汽車CAD課程改革與實踐

李榮廷

摘要：汽車CAD課程作為車輛工程專業學生一門必修的主干課程，對培養學生充分利用現代設計工具進行產品設計的能力及以后工作起著至關重要的作用。在車輛工程專業汽車CAD課程教學中，通過重新構建教學目標，確立教學任務和內容，改革教學及考核方式，加強學生實踐能力的培養，以適應工程應用型人才培養的要求，提高人才培養的質量。經過多年探索與實踐，取得良好效果。

關鍵詞：汽車CAD；改革；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）30-0092-03

隨著汽車工業的發展，我國已經成為世界汽車第一產銷大國，汽車產業也成為我國國民經濟重要的支柱產業。為了提高企業競爭力，提高汽車的設計質量就顯得尤為重要，因此汽車制造企業對人才的需求就愈發強烈，特別是汽車設計專業人才有著很大的缺口。為滿足市場需求，眾多設有車輛工程專業的高等院校都調整培養方案，將汽車CAD課程列為必修課程。該課程涵蓋了多學科的內容，是綜合性、系統性的交叉學科的綜合運用。通過本課程的學習使學生了解CAD的基本概念、基本功能、工作過程以及采用CAD技術的優越性；了解CAD技術的現狀及發展趨勢；重點掌握一款主流CAD軟件的基本應用。河北科技大學車輛工程專業從2009年開始開設汽車CAD課程，在課程教學過程中進行了一系列的改革探索，經過多年的教學實踐，收到良好的效果。

一、重構教學目標

汽車CAD課程作為一門專業基礎課程，在后續的課程設計和畢業設計中將得以廣泛應用，對畢業工作及考研深造都有著至關重要的作用。其主要目的在于讓學生在掌握汽車CAD的基本原理和方法的基礎上，深刻把握汽車產品的設計和開發思路，其最終目的是切實有效地提高學生的知識結構、專業思維及軟件的應用和開發能力。因此，按照培養方案的要求，重新修訂教學大綱，確立在強化學生專業素養的同時，切實提高學生分析和解決工程實際問題的能力的教學目標。課程的教學也將緊緊圍繞教學目標開展，不僅要掌握CAD的基本理論，更重要的是掌握基本操作，提高學生的工程意識和實踐能力。

二、確立教學內容

1.軟件選擇。當前主流的CAD軟件很多，包括二維和三維兩大類，二維軟件以AutoCAD、CAXA電子圖板為代表，主要功能是實現計算機繪圖的操作，對于當前汽車行業設計工作而言，僅掌握二維CAD軟件的應用，顯然不能滿足要求。三維軟件的中端產品包括Solidworks、Solidedge等，雖然具備基本的三維設計功能，但曲面設計、分析功能又有些薄弱，針對復雜的汽車設計而言也不具備廣泛應用的基礎。三維高端軟件主要有CATIA、UG、Pro/E等，功能強大完備，在汽車行業也有廣泛應用，因此，軟件選擇定位在三維高端層次。而首先面臨的問題是選擇哪一款軟件作為教學內容，雖然這些軟件基本理論和操作大同小異，使用中有很多共通之處，但也各具特點，且作為學生第一個接觸的設計軟件，必將給學生以后的使用帶來直接的影響。CATIA在我國汽車行業有著廣泛的應用，一汽集團、二汽集團、上海大眾集團等多家汽車制造廠都選用CATIA作為新車型的開發平臺。目前學生就業的企業也基本全部使用CATIA作為開發設計工具。通過調研學生主要就業企業，根據企業主流使用設計工具的情況、軟件在我國汽車產業相關應用情況以及比較相關軟件的特點，最終選擇CATIA作為課程教學的軟件平臺。

2.內容選擇。CATIA作為世界上一款主流的大型高端CAD/CAM一體化軟件，它涵蓋了產品開發的全過程，提供了完善無縫的集成環境，功能強大，內容繁多。但一般汽車CAD課程只開設30—40學時，受學時限制，老師不可能將其所有內容全部講授，學生也不可能完全接受。因此，根據學以致用的原則，根據專業需要有所取舍，選取草圖設計、零件設計、裝配設計、工程圖設計重點講授；曲線曲面設計、鈑金設計一般了解；運動仿真、應用分析等內容不講授。學生畢業進入工作崗位后，一般企業都將進行專門的技術培訓，屆時學生可以進一步深入學習。

3.教材選擇。市面上流行的CAD類書籍很多，有的側重理論講授，有的側重實踐操作，各有特點，又基本相同，選擇合適的教材尤為困難。因此，結合學生的實際，不必為學生指定專門的教材，可根據教學目的和內容要求，老師自己編制教學講義，并輔以教學實例，提供給學生參考。鼓勵學生到書店和圖書館自主選擇一些參考書籍，雖然不盡相同，但每本書籍又有著各自的特點，學生之間可以互相交流使用，取長補短。同時，教師根據教學要求編制學生上機實踐指導書，用于指導學生的上機操作，也可以錄制一些相關操作視頻，下發給學生，更直觀地指導學生的學習。

三、改革教學方式

1.授課方式。傳統CAD課程一般分為理論講授和上機實踐兩部分，理論講授安排在多媒體教室進行，而上機操作實踐再安排到機房進行。在教室由教師在臺上講解及現場示范，學生坐在座位上聽講，看著老師的演示，學生感覺并不難，因間隔數日后才能安排上機操作實踐，在教室課上所講內容就不能及時上機練習鞏固，等到自己上機操作的時候，把課上老師講解的一些操作步驟就遺忘了，感到無從下手，操作過程中也錯誤頻出，出現問題也無從解決。因此，汽車CAD課程的教學最好全部在機房進行，教師通過投影儀或網絡教學系統在服務器上講授基礎理論和操作要點，并操作示范。學生則每人一臺計算機終端，根據老師的講解及演示，同步進行操作練習，遇到問題現場解決。學生普遍反映效果良好。

2.教學方法。課程采用理論講授+實例演示+實踐練習+綜合訓練相結合的教學方法，理論講授重點圍繞CAD技術的基本理論及軟件中每一個命令的功能展開；實例演示由教師針對每一個命令的操作方法和步驟，詳細解讀命令的使用方法及注意事項；實踐練習由學生結合教師的講授和演示，自行操作練習，加深和鞏固對命令的理解和使用，真正達到獨立操作的能力。綜合訓練安排在整門課程結束進行，學生根據所學各個模塊的功能，按照具體設計任務，綜合運用草圖、建模、裝配及工程圖等功能模塊，完整進行一個汽車產品的設計，達到整門課程知識的系統融合和綜合應用訓練。在整個教學實施過程中，應注意以下問題：實例演示及實踐練習應緊密結合專業特點，采用汽車主要零部件作為訓練內容，將課程內容與專業背景有機結合，提高學生的學習興趣，并為以后的工作奠定基礎；學生練習過程中，針對同一練習題目可以有多種解法，教師應積極引導，讓學生先進行分析并采用不同的方法完成設計任務，之后比較不同方法操作的難易程度和效率，加強學生分析問題和解決問題的能力的培養，同時培養學生的發散思維；綜合訓練環節采用項目教學方式，教師設定項目任務，將學生分成若干小組，在限定的時間內完成相關任務，在鍛煉學生對知識的綜合運用能力的同時，培養學生團體合作精神。

四、改革考核方式

汽車CAD課程是一門理論性與實踐性并重的課程，其主要教學目的不是考查學生對理論掌握的熟練程度，而是主要考查學生的實踐能力。因此，最后的成績主要應由學生操作水平來決定，傳統的書面考試方式或一次上機考試很難全面反映課程的實際教學效果及學生的真實水平。結合本課程的特殊性，將上機考試、單元練習、平時成績及最后的綜合訓練按照4∶2∶2∶2的比例綜合評定學生的最終成績。經過幾年的教學實踐表明，此種成績評定法不僅能較好地反映學生對該課程的理解和掌握程度，而且能調動學生的學習積極性和主動性，發揮其創造性。同時，也基本能反映出學生對本課程的真實掌握情況。

五、改革成效

近年來，基于該課程的改革實踐和持續改進，學生學習積極性明顯提高，工程應用能力得到了進一步加強，通過課程學習和實踐應用，有更多的同學通過了國家制造業信息化三維CAD認證，并充分利用所學知識參加各種學科競賽，該專業同學在2017年參加全國三維數字化創新設計大賽獲獎3項，全國大學生工程訓練大賽獲獎1項，全國大學生機械設計創新大賽獲獎1項，同時在“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、Honda中國節能競技大賽等競賽中也都取得了較好的成績。

為了進一步驗證課程改革的成效，對近三屆畢業生進行了跟蹤調查，調查人數115人，其反饋結果，如表1所示。

由統計結果可以看出，絕大多數學生對該課程的學習效果是滿意的。各問卷項目滿意度均達到95%以上，也充分說明課程改革取得實效。

六、結論

結合汽車CAD理論與實踐并重的特點，要使學生能從根本上掌握該課程的有關知識，增強實踐應用能力，要本著“操作為主，兼顧理論，培養思維”的原則進行教學，堅持“以學生為主體，教師為主導”課程教學方法，緊密結合汽車行業，更多地輔以汽車零部件的設計案例實踐，提高學生的積極性和主觀能動性，開發學生的創新思維，培養符合社會需求的創新應用型人才。

參考文獻：

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