面向應用型人才培養(yǎng)的汽車CAD教學改革研究*

王文竹，劉剛，龔鵬，程勉宏，付強

面向應用型人才培養(yǎng)的汽車CAD教學改革研究*

王文竹，劉剛，龔鵬，程勉宏，付強

（沈陽航空航天大學，遼寧 沈陽 110136）

為了適應社會對車輛工程專業(yè)應用型人才的需求，以工程教育專業(yè)認證為契機，針對汽車CAD課程在傳統教學中存在的問題，從教學目標、教學內容、教材、和教學方式等六個方面進行了全面的教學改革。經過一年的教學實踐，新的教學模式取得了良好的教學效果，為培養(yǎng)車輛工程專業(yè)應用型人才提供參考。

汽車CAD；車輛工程專業(yè)；教學改革；應用型人才

前言

自從2010年汽車產業(yè)成為我國國民經濟重要的支柱產業(yè)以來，對社會經濟建設和科學技術發(fā)展有著極為重要的推動作用。當前，中國汽車產業(yè)處于一個快速發(fā)展時期，汽車年產銷量連續(xù)11年位居世界第一，2017年創(chuàng)下2887.9萬輛的歷史新高。2018年和2019年的產銷量仍遙遙領先。但我們國家是汽車的產銷大國，還不是汽車強國，汽車的研發(fā)和制造水平與世界先進水平相比都還具有一定的差距。激烈的市場競爭加大了對高技術應用型人才的需求。

應用型人才是指將成熟的理論和技術應用到實際生產中的技術型人才。應用型人才既要具有扎實的理論功底和創(chuàng)造性思維，同時還應形成較強的知識轉化和應用能力[1]。為了能夠培養(yǎng)適應社會需求的應用型人才，從國家層面上，在《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中明確提出了推進高等教育的分類發(fā)展，推動具備條件的普通本科高校向應用型轉變，是高等教育結構調整的重要舉措[2]。對于轉型為應用型的高校而言，如何從專業(yè)體系、課程設置、課程內容、教學方法、師資結構等方面進行全方位、系統性的改革，成為了目前需要迫切解決的問題。

CAD（Computer Aided Design）是利用計算機、外圍設備和系統軟件輔助人們對產品進行設計的方法與技術。CAD 技術起源于20 世紀60 年代，其可以大幅度地提高了產品的設計效率和質量，成為現代工業(yè)中必不可少的技術手段[3]。汽車CAD課程作為車輛工程專業(yè)的專業(yè)課之一。在傳統的教學中主要存在以下問題：課程教學和企業(yè)需求脫節(jié)；教學目標定位不準確；教學內容沒有體現車輛工程專業(yè)背景；考核方式單一；課程沒有和課程設計以及畢業(yè)設計等實踐環(huán)節(jié)進行很好地結合等等。本文針對這些問題，將從以下幾個方面進行教學改革，旨在通過教學改革培養(yǎng)出適應和支撐未來汽車產業(yè)發(fā)展的高素質應用型人才。

1 教學目標的再定位

為了培養(yǎng)卓越的應用型人才，教育部于2006年啟動了國際工程教育專業(yè)認證工作。工程教育是我國高等教育的重要組成部分，工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎[4][5]。實踐證明，工程教育專業(yè)認證尤其適合于應用型人才的培養(yǎng)[6]。工程教育專業(yè)認證的核心是以成果導向（Outcome Based Education, OBE）的教育[7]。要制定課程的教學目標，首先確定車輛工程專業(yè)學生的培養(yǎng)目標，即畢業(yè)生畢業(yè)五年左右所能達到的職業(yè)和專業(yè)成就，再根據培養(yǎng)目標來制定學生的畢業(yè)要求，最后根據畢業(yè)要求來確定課程的教學目標。汽車CAD課程支撐的畢業(yè)要求為使用現代工具：能夠了解車輛工程領域常用的現代儀器設備、信息技術工具、工程工具等資源，并理解其局限性；能夠針對車輛工程問題合理選擇現代儀器設備、信息技術工具、工程工具。最終，根據畢業(yè)要求確定了汽車CAD的教學目標為：認識車輛工程領域常用的相關設計軟件，并了解其優(yōu)勢和局限性；學習草圖設計、零件三維設計、部件裝配和工程圖等設計模塊，使學生掌握先進軟件進行設計的基本方法；通過先進軟件的學習，培養(yǎng)學生使用軟件對復雜車輛工程問題進行設計的能力。

2 教學內容的改革

教學目標確定后，接下來對教學大綱進行修改。首先是選擇什么軟件的問題。不同高校開設的汽車CAD課程學習的軟件有所不同，有的是學習CATIA軟件，有的是學PRO/E軟件，還有的學UG等軟件。國際一些著名的汽車公司如寶馬、克萊斯勒、沃爾沃、通用和福特等將CATIA作為他們的主流開發(fā)軟件。國內如一汽集團、二汽集團、上海汽車集團、吉利、長城和長安等多家汽車廠也都選用CATIA作為新車型的開發(fā)平臺。因此，為了滿足汽車公司的需求，最后確定了選擇CATIA軟件。

汽車CAD課程為32學時，而原課程設置為CAD基本理論12學時，CATIA軟件20學時。教學效果是理論部分晦澀難懂，而軟件又沒有很好地掌握。鑒于此，將基本理論學時壓縮為2學時，30學時為學習CATIA軟件。這樣有利于學生能熟練掌握CATIA軟件，提高學生的設計開發(fā)汽車零部件的能力，為畢業(yè)設計和未來工作打下良好的基礎。

CATIA軟件中一共有13個功能模塊，由于學時所限，不可能學習每個功能模塊，精選了汽車行業(yè)中經常用到的功能模塊，以草圖設計、零件的三維建模、部件裝配、工程圖設計和曲面設計為主要的學習內容。同時為了體現車輛工程專業(yè)背景，在講解實例中多引入如發(fā)動機曲柄連桿機構、變速器和制動器等汽車類零部件設計的內容，使教學內容具有專業(yè)背景，增強學生的學習興趣，鍛煉使用先進軟件解決車輛工程復雜問題的能力。

3 教材選用的改革

針對教材的選用的改革問題，市面上專門的汽車CAD教材很少，并存在純理論部分內容較多，CATIA軟件部分內容較少的問題。而專門CATIA軟件的書籍很多，卻沒有體現車輛工程專業(yè)背景特色，因此沒有一本特別適合的教材。根據教學目標和教學大綱，采取以CATIA書籍為主，參考其它CAD教材，并在各章節(jié)的實例中引入汽車零部件設計相關經典實例來制作講義。在上課之前將講義發(fā)給學生，以便學生在上課和課后復習時使用。并將汽車零部件設計的相關實例做成視頻，以便學生在課后可以反復學習。

4 教學方式的改革

教學方式采用以線下為主，線上為輔的方式進行教學。在線下授課中，以往傳統的上課方式為在多媒體教室上課，教師在講臺上進行軟件具體操作的示范，學生在下面全程觀看，而學生操作練習部分集中安排在機房進行。由于汽車CAD是實踐性很強的課程，這樣的效果并不好。為了改進不足，采取全程在機房進行上課，學生每人一臺電腦，采用邊講邊練的上課方式，當學生遇到問題時會及時地給予答疑解惑。同時講授中結合汽車零部件的實例幫助學生理解教學內容。實踐證明，通過實例教學可以加快學生掌握CATIA 軟件的基本操作和相關命令，而達到熟練掌握的目的，大大提高了學習效率，達到了事半功倍的效果。在教學過程中，聘請在汽車研發(fā)部門工作的往屆學生給學生作報告，從工程實踐的角度，給學生介紹如何學習CATIA軟件和如何利用CATIA進行汽車零部件的開發(fā)設計，通過這樣的交流，會激發(fā)學生的學習興趣，同時也了解了企業(yè)對學生的實際需求。

線上教學主要是利用中國大學慕課進行學習。雖然里面沒有專門的汽車CAD課程，但是有CATIA軟件學習的課程，課程名為《三維機械設計》，是由東北農業(yè)大學課程團隊建設的精品課程。鼓勵學生利用課余時間到該網站進行學習，只要在課程結課前學完即可。通過網站平臺可以隨時掌握學生的學習時間，學習的效果。通過這種線下為主，線下為輔的教學方式，可以充分利用各種教學資源，達到更好的教學效果。

5 考核方式的改革

課程考核是教學的重要組成部分，體現著檢查測評功能、導向與激勵功能、教學效果反饋功能[8]。因此重新設計考核方式具有重要的意義。針對考核方式的改革的問題，以前采用學生的出勤和最后上交的大作業(yè)的單一考核方式來評定成績。這種考試方式往往不能全面反映學生的學習情況，也不能起到很好的激勵作用。新的考核為多元化的考核方式，主要包括四個部分。第一部分為隨堂小測驗，學完某個功能模塊后，會隨堂出測試題。例如學完了草圖設計，會給出一個草圖的測試題，根據學生做的速度和準確程度打分，這樣起到督促學生認真聽課，準確掌握學生的學習情況，對于普遍掌握不好的命令可以重點強調。第二部分為線上中國大學慕課學習的成績，根據學生在線上的學習情況，給出一部分成績。第三部分為中間布置三次大作業(yè)，除了上交電子文檔，并要求學生通過匯報的形式進行交流，這樣可以有效地防止學生抄襲作業(yè)的現象。第四部分為期末上機測試，測試內容主要以汽車零部件的三維建模，裝配和工程圖為主，時間為120分鐘。通過上機測試可以綜合了解學生對這門課的掌握情況。四部分的成績比例為1：2：2：5。這種多元化的考核方式貫穿學生的整個學習過程中，充分發(fā)揮了各種考核方式的長處，培養(yǎng)了學生的自主學習能力，激發(fā)了學生的學習熱情，對學生的學習效果給予了客觀的評價。

6 與其它教學環(huán)節(jié)相結合

要達到熟練掌握現代工具的畢設要求，僅僅靠汽車CAD的32學時的課程還遠遠不夠，還需要與課程設計和畢業(yè)設計教學環(huán)節(jié)相結合。汽車CAD課程之后有兩門課程設計，分別是汽車制造工藝學課程設計和汽車設計課程設計。在這兩門課程設計中都是采用AutoCAD軟件進行繪圖，這與企業(yè)的需求嚴重脫節(jié)，將這兩門課程設計改成CATIA繪圖，這樣既可以滿足課程設計的繪圖要求，又可以復習鞏固CATIA軟件。畢業(yè)設計是本科專業(yè)教育中最后的教學環(huán)節(jié)，也是綜合性最強、最為重要的實踐環(huán)節(jié)。對于汽車CAD課程來說，畢業(yè)設計是使用先進軟件來解決車輛工程中復雜問題的一次重要的演練。然而在之前的畢業(yè)設計過程中仍然采用AutoCAD軟件來繪制裝配圖。通過本次教改，對于汽車零部件設計類的畢業(yè)設計，全部改為用CATIA繪制零件的三維圖，然后利用裝配模塊進行裝配，最后利用工程圖模塊生成二維裝配圖。通過與課程設計和畢業(yè)設計實踐教學環(huán)節(jié)的相結合，對CATIA軟件的不斷實踐，解決具體的實際問題，可以熟練地掌握CATIA軟件，達到很好的教學效果。

7 結論

我國汽車產業(yè)的高速發(fā)展為車輛工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)帶來了良好的機遇，同時也面臨著新的挑戰(zhàn)。針對汽車CAD課程在傳統教學中的突出問題，以開展工程教育專業(yè)認證為背景，從幾個方面提出了全面的改革措施。通過該課程的教改后一年的教學實踐，已經取得了較好的教學效果，學生的學習興趣更濃，教學質量得到了提高，實現了課程的教學目標，更有利于應用型人才的培養(yǎng)。同時汽車CAD課程教學改革是一項長期工程，需要不斷的持續(xù)改進，只有不斷地進行摸索，不斷地實踐，才能順應時代要求，培養(yǎng)出適應社會需求的應用型人才。

[1] 馮川.地方高校車輛工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)研究-以濱州學院為例[J].甘肅科技,2018,34 (6):17-19.

[2] 林蒼松.轉型背景下普通本科高校人力資源管理改革[J].福建工程學院學報,2016,(14):453.

[3] 郭榮春."汽車CAD"課程教學的研究與實踐[J].科技信息,2010,000 (036):496.

[4] 楊洪剛.面向工程教育專業(yè)認證的《汽車CAD/CAE》教學改革實踐[J].教育現代化,2019,6(18):62-63+94.

[5] 王振,馮世娟,周前能,楊虹.工程教育認證模式下半導體物理教學探討[J].讀寫算（教師版）:素質教學論壇,2017,(17):4-5.

[6] 冒興峰,羅鷹,張建峰,等.基于OBE理念的應用型本科車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革研究[J].時代汽車,2019,307(04):64-65.

[7] 王偉,楊浩東.工程認證標準下《汽車電器與電子控制技術》課程教學改革研究[J].高教學刊,2016(17):156-157.

[8] 田杰,鄭燕萍,羊玢,等.“汽車CAD/CAE”課程考核方式的改革與實踐[J].中國西部科技,2013(11):110-111.

Research on Teaching Reform of Automobile CAD for the Training of Applied Talents*

Wang Wenzhu, Liu Gang, Gong Peng, Cheng Mianhong, Fu Qiang

( Shenyang Aerospace University, Liaoning Shenyang 110136 )

In order to meet the needs of the society for the applied talents of vehicle engineering specialty, taking the opportunity of engineering education professional certification, aiming at the problems existing in the traditional teaching of automobile CAD, a comprehensive teaching reform has been carried out from six aspects of teaching objectives, teaching contents, teaching materials and teaching methods. After one year's teaching practice, the new teaching mode has achieved good teaching effect, which provides reference for training applied talents of vehicle engineering specialty.

Automobile CAD; Vehicle engineering; Teaching reform; Applied talents

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.03.059

G632

A

1671-7988(2021)03-188-03

G632

A

1671-7988(2021)03-188-03

王文竹（1976-），博士，就職于沈陽航空航天大學機電工程學院，研究方向：汽車振動與汽車CAE。

沈陽航空航天大學本科教學改革研究項目《面向應用型人才培養(yǎng)的汽車CAD教學改革研究》2019023。