《軌道車輛設計理論》課程教學存在的問題及改革措施

陳兆瑋　梁棟

摘? 要：《軌道車輛設計理論》是車輛工程（軌道交通車輛方向）專業的核心專業課，但是隨著教育方法和車輛設計理論的飛速發展，傳統教學手段和教學內容逐漸不能適應社會的需求，因此本文對該課程中存在的問題進行了梳理，并有針對性地提出了改革措施。該改革方法在重慶交通大學車輛工程專業實際教學中得到了應用，具有良好的效果，因此具有一定的推廣應用價值。

關鍵詞：軌道車輛設計? 教學方法? 虛擬仿真? CAE

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（b）-0209-03

Abstract： ‘Design of Railway Vehicleis a key course in the teaching of the structures in major of Vehicle Engineering. However with the rapid development of educational method and vehicle design technology， the traditional educational method of the mentioned course cannot match the requirement of the society. Aiming at this issue， this paper describes the existing issues in the course firstly. On this basis， the reform measures are proposed to solve the above issues. The proposed method has been adopted in the practical education in Chongqing Jiaotong University， which has a good application value.

Key Words： Design of railway vehicle; Educational method; Virtual reality; CAE

近年來，我國軌道交通的建設步入迅猛發展期，需要大量的軌道交通專業人才，因此我國許多高校開設了軌道交通車輛相關專業，但是該專業的課堂教學存在大量問題，影響了學生的學習效果，因此亟需對該專業課教學內容和方法進行改革，使學生掌握更全面、更先進的文化知識。

理論課《軌道車輛設計理論》是高等院校車輛工程（軌道交通車輛方向）專業的核心專業課[1]，該課程主要培養學生在軌道交通車輛整車及關鍵零部件方面的設計能力。但是隨著面向產出培養模式的提出、軌道車輛技術的飛速發展以及課堂教學方法的變革，《軌道車輛設計理論》課程的傳統教學方法及內容已經逐漸跟不上現代本科教育及工程應用的需求，因此急需對該課程的教學模式及教學內容進行改革和創新[2-3]。

1? 《軌道車輛設計理論》課程教學存在的問題

《軌道車輛設計理論》是一門傳統專業課程，隨著多年的教授，該課程在教學方面存在的問題如下。

（1）學生現狀。

目前學生的學習積極性普遍不高，學生來源的多元化導致其成績基礎個體差異越來越大。在當前情況下，學生上課不注意聽講，很多學生精神不集中，有的時候學生白天上課的精神面貌也不好，甚至有上課睡覺的現象。另外，學生上課興趣不高，課堂積極性差，手機在課堂中屢禁不止已成為常態，如何發揮學生的主體作用，教師的主導作用是我們必須要想辦法解決的。

（2）課程現狀。

目前《軌道車輛設計理論》課程教學有如下主要問題：①課程教學內容上，以知識為重點，弱化了應用和拓展，過分強調邏輯關系體系，并且很多新興技術和設計方法均未涉及;②課程實踐上弱化教師與學生雙主體的交流，教學內容與實踐常常脫節;③課程考核以考試為主，缺乏多樣性和過程考核，偏重課堂知識評價;④課程延伸方面，課堂教學始于課堂也止于課堂，學生在課下沒有自主學習的能力;⑤課程教學邊界狹隘片面化，過高估計課堂教學中教師的作用，沒有充分發揮學生的學習主體作用;⑥計算機技術、網絡資源沒有充分利用。

（3）教材現狀。

現有《軌道車輛設計理論》相關教材存在的問題：①雖然將軌道交通車輛的設計思想、設計案例和數學實驗融入到教材的編寫中，但教材內容體系沒有大的突破;②教材內容上，以知識為重點，弱化了應用和拓展，過分強調邏輯關系體系;③缺少軌道交通文化的融入，不利用提高學生的學習興趣和數學素養;④缺少與教材相配套的電子化、網絡化的教學資源。例如，多媒體課件、微課、教學視頻、在線測試題庫等。

（4）當前的教育形勢。

隨著互聯網的普及和計算機技術在教育領域的應用，新的教學模式不斷涌現，翻轉課堂、微課、慕課等眾多教學模式被應用到現代教育教學中。

“翻轉課堂”使課堂變成了老師學生之間和學生與學生之間互動的場所，包括答疑解惑、知識的運用等，從而達到更好的教育效果。“微課”是按照新課程標準及教學實踐要求，以教學視頻為主要載體，反映教師在課堂教學過程中針對某個知識點或教學環節而開展教與學活動的各種教學資源有機組合。“慕課”是在線開放課堂的一種獨特類型，大規模的開放在線課程，不僅是傳統教育形式、手段、過程的一種變革，更是對傳統教育觀念、內容、方法的深刻顛覆，課堂變革成為現階段必須要面臨的問題。

在這種教育模式大變革情形下，傳統的課堂教學面臨著改革和創新。車輛工程專業《軌道車輛設計理論》這門課要講什么內容？怎么教？學生怎么學？怎么考？ 這是所有開設該專業院校教育工作者要思考的問題。

（5）教師教學現狀。

目前各學校車輛工程專業（軌道交通車輛方向）的專任教師普遍緊缺，每名教師都承擔了大量的教學課程。《軌道車輛設計理論》是本專業很重要的一門課程，但是任課教師課時多、任務重，對該課程教學質量的提升有一定的阻礙。

2? 《軌道車輛設計理論》課程教學的改革措施

針對該課程教學中存在的問題，本文提出如下措施：

（1）改變教師教育觀念、提高學生積極性。

教師應更新自己的教育觀念，要以學生為中心，要以平等的關系對待學生。要多與學生交心，理解學生的困難，要樂于幫助學生。在課堂教學中，要千方百計地想辦法消除學生對教師的畏懼感。無論是講授知識還是與學生交談，都應充分尊重和熱愛每一位學生，努力成為學生學習的引路人，使學生感到老師是和藹可親的、平等相待的。

同時，教學過程是一個多向互動的過程[6]。要實現這一目的我們就應該開放我們的課堂教學，形成師生積極互動的局面，要創設寬松和諧的教學氛圍。引入虛擬教學[4-5]、雨課堂、翻轉課堂等先進教學模式，打破教師傳統教學模式。

教學中教師要堅持問題盡量讓學生自己去揭示，知識讓學生自己去探究，學法讓學生自己去創造。給學生提出問題讓他們多在小組內、班上與同學、老師一起討論，充分發表自己的意見，登臺講解等，以逐步完善學生思維，培養學生素質。

（2）梳理課程體系、改進教學內容。

傳統內容應保留關鍵部分，與此同時應與時俱進增加大量新技術和新手段，從軌道車輛設計的角度來看，應增加如下教學內容：

軌道車輛安全性設計。軌道車輛設計時應考慮運行穩定性與安全性、結構強度和疲勞、系統可靠性等。

軌道車輛舒適性設計。軌道車輛設計時應考慮其動力學性能、車內噪音等內容。

軌道車輛低能耗設計。從節能環保的角度出發，增加低阻力轉向架、車輛節能技術、低噪音設計、綠色設計等內容。

軌道車輛CAE技術。在軌道車輛設計過程中，要引入動力學、有限元、疲勞分析、虛擬設計等分析技術，將《軌道車輛設計理論》打造成一門多交叉學科的課程。

（3）增強學生主動設計能力。

學生動手能力不強是當前教育的通病，可采用虛擬仿真的教學模式，讓學生身臨其境置身于實際設計場景中，并將自己通過三維建模軟件得到的零部件模型組裝為一個完整的軌道車輛。該模式既可避免實際制造過程中的成本問題、學生安全問題，又可極大程度提高學生的動手能力。

重慶交通大學機電與車輛工程學院配備有先進的虛擬仿真實驗設備，內置地鐵車輛、汽車、發動機等結構的拆裝機設計功能，可滿足學生主動設計能力的培養。

（4）利用多媒體資源。

隨著科技的發達，新媒體的使用，教師應把多媒體教學應用在專業課堂上。通過豐富的圖形呈現，使學生通過感性認識直觀地理解抽象的概念，彌補了傳統教學的不足。課堂教學把傳統教學與利用現代計算機技術、網絡資源的優勢有機結合起來，優勢互補，實現線上線下“混合式”教學方法。這種教學模式既發揮教師的引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又要充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。

課堂上利用二維碼“掃一掃”推送每節課的測試題，學生隨堂用手機網上答題，完成即可提交，提交后學生就可以看到結果，同時老師在后臺也可以看到每個學生和全班學生對這堂課學習的情況，這樣教師課堂上就可以對學生課堂學習進行可視化診斷，進而進行精準指導、精準教學。

3? 結語

《軌道車輛設計理論》是車輛工程（軌道交通車輛方向）專業的核心專業課，隨著科技及教學方法的發展和改革，該課程的教學方法和內容也應該與時俱進，才能適應社會的發展。本文針詳細分析了該課程所存在的弊端，并有針對性地提出了改革方法。

該改革方法已經在重慶交通大學車輛工程專業的教學中得到了實際應用，且具有較好效果。本文所提出的教學改革方法同樣適用于本專業及相近專業中相關專業課程的改革，亦可在其他開設該專業的高等院校中進行推廣應用。

參考文獻

[1] 堯輝明，余朝剛，文永蓬，等.城軌車輛系統動力學“卓越計劃”下課程實驗設計與創新[J]. 大學教育，2015（8）：148-149.

[2] 丁軍君，黃運華.軌道車輛專業知識結構升級拓展的思考與探索[J].教育教學論壇，2020（3）：117-118.

[3] 李吉.基于VR技術的中職學校軌道交通車輛構造課程課堂教學案例設計[D].長春：長春師范大學，2019.

[4] 陳兆瑋，鄧濤，梁棟.虛擬仿真技術在城市軌道交通車輛專業教學中的應用[J].科技創新導報，2018，15（13）：224，226.

[5] 陳兆瑋，鄧濤，梁棟.城市軌道交通車輛結構裝配虛擬仿真實驗教學[J].科技資訊，2018，16（14）：173，175.

[6] 崔曉璐，陳星，梁棟.軌道車輛動力學課程教學改革探討[J].科技資訊，2018，16（26）：202-203.