以實踐為導(dǎo)向的非工藝因素在汽車設(shè)計課程中的教學(xué)方法

董隆

關(guān)鍵詞：汽車設(shè)計；非工藝因素；教學(xué)方案；實踐導(dǎo)向；問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)

0引言

在現(xiàn)代車輛工程教育領(lǐng)域，汽車設(shè)計教學(xué)占據(jù)了極其重要的地位。隨著技術(shù)的快速發(fā)展和市場需求的日益增長，汽車設(shè)計不僅僅局限于工藝技能的培養(yǎng)，更涉及到多元化、跨學(xué)科的能力培育。本文將深入探討問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)和基于項目的學(xué)習(xí)在汽車設(shè)計教育中的應(yīng)用。這些教學(xué)方法不僅強調(diào)理論知識的學(xué)習(xí)，而且更加注重實踐經(jīng)驗的積累和應(yīng)用。通過實際案例分析，本文展示了這些教學(xué)方法如何有效地幫助學(xué)生理解和應(yīng)用汽車設(shè)計中的非工藝因素，以及這種教學(xué)方式如何增強學(xué)生的綜合素養(yǎng)，滿足當(dāng)前汽車工業(yè)的需求。

1教學(xué)理論與方法選擇

1.1問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)的理論基礎(chǔ)

問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)（Problem-BasedLearning，PBL）作為一種先進的教育理論，其核心在于通過解決實際問題促進學(xué)生的主動學(xué)習(xí)。PBL的主要特點是強調(diào)問題驅(qū)動、學(xué)生主動性和跨學(xué)科性，以及反思和評估的過程。在PBL模式下，學(xué)生不是被動接受預(yù)設(shè)的知識，而是通過探索和解決具體的、現(xiàn)實世界中的問題來學(xué)習(xí)。

汽車設(shè)計是一個涉及多個學(xué)科的復(fù)雜領(lǐng)域，不僅需要工程技能，還涉及到設(shè)計美學(xué)、用戶體驗和環(huán)境可持續(xù)性等多方面。通過PBL，學(xué)生可以在真實的或模擬的工作環(huán)境中面對實際設(shè)計挑戰(zhàn)，例如設(shè)計低碳排放的車輛或開發(fā)新的智能駕駛輔助系統(tǒng)。這種情境學(xué)習(xí)不僅促進了學(xué)生對汽車設(shè)計各個方面的深入理解，還鼓勵他們跨學(xué)科思考和創(chuàng)新。

PBL在汽車設(shè)計教育中的應(yīng)用，尤其是對非工藝因素的教學(xué)，如安全性、可持續(xù)性和人性化設(shè)計等，帶來了多方面的理論支持。首先，它強調(diào)了學(xué)生的主動參與和自主學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠根據(jù)自己的興趣和需求來探索這些領(lǐng)域。其次，PBL促進了學(xué)生的批判性思維和解決復(fù)雜問題的能力，這對于應(yīng)對汽車設(shè)計中的實際挑戰(zhàn)至關(guān)重要。最后，PBL的跨學(xué)科特性鼓勵學(xué)生將工程、設(shè)計、環(huán)境科學(xué)等不同學(xué)科的知識綜合運用到汽車設(shè)計中，從而培養(yǎng)出更全面、更具創(chuàng)新能力的汽車設(shè)計師。

1.2基于項目的學(xué)習(xí)方法

基于項目的學(xué)習(xí)（Project-BasedLearning，PjBL）是一種高度實用和交互性強的教學(xué)方法，特別適用于汽車設(shè)計等應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域。PjBL的核心在于以真實或模擬的項目作為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)，通過這些項目的實施，學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R與實際操作相結(jié)合，從而獲得深刻的學(xué)習(xí)體驗[1]。

在汽車設(shè)計教育中，PjBL方法尤為重要。汽車設(shè)計是一個需要多學(xué)科知識和技能結(jié)合的復(fù)雜過程，包括工程學(xué)、設(shè)計、環(huán)境科學(xué)和市場學(xué)等多個領(lǐng)域。通過PjBL，學(xué)生可以參與到設(shè)計實際汽車原型或解決特定汽車設(shè)計問題的項目中，如研發(fā)低排放汽車、改進駕駛輔助系統(tǒng)等。這種實踐經(jīng)驗不僅幫助他們更好地理解汽車設(shè)計的各個方面，還培養(yǎng)了他們面對實際工作挑戰(zhàn)時的能力。

更重要的是，PjBL在教授汽車設(shè)計課程中的非工藝因素方面提供了理論支持。非工藝因素，如可持續(xù)性、安全性和用戶體驗等，是現(xiàn)代汽車設(shè)計中不可或缺的部分。在基于項目的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)這些概念，更能在項目中實際應(yīng)用這些原則。例如，學(xué)生可能參與設(shè)計一個環(huán)保的汽車原型，這要求他們不僅要考慮技術(shù)的可行性，還要考慮到環(huán)境影響和用戶需求。通過這樣的項目，學(xué)生能夠綜合運用他們的知識，解決復(fù)雜的實際問題，同時提升創(chuàng)新思維和批判性思維能力。

1.3汽車設(shè)計課程中的非工藝因素

在汽車設(shè)計領(lǐng)域，非工藝因素扮演著至關(guān)重要的角色，因為它們直接影響汽車的市場競爭力和用戶體驗。這些因素包括人性化、安全性和可持續(xù)性。人性化在汽車設(shè)計中至關(guān)重要，它關(guān)乎駕駛員和乘客的舒適感和便捷性[2]。例如，人機交互界面和座椅設(shè)計必須考慮用戶的需求和體驗，以提高駕駛和乘坐的舒適性。安全性是汽車設(shè)計的首要考慮因素之一。汽車必須具備被動安全性和自主安全性，以保護駕駛員和乘客免受潛在危險的傷害，這包括碰撞安全、防翻車技術(shù)和駕駛輔助系統(tǒng)的設(shè)計。可持續(xù)性也是汽車設(shè)計不可忽視的方面，減少排放、提高燃油效率、使用可再生能源等可持續(xù)性實踐對環(huán)境影響至關(guān)重要，而這些因素也在汽車市場中變得越來越受歡迎。

2創(chuàng)新的課程方案設(shè)計

2.1設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)

汽車設(shè)計課程的首要任務(wù)是明確定義學(xué)生需要掌握的知識和技能范圍。在涉及汽車設(shè)計原理與技術(shù)時，學(xué)生需要深入研究汽車設(shè)計的核心原理、材料科學(xué)、工程技術(shù)和美學(xué)，還需要了解與汽車設(shè)計相關(guān)的前沿技術(shù)和創(chuàng)新。

非工藝因素在汽車設(shè)計中具有至關(guān)重要的地位，包括人性化、安全性和可持續(xù)性等因素，學(xué)生必須深刻理解它們對汽車設(shè)計的關(guān)鍵作用，并學(xué)會如何巧妙地將它們?nèi)谌朐O(shè)計中，以創(chuàng)造出更符合市場需求和用戶期望的汽車產(chǎn)品。項目管理和團隊合作技能同樣不可或缺。汽車設(shè)計通常需要多方面的協(xié)作和協(xié)同努力，因此學(xué)生需要掌握項目管理的方法和技巧，以確保團隊協(xié)作高效而有序，任務(wù)能夠按期完成。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和問題解決能力也是課程的關(guān)鍵目標(biāo)。在汽車設(shè)計領(lǐng)域，尋找新穎的解決方案并解決復(fù)雜問題至關(guān)重要[3]。

2.2項目選題與設(shè)計

在汽車設(shè)計教育的項目選題與設(shè)計階段，重點在于創(chuàng)造一個仿真的工作環(huán)境，通過具體且前瞻性的任務(wù)，激發(fā)學(xué)生運用課堂所學(xué)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維、問題解決能力及跨學(xué)科合作技巧。這樣的實踐經(jīng)歷不僅讓學(xué)生深入理解汽車設(shè)計的各個方面，還為他們未來在此領(lǐng)域的工作打下堅實的基礎(chǔ)。這些項目的選題應(yīng)該涵蓋以下方面。

（1）智能駕駛輔助系統(tǒng)設(shè)計。此選題讓學(xué)生有機會從基礎(chǔ)開始，設(shè)計和測試新一代的智能駕駛輔助系統(tǒng)，以提升汽車的安全性和自動化程度。在此過程中，學(xué)生需要深入探究傳感技術(shù)、人機交互界面和自動化控制系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，以創(chuàng)造創(chuàng)新的解決方案。

（2）環(huán)保汽車設(shè)計。在這個選題中，學(xué)生將研究如何設(shè)計更環(huán)保、低排放的汽車。他們將被鼓勵引入新能源技術(shù)、探索材料科學(xué)的創(chuàng)新，并思考如何減少汽車對環(huán)境的負(fù)面影響。這一過程有助于他們在可持續(xù)發(fā)展方面建立深厚的知識基礎(chǔ)。

（3）未來移動出行解決方案。此選題旨在促使學(xué)生探索適應(yīng)不斷變化的城市交通需求和挑戰(zhàn)的新興汽車共享模式及未來的出行方式。這要求學(xué)生深入研究城市規(guī)劃、交通管理以及社會趨勢，以便提出創(chuàng)新且實用的解決方案[4]。

2.3教材與資源準(zhǔn)備

為確保汽車設(shè)計課程的成功教學(xué)，高質(zhì)量的教材和資源準(zhǔn)備是關(guān)鍵。這不僅涉及到課堂理論的學(xué)習(xí)，還包括實踐操作的訓(xùn)練。

首先，選用的教材必須體現(xiàn)最新的汽車設(shè)計理論和實踐。在迅速發(fā)展的汽車設(shè)計領(lǐng)域，更新及時的教材對于學(xué)生建立堅實的理論基礎(chǔ)和了解行業(yè)最新趨勢至關(guān)重要。教材應(yīng)涵蓋汽車設(shè)計的基本原理、材料科學(xué)、工程技術(shù)、美學(xué)等多方面內(nèi)容，并包含相關(guān)的案例研究，以便學(xué)生能夠全面理解并應(yīng)用這些知識。

其次，為學(xué)生提供現(xiàn)代化的實驗室和汽車設(shè)計工具至關(guān)重要。實驗室應(yīng)配備先進的設(shè)備和工具，使學(xué)生能夠在類似實際工作環(huán)境中進行操作和項目開發(fā)。通過這種實踐性學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能夠?qū)⒗碚撝R轉(zhuǎn)化為實際技能，而且能積累寶貴的實際項目經(jīng)驗。

此外，與汽車設(shè)計行業(yè)的專業(yè)人士合作對于提高教學(xué)質(zhì)量也非常重要。通過邀請行業(yè)專家參與教學(xué)，學(xué)生不僅能從他們的實踐經(jīng)驗中學(xué)習(xí)，還能了解行業(yè)最新的動態(tài)。這種互動不僅提供了寶貴的行業(yè)見解，而且有助于學(xué)生建立與潛在雇主的聯(lián)系，為他們未來的職業(yè)生涯鋪平道路。

2.4課程與課程大綱

基于項目導(dǎo)向教學(xué)的核心理念，學(xué)生將直接參與解決實際汽車設(shè)計問題的項目，通過這種實際工作來學(xué)習(xí)和應(yīng)用他們的知識。這種教學(xué)方法旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實際問題解決能力，使他們能夠在未來的職業(yè)中勝任各種挑戰(zhàn)。教學(xué)方案流程提供了整個過程的從項目選擇到職業(yè)準(zhǔn)備（圖1），為學(xué)生提供了全面的教育和培訓(xùn)。這些步驟旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實際問題解決能力和跨學(xué)科合作技能，使他們能夠成功應(yīng)對汽車設(shè)計領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。

學(xué)生將與不同專業(yè)背景的同學(xué)一起工作，模擬實際汽車設(shè)計項目的多樣性和復(fù)雜性。通過與其他領(lǐng)域的學(xué)生合作，他們將能夠獲得更廣泛的知識，提高團隊合作和溝通技能。學(xué)生將有機會參與真實的汽車設(shè)計項目，與行業(yè)專業(yè)人士互動，了解汽車設(shè)計領(lǐng)域的實際需求和趨勢。這種實際經(jīng)驗將增強他們的就業(yè)競爭力，并為未來的職業(yè)生涯做好準(zhǔn)備。課程的整體將始終關(guān)注最新的汽車設(shè)計技術(shù)和趨勢。學(xué)生將接觸到數(shù)字化技術(shù)、智能系統(tǒng)和可持續(xù)性創(chuàng)新等前沿領(lǐng)域，以確保他們具備未來職業(yè)所需的技能和知識。此外，課程還將提供職業(yè)規(guī)劃和就業(yè)準(zhǔn)備的支持，以確保學(xué)生能夠在汽車設(shè)計領(lǐng)域成功就業(yè)。這包括職業(yè)指導(dǎo)、實習(xí)機會、行業(yè)導(dǎo)師的建議和就業(yè)資源，幫助學(xué)生順利過渡到職業(yè)生涯的下一步[5]。

3案例分析與效果對比

3.1實施案例

某大學(xué)汽車設(shè)計工程系的環(huán)保汽車課程設(shè)計項目，融合了PBL和PjBL方法，旨在訓(xùn)練學(xué)生在實際環(huán)境中應(yīng)用材料科學(xué)、工程技術(shù)和可持續(xù)性原則。在這個課程項目中，學(xué)生們面臨的挑戰(zhàn)是設(shè)計一款低碳排放的電動汽車。項目要求學(xué)生不僅要考慮車輛的動力效率，還要關(guān)注其生產(chǎn)過程中的環(huán)境影響。此項目背景是汽車行業(yè)對可持續(xù)性的日益重視，以及日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)。

學(xué)生首先進行市場和技術(shù)研究，了解當(dāng)前電動汽車的設(shè)計趨勢和可持續(xù)性挑戰(zhàn)，包括對電池技術(shù)、材料選擇、制造過程及其環(huán)境影響的深入分析。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生團隊開始設(shè)計汽車原型。他們考慮到汽車的整體設(shè)計，包括輕量化材料的使用、高效電池系統(tǒng)的集成以及車輛的空氣動力學(xué)特性。完成設(shè)計后，學(xué)生團隊構(gòu)建汽車模型并進行測試，以評估其性能和環(huán)境影響。這包括對汽車的能效、排放水平和整體環(huán)保特性的評估。

通過這個項目，學(xué)生不僅學(xué)到了關(guān)于汽車設(shè)計的核心技術(shù)和可持續(xù)性原則，還提升了他們的團隊合作能力和跨學(xué)科協(xié)作技能。他們成功設(shè)計出一個既環(huán)保又高效的電動汽車原型，這對他們未來的職業(yè)生涯具有重要影響。此案例充分展示了將PBL和PjBL方法應(yīng)用于實際教學(xué)中的有效性，不僅增強了學(xué)生的專業(yè)知識和技能，而且培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新思維和實際問題解決能力，為他們將來在汽車設(shè)計領(lǐng)域的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。

3.2反饋與持續(xù)改進

通過問卷調(diào)查、小組討論和個別訪談收集學(xué)生對課程的看法。重點關(guān)注他們對PBL和PjBL方法的感受、所面臨的挑戰(zhàn)以及學(xué)習(xí)成果。通過問卷收集得到的數(shù)據(jù)可以看出（圖2），大多數(shù)學(xué)生（60%）對課程表示“非常滿意”或“滿意”，表明課程在整體上能夠滿足學(xué)生的期望，尤其是在實踐操作和跨學(xué)科學(xué)習(xí)方面。這可能歸功于結(jié)合PBL和PjBL的教學(xué)方法，這些方法強調(diào)實際應(yīng)用和團隊合作。有22%的學(xué)生給出了“一般”的反饋，而18%的學(xué)生表示“不滿意”或“非常不滿意”。這一部分反饋指出課程存在可改進的空間?？赡艿脑虬▽W(xué)生在特定技能上的需求未得到充分滿足，或者課程內(nèi)容與行業(yè)最新趨勢之間存在差距。

對于那些反饋“一般”或“不滿意”的學(xué)生，可考慮提供更多個性化的學(xué)習(xí)體驗，如針對性的輔導(dǎo)或調(diào)整項目難度。同時，老師需要同步行業(yè)的最新發(fā)展，更新課程內(nèi)容，特別是在新興技術(shù)如自動駕駛、電動車等領(lǐng)域。在課程的設(shè)計上，需要提供更多實際操作機會，如實驗室工作、實地考察或與企業(yè)的合作項目，以提升學(xué)生的實踐技能。

對于課程的反饋更新上，需要定期收集學(xué)生和行業(yè)專家的反饋，以便及時調(diào)整教學(xué)方法和課程內(nèi)容。另外，也可以增加與行業(yè)專家的互動，如邀請他們參與課程設(shè)計和評估，以確保教學(xué)內(nèi)容的實際應(yīng)用性和前瞻性。

3.3教學(xué)成果的應(yīng)用

基于實踐導(dǎo)向的教學(xué)方法，特別是PBL和PjBL在汽車設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅在學(xué)術(shù)界產(chǎn)生了顯著的影響，也在汽車設(shè)計行業(yè)中展示了其巨大的應(yīng)用潛力。這種教學(xué)方法的優(yōu)勢和創(chuàng)新之處在于其強調(diào)實際操作和跨學(xué)科知識的融合，這些都是現(xiàn)代工業(yè)界尤其是汽車設(shè)計行業(yè)中極為重視的方面。

在PBL和PjBL的混合教學(xué)模式下，學(xué)生通過實際操作和解決真實問題來學(xué)習(xí)。這種方法不僅提高了他們的技術(shù)技能，還增強了他們面對復(fù)雜問題時的實際操作能力。在汽車設(shè)計領(lǐng)域，這意味著學(xué)生能夠快速適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，有效地應(yīng)用他們的技能來解決實際問題。汽車設(shè)計是一個涉及多個學(xué)科的領(lǐng)域，包括工程學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和美學(xué)等。問題導(dǎo)向和基于項目學(xué)習(xí)方法促使學(xué)生從多個角度思考問題，促進跨學(xué)科知識的整合。這種綜合性思維方式對于創(chuàng)新汽車設(shè)計至關(guān)重要，因為它可以幫助設(shè)計師考慮到設(shè)計的各個方面，從而創(chuàng)造出更優(yōu)秀的產(chǎn)品。這種教學(xué)方法鼓勵學(xué)生創(chuàng)新思維，特別是在解決環(huán)境和可持續(xù)性問題方面。在汽車設(shè)計中，這意味著新一代的設(shè)計師能夠開發(fā)出更環(huán)保、更高效的汽車，不僅滿足市場需求，還能推動整個行業(yè)朝著可持續(xù)發(fā)展的方向前進[6]。

這種教學(xué)方法的成果不僅限于教育領(lǐng)域。學(xué)生通過這種教學(xué)方式獲得的知識和技能直接對應(yīng)行業(yè)需求，使他們能夠在汽車設(shè)計領(lǐng)域的各種職位上發(fā)揮作用。例如，他們可以參與汽車制造公司的設(shè)計團隊，或在汽車工程咨詢公司中擔(dān)任關(guān)鍵角色。這種以實踐為導(dǎo)向的教學(xué)方法同樣適用于其他工程領(lǐng)域，如航空航天、機械工程等。這些領(lǐng)域同樣需要強大的實踐能力和跨學(xué)科知識整合能力。因此，將這種教學(xué)模式應(yīng)用于這些領(lǐng)域，可以幫助培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng)的工程師。

4結(jié)論與展望

本文的研究強調(diào)了以實踐為導(dǎo)向的非工藝因素在汽車設(shè)計課程中的教學(xué)方法的重要性和優(yōu)勢。通過結(jié)合問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)（PBL）和基于項目的學(xué)習(xí)（PjBL），課程不僅能有效地教授汽車設(shè)計的基本原理和技術(shù)，更能培養(yǎng)學(xué)生在人性化設(shè)計、安全性和可持續(xù)性等非工藝因素方面的深刻理解和應(yīng)用能力。這種教學(xué)方法的實施，不僅提高了學(xué)生的專業(yè)技能，更加強了他們的創(chuàng)新思維和團隊合作能力，為滿足汽車工業(yè)的多元化需求奠定了堅實基礎(chǔ)。

未來的教育應(yīng)更加注重跨學(xué)科的整合和國際化視野的拓展，同時增加與工業(yè)界的互動和合作，以確保教學(xué)內(nèi)容的前瞻性和應(yīng)用性。通過這些改進，我們可以期待培養(yǎng)出更多適應(yīng)現(xiàn)代汽車設(shè)計挑戰(zhàn)的優(yōu)秀工程師。