車輛工程專業(yè)“汽車設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革探索

雷治國 陳銘年

車輛工程專業(yè)“汽車設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革探索

雷治國 陳銘年

（福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，福建福州350002）

“汽車設(shè)計(jì)”是車輛工程專業(yè)的一門核心課程，學(xué)生普遍反映課程理論性和綜合性太強(qiáng)，汽車技術(shù)發(fā)展迅速等問題。針對學(xué)生學(xué)習(xí)障礙，教師從解決教學(xué)問題入手，走進(jìn)汽車企業(yè)，理論教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合；改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)，采取問題式教學(xué)方法和多媒體教學(xué)手段，借助相關(guān)軟件，提高了汽車設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。

汽車設(shè)計(jì)；教學(xué)改革；多媒體教學(xué)

“汽車設(shè)計(jì)”是高校本科車輛工程專業(yè)的一門核心課程，對于培養(yǎng)汽車行業(yè)的設(shè)計(jì)人才有非常重要的作用。但是，近幾年來，學(xué)生對這門課程的學(xué)習(xí)積極性并不高，嚴(yán)重影響了學(xué)習(xí)效果，造成課程預(yù)期目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)。因此，研究車輛工程專業(yè)“汽車設(shè)計(jì)”課程教學(xué)的改革對提高教學(xué)質(zhì)量有重要的意義。

一、“汽車設(shè)計(jì)”課程教學(xué)存在的問題及分析

（一）學(xué)生普遍反映課程理論性和綜合性太強(qiáng)

通過對多屆車輛工程專業(yè)“汽車設(shè)計(jì)”學(xué)生學(xué)習(xí)的觀察和了解，普遍反映課程理論性和綜合性太強(qiáng)，教材公式太多，能幫助學(xué)生理解知識點(diǎn)的實(shí)際案例太少，教師仍然采用傳統(tǒng)“黑板+粉筆”的教學(xué)方法。“汽車設(shè)計(jì)”課程所采用的教材雖然經(jīng)過幾次改版，但是受到篇幅和不同學(xué)校差異等因素影響，教材內(nèi)容與實(shí)際有一定的脫節(jié)。如果完全按照教材內(nèi)容進(jìn)行授課，會讓學(xué)生感到”汽車設(shè)計(jì)”課程抽象、枯燥和難以理解，從而打擊了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（二）汽車技術(shù)發(fā)展迅速

目前全國各高校“汽車設(shè)計(jì)”課程的教材大部分采用吉林大學(xué)王望予教授主編的由機(jī)械工業(yè)出版社出版的第四版“汽車設(shè)計(jì)”教材，這是普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材，經(jīng)過多次改編、精選和壓縮，具有良好的科學(xué)性、系統(tǒng)性和實(shí)用性。但是，近幾年，汽車技術(shù)高速發(fā)展，與汽車相關(guān)的知識更新迅速，汽車設(shè)計(jì)相關(guān)知識也在不斷更新，這就對授課教師提出了挑戰(zhàn)。教師要在原有教材的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)今汽車工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)，采取更為靈活和多樣化的教學(xué)手段，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，以確?！捌囋O(shè)計(jì)”課程教學(xué)能夠達(dá)到預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。

二、“汽車設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革探索

目前多所高校有關(guān)課程的教師已經(jīng)對這方面進(jìn)行相關(guān)研究，四川工業(yè)學(xué)院汽車工程系的張國玉老師提出了為適應(yīng)汽車企業(yè)對人才的需求，應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行汽車輔助設(shè)計(jì)的能力［1］；重慶理工大學(xué)汽車零部件制造及檢測技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的葉明老師在分析“汽車設(shè)計(jì)”教學(xué)課程內(nèi)容及特征的基礎(chǔ)上，提出應(yīng)增加先進(jìn)零部件設(shè)計(jì)和相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容［2］；廣東技術(shù)師范學(xué)院機(jī)電學(xué)院的伍強(qiáng)老師和華南理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的徐蘭英老師按照汽車領(lǐng)域技能型緊缺人才培養(yǎng)工作的要求，提出了學(xué)生設(shè)計(jì)能力和技能的培養(yǎng)方法［3］；浙江科技學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院的李強(qiáng)等三位老師分析了當(dāng)前“汽車設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中存在的問題，提出了“七三制”教學(xué)理念與方法［4］；福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院的雷治國和陳銘年兩位老師分析了“汽車設(shè)計(jì)”課程的特點(diǎn)和教學(xué)中存在的問題，提出了重視第一次課和引入多媒體教學(xué)等改革措施［5］；福建工程學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院的鐘勇等三位老師提出了將學(xué)生分成多個團(tuán)隊(duì)完成汽車不同總成的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以提升學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)合作精神［6］；南京林業(yè)大學(xué)的鄭燕萍等四位老師分析了汽車發(fā)展的新形勢，提出了明確培養(yǎng)目標(biāo)，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)定位和完善實(shí)踐教學(xué)體系等措施［7］。通過學(xué)習(xí)同行的研究成果，并結(jié)合近幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出“汽車設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革的五個措施。

（一）針對學(xué)習(xí)障礙，解決教學(xué)重難點(diǎn)問題

根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高的問題，教師必須在第一次課程講解時就消除兩大障礙，一是教材綜合性強(qiáng)的問題；二是教材中公式多的問題。

1.解決教材綜合性強(qiáng)的問題?！捌囋O(shè)計(jì)”綜合性強(qiáng)的問題是客觀存在的，該課程需要多門相關(guān)課程作為基礎(chǔ)，如：“汽車構(gòu)造”“機(jī)械制圖”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“工程力學(xué)”和“優(yōu)化設(shè)計(jì)”等課程，這也是這門課程安排在第四學(xué)年的原因。要消除這一障礙，主要的方法是利用課后的時間組織學(xué)生對主要課程內(nèi)容進(jìn)行及時復(fù)習(xí)，如“汽車構(gòu)造”和“工程力學(xué)”；此外，在后續(xù)授課過程中，如果有涉及相關(guān)知識點(diǎn)，教師應(yīng)進(jìn)行必要的補(bǔ)充和復(fù)習(xí)，以幫助學(xué)生將相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行連接，以免因?yàn)檫z忘了之前的知識點(diǎn)而失去學(xué)習(xí)新知識點(diǎn)的興趣。雖然對相關(guān)知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)會占用一定課時，但是有助于學(xué)生理解課程內(nèi)容，可以起到事半功倍的效果。

2.解決教材公式多的問題?！捌囋O(shè)計(jì)”教材里的公式有一個非常明顯的特征：經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較多，而這些實(shí)際上都不要求學(xué)生進(jìn)行死記硬背，只需在進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時，能夠知道使用即可，只有少部分是需要進(jìn)行理解性記憶的。教師要讓學(xué)生在第一節(jié)課就了解公式的特點(diǎn)，消除學(xué)生對公式的恐懼，減少因公式而產(chǎn)生的不必要的困難。

除了解決以上兩大學(xué)習(xí)障礙外，教師還需要在第一次授課就要讓學(xué)生對整個課程的學(xué)習(xí)計(jì)劃和教學(xué)內(nèi)容安排有一個清晰輪廓，讓學(xué)生大致了解該課程與當(dāng)前汽車行業(yè)的相關(guān)性，以便學(xué)生能夠明確知道這門課程中學(xué)習(xí)到的知識點(diǎn)和技能在當(dāng)代汽車行業(yè)的應(yīng)用，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)的目的意義，在學(xué)習(xí)中就會變得更為積極主動。

（二）走進(jìn)汽車企業(yè)，理論教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合

為避免課堂授課理論性強(qiáng)、汽車行業(yè)技術(shù)發(fā)展迅速的現(xiàn)狀，教師應(yīng)該在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加當(dāng)代汽車實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。這部分內(nèi)容包括汽車設(shè)計(jì)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用、汽車企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)流程，以及汽車企業(yè)對設(shè)計(jì)人員的要求等。這樣可以增強(qiáng)學(xué)生對汽車設(shè)計(jì)的感性認(rèn)識，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在增加相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的同時，還應(yīng)采取學(xué)生參與式教學(xué)，教師要聯(lián)系相關(guān)汽車企業(yè)，根據(jù)汽車企業(yè)實(shí)際需求和常見問題，結(jié)合課程的知識點(diǎn)提出若干個討論專題，學(xué)生自由組合成幾個討論組，最后通過學(xué)生派代表上講臺講解或提交設(shè)計(jì)方案的方式解決相關(guān)實(shí)際問題。這樣既能加深學(xué)生對教材知識點(diǎn)的理解，理論聯(lián)系實(shí)際，又能夠充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。當(dāng)然，這就對授課教師提出更高的要求，教師必須走進(jìn)汽車企業(yè)，與企業(yè)進(jìn)行項(xiàng)目合作，只有這樣才能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

（三）改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)，采取問題式教學(xué)方法

所謂問題式教學(xué)是指將一些重要的知識點(diǎn)，通過問題的方式提出，一般是在每次授課結(jié)束前，引出下節(jié)課的知識點(diǎn)問題，讓學(xué)生利用課后時間去查找這些問題的答案，到下一次上課的時候，以這些問題為主線，通過讓學(xué)生回答問題，教師解答問題的方式，逐步將相關(guān)知識點(diǎn)展開講解。通過預(yù)先設(shè)計(jì)的問題，學(xué)生在課前就對相關(guān)知識點(diǎn)有所了解，更容易引起學(xué)生的興趣和注意，可以有效形成師生的互動。如果教師只是一味的講授課程內(nèi)容，學(xué)生只能是被動地接受，注意力無法集中，學(xué)習(xí)效率低下。采取提問式教學(xué)，可以很好地活躍課堂氣氛，同時使學(xué)生進(jìn)行積極的思考，并且?guī)е蓡?，主動地進(jìn)行自學(xué)，這樣可以大大提高教學(xué)效果。

（四）利用現(xiàn)代技術(shù)，采用多媒體教學(xué)手段

多媒體教學(xué)可以采用生動的圖片、過程展示、三維動畫以及視頻資料等，使得一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和圖形能夠變得簡單明了，幫助學(xué)生更好的進(jìn)行理解。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的前提是需要授課教師精心制作相關(guān)課件，如果只是簡單地將教材文字和圖片羅列在課件中，是無法展示多媒體教學(xué)的優(yōu)勢，不利于學(xué)生對課程內(nèi)容的理解。不少高校的教師也對“汽車設(shè)計(jì)”課程的多媒體設(shè)計(jì)制作進(jìn)行研究，福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院的陳銘年等五位老師介紹了“汽車設(shè)計(jì)”多媒體課件的制作工具和方法［8］；長安大學(xué)的陳云鵬結(jié)合“汽車設(shè)計(jì)”課程本身的特點(diǎn)和多媒體的發(fā)展，并開發(fā)出“汽車設(shè)計(jì)”多媒體教學(xué)輔助系統(tǒng)［9］。多媒體教學(xué)的關(guān)鍵點(diǎn)在于教學(xué)內(nèi)容的組織、題材的選取和整體演示的設(shè)計(jì)。因此，教師在課件設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個問題：

1．內(nèi)容組織。內(nèi)容組織是課件非常關(guān)鍵的影響因素，內(nèi)容組織的好壞直接關(guān)系到學(xué)生對課程的接受程度，以及從課件中獲取信息的有效性。課件中的內(nèi)容應(yīng)該從教材中提煉，加入授課教師對知識點(diǎn)的理解和總結(jié)，并采用最利于學(xué)生理解的方式進(jìn)行組織。這就要求教師投入大量時間和精力對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行精選，在每次授課后要及時進(jìn)行反思，不斷調(diào)整和更新課件內(nèi)容，以便以最直觀的方式，讓學(xué)生容易理解，使學(xué)習(xí)效果達(dá)到最優(yōu)。

2．題材選取。多媒體課件內(nèi)容源于教材，但又不完全是教材，發(fā)揮其優(yōu)勢，題材選取非常重要。教材中的圖片資料非常有限，多媒體課件的優(yōu)勢就在于可以大量使用圖片和視頻資料，因此授課教師應(yīng)收集相關(guān)圖片和視頻資源，豐富課件內(nèi)容，優(yōu)秀的題材能吸引注意力，幫助學(xué)生理解課程內(nèi)容。

3．課件整體設(shè)計(jì)。多媒體課件的整體設(shè)計(jì)主要是解決將內(nèi)容直觀地展示給學(xué)生，但是一些復(fù)雜的圖線和結(jié)構(gòu)如果一次性展示出來，也會影響學(xué)生的理解。因此，講解復(fù)雜圖形時，教師要將內(nèi)容分步拆解，在多媒體上分步、細(xì)化地向?qū)W生演示復(fù)雜圖形的演變過程，還可以采用多種不同的線型和顏色對不同曲線和部位進(jìn)行區(qū)分，這樣有助于學(xué)生清晰地了解整個圖線的形成過程。除了對復(fù)雜問題的拆解設(shè)計(jì)外，教師還應(yīng)注意課件的播放速度，一些重要的內(nèi)容，盡可能在屏幕上多停留一些時間，以便學(xué)生進(jìn)行記錄，同時在課件設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)避免出現(xiàn)大段文字和模糊的圖片，不應(yīng)過多增加與授課內(nèi)容無關(guān)的修飾背景，以免影響學(xué)生的注意力。

（五）借助相關(guān)軟件，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率

“汽車設(shè)計(jì)”課程作為學(xué)生面向未來工作的專業(yè)課程，在課程中應(yīng)該適當(dāng)借助行業(yè)常用軟件，讓學(xué)生對這些軟件有所了解?！捌囋O(shè)計(jì)”教程中有大量的設(shè)計(jì)計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容，借助相關(guān)軟件，學(xué)生不僅可以了解設(shè)計(jì)方法，而且可以完成這些設(shè)計(jì)計(jì)算，參加工作后，能更快適應(yīng)相關(guān)工作。具體的軟件主要有Matlab和Adams等。Matlab是一款計(jì)算、仿真功能非常強(qiáng)大的軟件，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用；Adams是一款CAE軟件，主要是對機(jī)構(gòu)的動力學(xué)進(jìn)行仿真的軟件，這款軟件能夠生動形象地再現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)選取的不同，而造成的研究對象在受力、應(yīng)力、應(yīng)變和運(yùn)動干涉等方面的變化，有助于加深學(xué)生對一些重要參數(shù)的理解，同時提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)然，由于課程學(xué)時有限，這些軟件只能通過授課教師在課堂上結(jié)合相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行展示，無法針對軟件展開講解，即便如此，還是能夠讓學(xué)生了解到解決某幾類問題應(yīng)該使用什么軟件，在未來的工作中再繼續(xù)學(xué)習(xí)，也就達(dá)到預(yù)期目標(biāo)了。

上述改革措施是在研究和分析多所高校相關(guān)專業(yè)課程改革的基礎(chǔ)上，結(jié)合本?！逼囋O(shè)計(jì)”教學(xué)團(tuán)隊(duì)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)提出來的，大部分改革措施已經(jīng)應(yīng)用在課程教學(xué)中，學(xué)生普遍反映良好，取得了較好的教學(xué)效果，后續(xù)將在此基礎(chǔ)上，不斷深化研究，進(jìn)行改革創(chuàng)新。

［1］張國玉．汽車設(shè)計(jì)課程中的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)——課程建設(shè)及教學(xué)方法研究［J］．高等教育研究，1997（3）．

［2］葉明．汽車設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革初探［J］．中國校外教育，2010（2）．

［3］伍強(qiáng)，徐蘭英．關(guān)于《汽車設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐［J］．廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2007（12）．

［4］李強(qiáng)，程峰，楊禮康．淺談《汽車設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革［J］．吉林省教育學(xué)院學(xué)報，2009（1）．

［5］雷治國，陳銘年．《汽車設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革研究［J］．吉林省教育學(xué)院學(xué)報，2012（12）．

［6］鐘勇，黃鼎鍵，丁志剛．基于“211”理念的《汽車設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革研究［J］．機(jī)電技術(shù)，2014（1）．

［7］鄭燕萍，閔永軍，蔡偉義,等．汽車設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革的探討與實(shí)踐［J］．蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2009（1）．

［8］陳銘年，池鵬程，徐建全，等．《汽車設(shè)計(jì)》多媒體課件的制作［J］．機(jī)電技術(shù)，2003（1）．

［9］陳云鵬．《汽車設(shè)計(jì)》多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)研究［D］．西安：長安大學(xué)，2006．

G642

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1673-9884（2017）04-0094-03

2017-03-16

福建農(nóng)林大學(xué)校級教學(xué)改革項(xiàng)目（111415x13）

雷治國，男，福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授，博士。