工程教育認(rèn)證背景下《汽車設(shè)計(jì)》課程教學(xué)模式改革思考與實(shí)踐

田海波 寇發(fā)榮 王 星 魏若男

（西安科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，陜西 西安 710054）

一、引言

《汽車設(shè)計(jì)》是車輛工程專業(yè)的支柱課程，目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生掌握汽車主要設(shè)計(jì)方法，能夠完成汽車整體、總成以及關(guān)鍵零部件的基本設(shè)計(jì)，并能初步分析和解決該領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。這門課程的特點(diǎn)是理論性章節(jié)多、公式計(jì)算多，涉及的內(nèi)容廣泛，包括汽車總體及底盤傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系及制動(dòng)系的設(shè)計(jì)思路和方法，涉及機(jī)械制圖、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓與氣動(dòng)元件設(shè)計(jì)、電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、材料加工等專業(yè)課內(nèi)容，既可使學(xué)生對(duì)以往學(xué)到的多元化基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通，又為其后續(xù)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)、汽車工程設(shè)計(jì)及研究工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)［1-2］。但目前的《汽車設(shè)計(jì)》課程教學(xué)方式偏理論化，與現(xiàn)實(shí)工程問題結(jié)合不緊密，使學(xué)生僅能從表面了解書本中的知識(shí)，無法領(lǐng)會(huì)汽車設(shè)計(jì)的基本思路，無法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果［3-4］，甚至出現(xiàn)了部分學(xué)生認(rèn)為考前背一背就可以完成學(xué)習(xí)的現(xiàn)象。

近年來，我國(guó)為提高工程類學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，能達(dá)到和國(guó)際上實(shí)現(xiàn)學(xué)歷互認(rèn)而開始推行工程教育認(rèn)證工作。它的核心是“以畢業(yè)生的能力水準(zhǔn)達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)”為目標(biāo)，要求專業(yè)的課程體系、師資隊(duì)伍和辦學(xué)條件等都為這一目標(biāo)服務(wù)，從而保障教學(xué)的有效性。《汽車設(shè)計(jì)》課程目前存在的問題，從根本上講還是未達(dá)到工程教育認(rèn)證的要求，不能做到以畢業(yè)生的能力培養(yǎng)為核心。因此，有必要結(jié)合工程教育認(rèn)證的要求對(duì)其教學(xué)模式進(jìn)行改革。

二、汽車設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式改革思路與實(shí)踐

首先，根據(jù)用人單位和畢業(yè)生的反饋意見，課程組擴(kuò)大課程的內(nèi)容覆蓋范圍，將授課內(nèi)容由原先的機(jī)械工業(yè)出版社《汽車設(shè)計(jì)》（第四版），修改為以該教材為主體，融入汽車車身設(shè)計(jì)、智能汽車設(shè)計(jì)和新能源汽車設(shè)計(jì)的某些內(nèi)容。各部分內(nèi)容的講授仍按照設(shè)計(jì)要求、結(jié)構(gòu)方案分析、主要參數(shù)選取、設(shè)計(jì)與計(jì)算、關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與分析的順序依次展開。

總體改革思路是：以畢業(yè)生的能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，采用多種方式靈活結(jié)合，激活學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)潛能，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神、動(dòng)手能力和社會(huì)責(zé)任感，使學(xué)生能學(xué)用結(jié)合，以促進(jìn)該課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成；并在改革中不斷總結(jié)，根據(jù)學(xué)生和用人單位的反饋信息不斷改進(jìn)。具體地，在授課方式上，除采用多媒體與板書結(jié)合的方式外，還結(jié)合課堂內(nèi)容加入實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行知識(shí)拓展，以期促進(jìn)學(xué)生對(duì)抽象理論的認(rèn)識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，使學(xué)習(xí)效果比改革之前提升一個(gè)檔次。

（一）課堂教學(xué)與相關(guān)課程知識(shí)相結(jié)合

要做好教學(xué)，首先必須明了《汽車設(shè)計(jì)》課程在整個(gè)車輛工程專業(yè)教學(xué)體系中的節(jié)點(diǎn)位置。其先導(dǎo)課程是《汽車構(gòu)造》和《機(jī)械設(shè)計(jì)》?！镀嚇?gòu)造》講述了汽車的基本結(jié)構(gòu)，使學(xué)生對(duì)汽車的結(jié)構(gòu)有個(gè)整體認(rèn)識(shí)；《機(jī)械設(shè)計(jì)》則主要講解機(jī)械零部件（如齒輪、軸等）設(shè)計(jì)的一般方法，使學(xué)生具備設(shè)計(jì)常規(guī)機(jī)械的能力。這兩門課為《汽車設(shè)計(jì)》的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。《汽車?yán)碚摗放c《汽車設(shè)計(jì)》的教學(xué)一般在同時(shí)安排展開，前者偏重于理論知識(shí)，后者是前者內(nèi)容的外化與實(shí)踐應(yīng)用。因此，在該課程的教學(xué)中，要實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，必須注意與上述三門課的聯(lián)系，不能孤立地授課。在《汽車設(shè)計(jì)》的授課中要把上述三門課的內(nèi)容引入本課程中，使學(xué)生更容易理解和接受。例如，在變速器的授課中，在講述功能時(shí)要把《汽車構(gòu)造》中變速器的結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)容引入，在講設(shè)計(jì)及計(jì)算時(shí)要把《機(jī)械設(shè)計(jì)》中關(guān)于齒輪和軸的設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容引入，而在講傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)時(shí)要把《汽車?yán)碚摗返南嚓P(guān)內(nèi)容引入。

（二）理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合

傳統(tǒng)的《汽車設(shè)計(jì)》教學(xué)方式往往只關(guān)注理論知識(shí)的傳授，某些高校雖有實(shí)驗(yàn)，但內(nèi)容與書本知識(shí)并不相干，不能起到理論結(jié)合實(shí)踐的作用，造成學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)認(rèn)識(shí)片面，無法與實(shí)際問題結(jié)合。鑒于此，我們利用本校車輛結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有設(shè)備資源，增加與書本知識(shí)結(jié)合緊密的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，《汽車總體布置方案實(shí)驗(yàn)》和《底盤傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》，以具體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，讓學(xué)生通過分析現(xiàn)有部件的結(jié)構(gòu)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源，自主設(shè)計(jì)布置汽車的總體結(jié)構(gòu)以及傳動(dòng)系的基本結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課內(nèi)知識(shí)“汽車總體布置方案”和“變速器設(shè)計(jì)方案”的理解。目前已完成教學(xué)過程的兩屆學(xué)生。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在剛開始接觸時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程并未感到很新奇，甚至有些不屑；在入手后才發(fā)現(xiàn)，由于以前從未把課本知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，就出現(xiàn)了“無從下手、不知所措”的現(xiàn)象；經(jīng)過老師的引導(dǎo)后，他們才知道自己應(yīng)該如何去分析結(jié)構(gòu)、如何查資料，才能完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生們對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)更加具體，對(duì)《汽車設(shè)計(jì)》的相關(guān)內(nèi)容理解更為深刻，原先的“死知識(shí)”變成了“活知識(shí)”，紙面的東西與實(shí)際問題得到了結(jié)合，收到了很好的教學(xué)效果。

（三）線上教學(xué)與線下教學(xué)相結(jié)合

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步及知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的快速發(fā)展，對(duì)教育領(lǐng)域產(chǎn)生了很大的影響，最明顯的就是教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，線上教學(xué)已經(jīng)成為目前的主要教學(xué)模式——線下教學(xué)的重要補(bǔ)充。目前網(wǎng)上相關(guān)的、可資教學(xué)的內(nèi)容很多，包括慕課資源網(wǎng)站、汽車運(yùn)用（如銷售、維修、保養(yǎng)等）網(wǎng)站、汽車設(shè)計(jì)網(wǎng)站等，為學(xué)生提供了獲取知識(shí)的多渠道載體。授課教師需要與時(shí)俱進(jìn)，在授課方式方面，要學(xué)習(xí)在網(wǎng)上平臺(tái)的新模式，必要情況下可以通過網(wǎng)絡(luò)來給學(xué)生講解知識(shí)；在授課內(nèi)容方面，要通過網(wǎng)絡(luò)盡可能地搜集資料，豐富完善自己的教學(xué)內(nèi)容；同時(shí)，還要利用網(wǎng)上的各種知識(shí)平臺(tái)，滿足學(xué)生的偏好，增加教學(xué)內(nèi)容的可接受程度。受疫情影響，2020年春季學(xué)期延期開學(xué)，為保證“停課不停教，停課不停學(xué)”，我校要求必須展開線上教學(xué)?！镀囋O(shè)計(jì)》利用“騰訊課堂”軟件進(jìn)行了線上教學(xué)。從學(xué)生返校后的考試情況來看，教學(xué)目標(biāo)基本達(dá)到，但由于學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍的影響，仍有一些不盡人意之處。這說明了線上教育是有效可行的，不過也說明了線下教學(xué)具有不可替代的作用。因此，要達(dá)到理想的教學(xué)效果，必須將線上教學(xué)與線下教學(xué)相結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，互為支撐，互為依靠。

（四）課內(nèi)教學(xué)與課外教學(xué)相結(jié)合

隨著新培養(yǎng)方案的實(shí)施，我專業(yè)的《汽車設(shè)計(jì)》的課內(nèi)學(xué)時(shí)將會(huì)大幅度縮減，由現(xiàn)有的48學(xué)時(shí)壓縮為32學(xué)時(shí)，傳統(tǒng)的授課方式無法講完現(xiàn)有的內(nèi)容，不能滿足實(shí)際的需求，必須在教學(xué)模式上做出調(diào)整。在這種情況下，《汽車設(shè)計(jì)》由原先的課堂講授為主、課后作業(yè)為輔的模式，改為課內(nèi)教學(xué)與課外教學(xué)相結(jié)合的模式。具體改革措施如下：1）對(duì)于一些與其他課存在重疊的知識(shí)內(nèi)容，課堂上不再重復(fù)，提前布置，由學(xué)生自主學(xué)習(xí)，如講離合器時(shí)，不再細(xì)講離合器的結(jié)構(gòu)，主要講其方案布置與設(shè)計(jì)計(jì)算；2）對(duì)于一些容易理解的問題，如離合器、變速器的外殼結(jié)構(gòu)，課堂上將不再講授，變成大作業(yè)的方式，布置給學(xué)生，由學(xué)生通過各種查閱資料（如圖書館、網(wǎng)絡(luò)）的方式來完成，老師負(fù)責(zé)檢查作業(yè)，督責(zé)其效果；3）與現(xiàn)有的活動(dòng)（如巴哈越野車節(jié)能車大賽、無碳小車大賽等）相結(jié)合，并開發(fā)一些增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)造性思維和動(dòng)手能力的活動(dòng)（如新能源汽車設(shè)計(jì)大賽、智能汽車設(shè)計(jì)大賽），將之作為必做環(huán)節(jié)，強(qiáng)制學(xué)生參與，促進(jìn)他們?cè)谠O(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，在工程中認(rèn)識(shí)工程，將理論知識(shí)與實(shí)際問題相結(jié)合，加深對(duì)理論內(nèi)容的理解，從而提升培養(yǎng)質(zhì)量。

（五）課堂教學(xué)與實(shí)際案例相結(jié)合

《汽車設(shè)計(jì)》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》的主要區(qū)別之一，就是它以汽車為對(duì)象進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，有很強(qiáng)的針對(duì)性。因此，將實(shí)際案例融入教學(xué)當(dāng)中，會(huì)更加直觀，更易為學(xué)生接受。實(shí)施的具體步驟是，從具體案例入手，提出有針對(duì)性、啟發(fā)性的問題，然后對(duì)問題進(jìn)行詳細(xì)分析，最后得出結(jié)論或解決方案。這個(gè)過程能夠使學(xué)生無形中進(jìn)入分析主體角色，用理論去自覺聯(lián)系實(shí)際，彌補(bǔ)了目前教學(xué)中缺乏對(duì)實(shí)際問題分析過程的不足，增強(qiáng)了學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問題的能力，同時(shí)還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和研究潛能，促使學(xué)生舉一反三，積極思考。在具體案例方面，我專業(yè)選擇了汽車重大責(zé)任事故作為研究對(duì)象，尤其是每年“3.15”晚會(huì)中曝光的某些車型存在的問題，比如“2001年某型越野車事件”“2009年某型車的召回門事件”“2018年某型車進(jìn)水門事件”“2012年某型車召回門事件”等，都是分析的話題。從問題的曝光，到問題的分析，再到問題的解決，最后是問題的反思，邊講解邊提問，學(xué)生們聽得津津有味，同時(shí)參與度也迅速增強(qiáng)，從知識(shí)的被動(dòng)接受者變成了話題的主動(dòng)參與者，在潛移默化中將很多汽車設(shè)計(jì)的思想和理念被灌輸?shù)侥X海中。

（六）CAD技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合

CAD技術(shù)在汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，已經(jīng)應(yīng)用得非常普遍。一個(gè)不懂CAD技術(shù)的工程師在現(xiàn)代汽車企業(yè)中已無法生存。從2013年開始，我專業(yè)在學(xué)生中普及CAD技術(shù)教學(xué)，學(xué)生的計(jì)算機(jī)繪圖技能有大幅提升。但由于學(xué)生缺乏應(yīng)用實(shí)踐，因此無法和《汽車設(shè)計(jì)》的內(nèi)容結(jié)合起來。在授課過程中，筆者將CAD技術(shù)融入部分教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)CAD技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域有了新的認(rèn)識(shí)。例如，在講汽車底部空間位置校核時(shí)，用二維CAD軟件展示校核的思路和過程，使授課內(nèi)容更直觀。再如，講十字軸萬向節(jié)的不等速傳動(dòng)特性時(shí)，用三維CAD軟件，進(jìn)行演示，學(xué)生的印象更加深刻。此外，筆者還在《汽車總體布置方案實(shí)驗(yàn)》完成后，要求學(xué)生提交汽車總體布置的三維圖和二維圖，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)應(yīng)用CAD技術(shù)，達(dá)到鞏固教學(xué)效果的目的。

三、結(jié)論

《汽車設(shè)計(jì)》是車輛工程專業(yè)的支柱課程，教學(xué)模式的改革對(duì)本專業(yè)學(xué)生的工程能力培養(yǎng)至關(guān)重要。筆者按照工程教育認(rèn)證的教學(xué)要求，在學(xué)時(shí)壓縮的情況下，提出了教學(xué)模式改革的基本思路，并進(jìn)行了實(shí)踐，取得了一定的效果。今后，仍需根據(jù)用人單位和畢業(yè)生的反饋，不斷改革教學(xué)模式，使之適應(yīng)時(shí)代的需求，提升教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生成為我國(guó)汽車行業(yè)的有用之才。