《軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)理論》課程教學(xué)存在的問(wèn)題及改革措施

陳兆瑋　梁棟

摘? 要：《軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)理論》是車(chē)輛工程（軌道交通車(chē)輛方向）專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)課，但是隨著教育方法和車(chē)輛設(shè)計(jì)理論的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)教學(xué)手段和教學(xué)內(nèi)容逐漸不能適應(yīng)社會(huì)的需求，因此本文對(duì)該課程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了梳理，并有針對(duì)性地提出了改革措施。該改革方法在重慶交通大學(xué)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)實(shí)際教學(xué)中得到了應(yīng)用，具有良好的效果，因此具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)? 教學(xué)方法? 虛擬仿真? CAE

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：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(lái)，我國(guó)軌道交通的建設(shè)步入迅猛發(fā)展期，需要大量的軌道交通專(zhuān)業(yè)人才，因此我國(guó)許多高校開(kāi)設(shè)了軌道交通車(chē)輛相關(guān)專(zhuān)業(yè)，但是該專(zhuān)業(yè)的課堂教學(xué)存在大量問(wèn)題，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，因此亟需對(duì)該專(zhuān)業(yè)課教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行改革，使學(xué)生掌握更全面、更先進(jìn)的文化知識(shí)。

理論課《軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)理論》是高等院校車(chē)輛工程（軌道交通車(chē)輛方向）專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)課[1]，該課程主要培養(yǎng)學(xué)生在軌道交通車(chē)輛整車(chē)及關(guān)鍵零部件方面的設(shè)計(jì)能力。但是隨著面向產(chǎn)出培養(yǎng)模式的提出、軌道車(chē)輛技術(shù)的飛速發(fā)展以及課堂教學(xué)方法的變革，《軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)理論》課程的傳統(tǒng)教學(xué)方法及內(nèi)容已經(jīng)逐漸跟不上現(xiàn)代本科教育及工程應(yīng)用的需求，因此急需對(duì)該課程的教學(xué)模式及教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革和創(chuàng)新[2-3]。

1? 《軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)理論》課程教學(xué)存在的問(wèn)題

《軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)理論》是一門(mén)傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課程，隨著多年的教授，該課程在教學(xué)方面存在的問(wèn)題如下。

（1）學(xué)生現(xiàn)狀。

目前學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性普遍不高，學(xué)生來(lái)源的多元化導(dǎo)致其成績(jī)基礎(chǔ)個(gè)體差異越來(lái)越大。在當(dāng)前情況下，學(xué)生上課不注意聽(tīng)講，很多學(xué)生精神不集中，有的時(shí)候?qū)W生白天上課的精神面貌也不好，甚至有上課睡覺(jué)的現(xiàn)象。另外，學(xué)生上課興趣不高，課堂積極性差，手機(jī)在課堂中屢禁不止已成為常態(tài)，如何發(fā)揮學(xué)生的主體作用，教師的主導(dǎo)作用是我們必須要想辦法解決的。

（2）課程現(xiàn)狀。

目前《軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)理論》課程教學(xué)有如下主要問(wèn)題：①課程教學(xué)內(nèi)容上，以知識(shí)為重點(diǎn)，弱化了應(yīng)用和拓展，過(guò)分強(qiáng)調(diào)邏輯關(guān)系體系，并且很多新興技術(shù)和設(shè)計(jì)方法均未涉及;②課程實(shí)踐上弱化教師與學(xué)生雙主體的交流，教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐常常脫節(jié);③課程考核以考試為主，缺乏多樣性和過(guò)程考核，偏重課堂知識(shí)評(píng)價(jià);④課程延伸方面，課堂教學(xué)始于課堂也止于課堂，學(xué)生在課下沒(méi)有自主學(xué)習(xí)的能力;⑤課程教學(xué)邊界狹隘片面化，過(guò)高估計(jì)課堂教學(xué)中教師的作用，沒(méi)有充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用;⑥計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)資源沒(méi)有充分利用。

（3）教材現(xiàn)狀。

現(xiàn)有《軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)理論》相關(guān)教材存在的問(wèn)題：①雖然將軌道交通車(chē)輛的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)案例和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)融入到教材的編寫(xiě)中，但教材內(nèi)容體系沒(méi)有大的突破;②教材內(nèi)容上，以知識(shí)為重點(diǎn)，弱化了應(yīng)用和拓展，過(guò)分強(qiáng)調(diào)邏輯關(guān)系體系;③缺少軌道交通文化的融入，不利用提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和數(shù)學(xué)素養(yǎng);④缺少與教材相配套的電子化、網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)資源。例如，多媒體課件、微課、教學(xué)視頻、在線(xiàn)測(cè)試題庫(kù)等。

（4）當(dāng)前的教育形勢(shì)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和計(jì)算機(jī)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，新的教學(xué)模式不斷涌現(xiàn)，翻轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課等眾多教學(xué)模式被應(yīng)用到現(xiàn)代教育教學(xué)中。

“翻轉(zhuǎn)課堂”使課堂變成了老師學(xué)生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互動(dòng)的場(chǎng)所，包括答疑解惑、知識(shí)的運(yùn)用等，從而達(dá)到更好的教育效果?！拔⒄n”是按照新課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)實(shí)踐要求，以教學(xué)視頻為主要載體，反映教師在課堂教學(xué)過(guò)程中針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)而開(kāi)展教與學(xué)活動(dòng)的各種教學(xué)資源有機(jī)組合?！澳秸n”是在線(xiàn)開(kāi)放課堂的一種獨(dú)特類(lèi)型，大規(guī)模的開(kāi)放在線(xiàn)課程，不僅是傳統(tǒng)教育形式、手段、過(guò)程的一種變革，更是對(duì)傳統(tǒng)教育觀念、內(nèi)容、方法的深刻顛覆，課堂變革成為現(xiàn)階段必須要面臨的問(wèn)題。

在這種教育模式大變革情形下，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)面臨著改革和創(chuàng)新。車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)《軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)理論》這門(mén)課要講什么內(nèi)容？怎么教？學(xué)生怎么學(xué)？怎么考？ 這是所有開(kāi)設(shè)該專(zhuān)業(yè)院校教育工作者要思考的問(wèn)題。

（5）教師教學(xué)現(xiàn)狀。

目前各學(xué)校車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)（軌道交通車(chē)輛方向）的專(zhuān)任教師普遍緊缺，每名教師都承擔(dān)了大量的教學(xué)課程?！盾壍儡?chē)輛設(shè)計(jì)理論》是本專(zhuān)業(yè)很重要的一門(mén)課程，但是任課教師課時(shí)多、任務(wù)重，對(duì)該課程教學(xué)質(zhì)量的提升有一定的阻礙。

2? 《軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)理論》課程教學(xué)的改革措施

針對(duì)該課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，本文提出如下措施：

（1）改變教師教育觀念、提高學(xué)生積極性。

教師應(yīng)更新自己的教育觀念，要以學(xué)生為中心，要以平等的關(guān)系對(duì)待學(xué)生。要多與學(xué)生交心，理解學(xué)生的困難，要樂(lè)于幫助學(xué)生。在課堂教學(xué)中，要千方百計(jì)地想辦法消除學(xué)生對(duì)教師的畏懼感。無(wú)論是講授知識(shí)還是與學(xué)生交談，都應(yīng)充分尊重和熱愛(ài)每一位學(xué)生，努力成為學(xué)生學(xué)習(xí)的引路人，使學(xué)生感到老師是和藹可親的、平等相待的。

同時(shí)，教學(xué)過(guò)程是一個(gè)多向互動(dòng)的過(guò)程[6]。要實(shí)現(xiàn)這一目的我們就應(yīng)該開(kāi)放我們的課堂教學(xué)，形成師生積極互動(dòng)的局面，要?jiǎng)?chuàng)設(shè)寬松和諧的教學(xué)氛圍。引入虛擬教學(xué)[4-5]、雨課堂、翻轉(zhuǎn)課堂等先進(jìn)教學(xué)模式，打破教師傳統(tǒng)教學(xué)模式。

教學(xué)中教師要堅(jiān)持問(wèn)題盡量讓學(xué)生自己去揭示，知識(shí)讓學(xué)生自己去探究，學(xué)法讓學(xué)生自己去創(chuàng)造。給學(xué)生提出問(wèn)題讓他們多在小組內(nèi)、班上與同學(xué)、老師一起討論，充分發(fā)表自己的意見(jiàn)，登臺(tái)講解等，以逐步完善學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)。

（2）梳理課程體系、改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容。

傳統(tǒng)內(nèi)容應(yīng)保留關(guān)鍵部分，與此同時(shí)應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)增加大量新技術(shù)和新手段，從軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，應(yīng)增加如下教學(xué)內(nèi)容：

軌道車(chē)輛安全性設(shè)計(jì)。軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和疲勞、系統(tǒng)可靠性等。

軌道車(chē)輛舒適性設(shè)計(jì)。軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其動(dòng)力學(xué)性能、車(chē)內(nèi)噪音等內(nèi)容。

軌道車(chē)輛低能耗設(shè)計(jì)。從節(jié)能環(huán)保的角度出發(fā)，增加低阻力轉(zhuǎn)向架、車(chē)輛節(jié)能技術(shù)、低噪音設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

軌道車(chē)輛CAE技術(shù)。在軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)過(guò)程中，要引入動(dòng)力學(xué)、有限元、疲勞分析、虛擬設(shè)計(jì)等分析技術(shù)，將《軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)理論》打造成一門(mén)多交叉學(xué)科的課程。

（3）增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)設(shè)計(jì)能力。

學(xué)生動(dòng)手能力不強(qiáng)是當(dāng)前教育的通病，可采用虛擬仿真的教學(xué)模式，讓學(xué)生身臨其境置身于實(shí)際設(shè)計(jì)場(chǎng)景中，并將自己通過(guò)三維建模軟件得到的零部件模型組裝為一個(gè)完整的軌道車(chē)輛。該模式既可避免實(shí)際制造過(guò)程中的成本問(wèn)題、學(xué)生安全問(wèn)題，又可極大程度提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

重慶交通大學(xué)機(jī)電與車(chē)輛工程學(xué)院配備有先進(jìn)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備，內(nèi)置地鐵車(chē)輛、汽車(chē)、發(fā)動(dòng)機(jī)等結(jié)構(gòu)的拆裝機(jī)設(shè)計(jì)功能，可滿(mǎn)足學(xué)生主動(dòng)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。

（4）利用多媒體資源。

隨著科技的發(fā)達(dá)，新媒體的使用，教師應(yīng)把多媒體教學(xué)應(yīng)用在專(zhuān)業(yè)課堂上。通過(guò)豐富的圖形呈現(xiàn)，使學(xué)生通過(guò)感性認(rèn)識(shí)直觀地理解抽象的概念，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的不足。課堂教學(xué)把傳統(tǒng)教學(xué)與利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢(shì)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)上線(xiàn)下“混合式”教學(xué)方法。這種教學(xué)模式既發(fā)揮教師的引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過(guò)程的主導(dǎo)作用，又要充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過(guò)程主體的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性。

課堂上利用二維碼“掃一掃”推送每節(jié)課的測(cè)試題，學(xué)生隨堂用手機(jī)網(wǎng)上答題，完成即可提交，提交后學(xué)生就可以看到結(jié)果，同時(shí)老師在后臺(tái)也可以看到每個(gè)學(xué)生和全班學(xué)生對(duì)這堂課學(xué)習(xí)的情況，這樣教師課堂上就可以對(duì)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)進(jìn)行可視化診斷，進(jìn)而進(jìn)行精準(zhǔn)指導(dǎo)、精準(zhǔn)教學(xué)。

3? 結(jié)語(yǔ)

《軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)理論》是車(chē)輛工程（軌道交通車(chē)輛方向）專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)課，隨著科技及教學(xué)方法的發(fā)展和改革，該課程的教學(xué)方法和內(nèi)容也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，才能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。本文針詳細(xì)分析了該課程所存在的弊端，并有針對(duì)性地提出了改革方法。

該改革方法已經(jīng)在重慶交通大學(xué)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)中得到了實(shí)際應(yīng)用，且具有較好效果。本文所提出的教學(xué)改革方法同樣適用于本專(zhuān)業(yè)及相近專(zhuān)業(yè)中相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的改革，亦可在其他開(kāi)設(shè)該專(zhuān)業(yè)的高等院校中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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