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(yè)學(xué)生一門必修的主干課程，對培養(yǎng)學(xué)生充分利用現(xiàn)代設(shè)計工具進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計的能力及以后工作起著至關(guān)重要的作用。在車輛工程專業(yè)汽車CAD課程教學(xué)中，通過重新構(gòu)建教學(xué)目標(biāo)，確立教學(xué)任務(wù)和內(nèi)容，改革教學(xué)及考核方式，加強學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，以適應(yīng)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。經(jīng)過多年探索與實踐，取得良好效果。

關(guān)鍵詞：汽車CAD；改革；實踐

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

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，我國已經(jīng)成為世界汽車第一產(chǎn)銷大國，汽車產(chǎn)業(yè)也成為我國國民經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)。為了提高企業(yè)競爭力，提高汽車的設(shè)計質(zhì)量就顯得尤為重要，因此汽車制造企業(yè)對人才的需求就愈發(fā)強烈，特別是汽車設(shè)計專業(yè)人才有著很大的缺口。為滿足市場需求，眾多設(shè)有車輛工程專業(yè)的高等院校都調(diào)整培養(yǎng)方案，將汽車CAD課程列為必修課程。該課程涵蓋了多學(xué)科的內(nèi)容，是綜合性、系統(tǒng)性的交叉學(xué)科的綜合運用。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解CAD的基本概念、基本功能、工作過程以及采用CAD技術(shù)的優(yōu)越性；了解CAD技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；重點掌握一款主流CAD軟件的基本應(yīng)用。河北科技大學(xué)車輛工程專業(yè)從2009年開始開設(shè)汽車CAD課程，在課程教學(xué)過程中進(jìn)行了一系列的改革探索，經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，收到良好的效果。

一、重構(gòu)教學(xué)目標(biāo)

汽車CAD課程作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在后續(xù)的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計中將得以廣泛應(yīng)用，對畢業(yè)工作及考研深造都有著至關(guān)重要的作用。其主要目的在于讓學(xué)生在掌握汽車CAD的基本原理和方法的基礎(chǔ)上，深刻把握汽車產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)思路，其最終目的是切實有效地提高學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、專業(yè)思維及軟件的應(yīng)用和開發(fā)能力。因此，按照培養(yǎng)方案的要求，重新修訂教學(xué)大綱，確立在強化學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的同時，切實提高學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力的教學(xué)目標(biāo)。課程的教學(xué)也將緊緊圍繞教學(xué)目標(biāo)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(xué)生的工程意識和實踐能力。

二、確立教學(xué)內(nèi)容

1.軟件選擇。當(dāng)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(xiàn)計算機繪圖的操作，對于當(dāng)前汽車行業(yè)設(shè)計工作而言，僅掌握二維CAD軟件的應(yīng)用，顯然不能滿足要求。三維軟件的中端產(chǎn)品包括Solidworks、Solidedge等，雖然具備基本的三維設(shè)計功能，但曲面設(shè)計、分析功能又有些薄弱，針對復(fù)雜的汽車設(shè)計而言也不具備廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。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(yè)也有廣泛應(yīng)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(xué)內(nèi)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(xué)生第一個接觸的設(shè)計軟件，必將給學(xué)生以后的使用帶來直接的影響。CATIA在我國汽車行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，一汽集團(tuán)、二汽集團(tuán)、上海大眾集團(tuán)等多家汽車制造廠都選用CATIA作為新車型的開發(fā)平臺。目前學(xué)生就業(yè)的企業(yè)也基本全部使用CATIA作為開發(fā)設(shè)計工具。通過調(diào)研學(xué)生主要就業(yè)企業(yè)，根據(jù)企業(yè)主流使用設(shè)計工具的情況、軟件在我國汽車產(chǎn)業(yè)相關(guān)應(yīng)用情況以及比較相關(guān)軟件的特點，最終選擇CATIA作為課程教學(xué)的軟件平臺。

2.內(nèi)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(chǎn)品開發(fā)的全過程，提供了完善無縫的集成環(huán)境，功能強大，內(nèi)容繁多。但一般汽車CAD課程只開設(shè)30—40學(xué)時，受學(xué)時限制，老師不可能將其所有內(nèi)容全部講授，學(xué)生也不可能完全接受。因此，根據(jù)學(xué)以致用的原則，根據(jù)專業(yè)需要有所取舍，選取草圖設(shè)計、零件設(shè)計、裝配設(shè)計、工程圖設(shè)計重點講授；曲線曲面設(shè)計、鈑金設(shè)計一般了解；運動仿真、應(yīng)用分析等內(nèi)容不講授。學(xué)生畢業(yè)進(jìn)入工作崗位后，一般企業(yè)都將進(jìn)行專門的技術(shù)培訓(xùn)，屆時學(xué)生可以進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)。

3.教材選擇。市面上流行的CAD類書籍很多，有的側(cè)重理論講授，有的側(cè)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(jié)合學(xué)生的實際，不必為學(xué)生指定專門的教材，可根據(jù)教學(xué)目的和內(nèi)容要求，老師自己編制教學(xué)講義，并輔以教學(xué)實例，提供給學(xué)生參考。鼓勵學(xué)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(xué)生之間可以互相交流使用，取長補短。同時，教師根據(jù)教學(xué)要求編制學(xué)生上機實踐指導(dǎo)書，用于指導(dǎo)學(xué)生的上機操作，也可以錄制一些相關(guān)操作視頻，下發(fā)給學(xué)生，更直觀地指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

三、改革教學(xué)方式

1.授課方式。傳統(tǒng)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(jìn)行，而上機操作實踐再安排到機房進(jìn)行。在教室由教師在臺上講解及現(xiàn)場示范，學(xué)生坐在座位上聽講，看著老師的演示，學(xué)生感覺并不難，因間隔數(shù)日后才能安排上機操作實踐，在教室課上所講內(nèi)容就不能及時上機練習(xí)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(xiàn)問題也無從解決。因此，汽車CAD課程的教學(xué)最好全部在機房進(jìn)行，教師通過投影儀或網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)在服務(wù)器上講授基礎(chǔ)理論和操作要點，并操作示范。學(xué)生則每人一臺計算機終端，根據(jù)老師的講解及演示，同步進(jìn)行操作練習(xí)，遇到問題現(xiàn)場解決。學(xué)生普遍反映效果良好。

2.教學(xué)方法。課程采用理論講授+實例演示+實踐練習(xí)+綜合訓(xùn)練相結(jié)合的教學(xué)方法，理論講授重點圍繞CAD技術(shù)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(xì)解讀命令的使用方法及注意事項；實踐練習(xí)由學(xué)生結(jié)合教師的講授和演示，自行操作練習(xí)，加深和鞏固對命令的理解和使用，真正達(dá)到獨立操作的能力。綜合訓(xùn)練安排在整門課程結(jié)束進(jìn)行，學(xué)生根據(jù)所學(xué)各個模塊的功能，按照具體設(shè)計任務(wù)，綜合運用草圖、建模、裝配及工程圖等功能模塊，完整進(jìn)行一個汽車產(chǎn)品的設(shè)計，達(dá)到整門課程知識的系統(tǒng)融合和綜合應(yīng)用訓(xùn)練。在整個教學(xué)實施過程中，應(yīng)注意以下問題：實例演示及實踐練習(xí)應(yīng)緊密結(jié)合專業(yè)特點，采用汽車主要零部件作為訓(xùn)練內(nèi)容，將課程內(nèi)容與專業(yè)背景有機結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并為以后的工作奠定基礎(chǔ)；學(xué)生練習(xí)過程中，針對同一練習(xí)題目可以有多種解法，教師應(yīng)積極引導(dǎo)，讓學(xué)生先進(jìn)行分析并采用不同的方法完成設(shè)計任務(wù)，之后比較不同方法操作的難易程度和效率，加強學(xué)生分析問題和解決問題的能力的培養(yǎng)，同時培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維；綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)采用項目教學(xué)方式，教師設(shè)定項目任務(wù)，將學(xué)生分成若干小組，在限定的時間內(nèi)完成相關(guān)任務(wù)，在鍛煉學(xué)生對知識的綜合運用能力的同時，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)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(xué)目的不是考查學(xué)生對理論掌握的熟練程度，而是主要考查學(xué)生的實踐能力。因此，最后的成績主要應(yīng)由學(xué)生操作水平來決定，傳統(tǒng)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(xué)效果及學(xué)生的真實水平。結(jié)合本課程的特殊性，將上機考試、單元練習(xí)、平時成績及最后的綜合訓(xùn)練按照4∶2∶2∶2的比例綜合評定學(xué)生的最終成績。經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐表明，此種成績評定法不僅能較好地反映學(xué)生對該課程的理解和掌握程度，而且能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，發(fā)揮其創(chuàng)造性。同時，也基本能反映出學(xué)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(xù)改進(jìn)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性明顯提高，工程應(yīng)用能力得到了進(jìn)一步加強，通過課程學(xué)習(xí)和實踐應(yīng)用，有更多的同學(xué)通過了國家制造業(yè)信息化三維CAD認(rèn)證，并充分利用所學(xué)知識參加各種學(xué)科競賽，該專業(yè)同學(xué)在2017年參加全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽獲獎3項，全國大學(xué)生工程訓(xùn)練大賽獲獎1項，全國大學(xué)生機械設(shè)計創(chuàng)新大賽獲獎1項，同時在“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、Honda中國節(jié)能競技大賽等競賽中也都取得了較好的成績。

為了進(jìn)一步驗證課程改革的成效，對近三屆畢業(yè)生進(jìn)行了跟蹤調(diào)查，調(diào)查人數(shù)115人，其反饋結(jié)果，如表1所示。

由統(tǒng)計結(jié)果可以看出，絕大多數(shù)學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)效果是滿意的。各問卷項目滿意度均達(dá)到95%以上，也充分說明課程改革取得實效。

六、結(jié)論

結(jié)合汽車CAD理論與實踐并重的特點，要使學(xué)生能從根本上掌握該課程的有關(guān)知識，增強實踐應(yīng)用能力，要本著“操作為主，兼顧理論，培養(yǎng)思維”的原則進(jìn)行教學(xué)，堅持“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”課程教學(xué)方法，緊密結(jié)合汽車行業(yè)，更多地輔以汽車零部件的設(shè)計案例實踐，提高學(xué)生的積極性和主觀能動性，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)符合社會需求的創(chuàng)新應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭榮春.“汽車CAD”課程教學(xué)研究與實踐[J].科技信息，2010，（36）：88.

[2]張武，郭衛(wèi)，張傳偉，等.“汽車CAD技術(shù)”課程教學(xué)研究[J].當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究，2016，（7）.

[3]劉劍飛，王興國.CAD課程教學(xué)模式的探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2008，（12）.