裝配時，汽車各個零部件可以采取分組設計方法，將學生分成若干組，每組負責一個零部件的設計和裝配。最后將各個部件組裝在一起，實現整車的裝配。

3 結 語

本課程的主要教學特點為理論與實踐相結合，能使學生深入了解汽車的結構，培養學生動手、解決實際問題的能力，從而從理論知識、設計應用能力、綜合能力和科研能力等多方面使學生得到全面的鍛煉，為學生以后的課程學習或者就業打下堅實的基礎。通過教學模式的改進，強調“邊教學、邊操作、邊實踐”的教學方案，采用“理論教學－實踐教學－虛擬教學”的教學模式理念，并將Top－down設計理念融入其中，使課程中抽象難學理論部分變得直觀、形象，提高課程教學質量和效果，最終能提高學生對汽車結構的理解能力、設計能力、實踐動手能力等綜合素質。