摘 要:在新工科教育背景下,車輛工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)已經(jīng)悄然發(fā)生了改變,它超越了傳統(tǒng)的制圖與設(shè)計(jì)技能,轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)生更高層次綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)。作為車輛工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一,工程制圖與CAD課程不僅承擔(dān)著培養(yǎng)車輛工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的任務(wù),也是日后學(xué)習(xí)和就業(yè)的重要基礎(chǔ)。文章從課程改革的必要性出發(fā),探討如何在教學(xué)過程中融入“大國重器”案例、綠色制造理念、工程倫理教育以及團(tuán)隊(duì)合作訓(xùn)練等內(nèi)容。通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、案例教學(xué)法及混合式教學(xué)等方式,并結(jié)合對國產(chǎn)高端新能源汽車(如小米SU7)的三視圖繪制,進(jìn)行國產(chǎn)高端制造案例分析,最大程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與民族自豪感,實(shí)現(xiàn)課程思政的有效融入。通過問卷調(diào)查、課堂反饋及成果展示等方式,評估了課程思政改革的效果,并提出了未來優(yōu)化方向。研究表明,在車輛工程CAD課程中融入思政教育,不僅提升了學(xué)生的專業(yè)能力,也增強(qiáng)了其社會(huì)責(zé)任感與科技報(bào)國情懷,為新工科背景下的工程教育改革提供了有益參考。
關(guān)鍵詞:新工科 車輛工程 CAD 課程思政
隨著新工科建設(shè)的推進(jìn),高等教育不再僅僅關(guān)注專業(yè)技能培養(yǎng),而是強(qiáng)調(diào)知識(shí)、能力與素質(zhì)的協(xié)同發(fā)展。CAD課程作為車輛工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程,不僅要教授學(xué)生計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的基本技能,還要增強(qiáng)他們的工程實(shí)踐能力,以及解決實(shí)際復(fù)雜問題的能力[1-5]。然而,傳統(tǒng)CAD教學(xué)往往存在僅僅進(jìn)行了知識(shí)傳授,而忽略了學(xué)生的價(jià)值引導(dǎo),導(dǎo)致學(xué)生過于關(guān)注軟件操作技巧,結(jié)果忽視了工程倫理、安全規(guī)范、綠色設(shè)計(jì)等當(dāng)前社會(huì)愈發(fā)重要的內(nèi)容。在新時(shí)代背景下,如何將思政元素有機(jī)融入CAD課程,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中既能提升專業(yè)素養(yǎng),又能樹立正確的價(jià)值觀,成為高校教育改革的重要課題。為此,我們在車輛工程CAD課程中進(jìn)行了一系列教學(xué)探索,力求通過“大國重器”案例教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)踐、工程倫理討論以及數(shù)字化教學(xué)工具的綜合應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)課程思政與專業(yè)教育的深度融合。
1 課程思政建設(shè)的必要性
1.1 車輛工程CAD課程的專業(yè)特點(diǎn)
車輛工程CAD課程具有鮮明的專業(yè)特點(diǎn),既涵蓋了二維制圖、三維建模和裝配設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)內(nèi)容,又緊密圍繞整車設(shè)計(jì)與關(guān)鍵零部件開發(fā)的實(shí)際需求展開。在這門課程中,學(xué)生不僅要掌握傳統(tǒng)的圖形繪制技巧和軟件操作,更要學(xué)習(xí)如何運(yùn)用CAD工具進(jìn)行汽車整車及其系統(tǒng)(如傳動(dòng)系統(tǒng)、底盤、懸掛系統(tǒng)等)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。課程內(nèi)容往往融合了現(xiàn)代制造技術(shù)和智能化設(shè)計(jì)理念,要求學(xué)生在完成工程圖紙的同時(shí),關(guān)注產(chǎn)品的輕量化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及安全性等關(guān)鍵指標(biāo)。此外,隨著虛擬仿真和數(shù)字化制造的普及,學(xué)生還需要學(xué)會(huì)利用相關(guān)軟件進(jìn)行應(yīng)力分析、運(yùn)動(dòng)仿真和性能驗(yàn)證,從而為汽車整車設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。總的來說,車輛工程CAD課程既注重理論基礎(chǔ)的鞏固,也強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用與工程實(shí)踐,力求培養(yǎng)出既懂技術(shù)又具備創(chuàng)新思維和綜合解決問題能力的高素質(zhì)工程人才。
1.2 車輛工程專業(yè)CAD課程目標(biāo)
新工科改革要求專業(yè)課程與思政教育深度融合,使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的過程中,逐步形成正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀,在車輛工程專業(yè)CAD課程中,課程思政建設(shè)的主要目標(biāo)包括。
增強(qiáng)民族自豪感和科技報(bào)國意識(shí):通過學(xué)習(xí)國產(chǎn)高端制造案例,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到自主創(chuàng)新在全球競爭中的重要性。通過分析國產(chǎn)C919大飛機(jī)、華為芯片制造設(shè)備、小米SU7新能源汽車等案例,幫助學(xué)生感知中國制造業(yè)崛起的成就與挑戰(zhàn)。
培養(yǎng)工程倫理意識(shí):在車輛工程設(shè)計(jì)過程中,工程倫理意識(shí)的培養(yǎng)至關(guān)重要。課程不僅要求學(xué)生掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法,更強(qiáng)調(diào)在設(shè)計(jì)每一個(gè)零部件、每一項(xiàng)系統(tǒng)時(shí),都必須考慮到安全性、環(huán)保性和社會(huì)責(zé)任。教師會(huì)引導(dǎo)學(xué)生通過討論歷史上發(fā)生的汽車安全事故案例,例如因設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致嚴(yán)重事故的實(shí)例,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到工程設(shè)計(jì)中的每一個(gè)細(xì)節(jié)都可能關(guān)系到人命安全。
提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力:車輛工程領(lǐng)域涉及整車設(shè)計(jì)、零部件研發(fā)、制造工藝優(yōu)化等多個(gè)環(huán)節(jié),往往需要機(jī)械、電控、材料、工藝等多個(gè)學(xué)科的專業(yè)人才共同協(xié)作。為此,課程設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作,通過實(shí)踐項(xiàng)目讓學(xué)生在跨專業(yè)團(tuán)隊(duì)中共同完成任務(wù)。教師安排小組項(xiàng)目,從項(xiàng)目規(guī)劃、任務(wù)分工到實(shí)際設(shè)計(jì),每個(gè)學(xué)生都必須承擔(dān)特定職責(zé),并與團(tuán)隊(duì)成員緊密協(xié)作,共同解決問題。團(tuán)隊(duì)討論、協(xié)同設(shè)計(jì)和跨領(lǐng)域的溝通訓(xùn)練,讓學(xué)生深刻體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作在復(fù)雜工程項(xiàng)目中的重要性。
強(qiáng)化綠色制造理念:隨著全球環(huán)境問題的日益突出,綠色制造已成為當(dāng)今工業(yè)設(shè)計(jì)的重要方向。車輛工程CAD課程中,教師特別強(qiáng)調(diào)在進(jìn)行CAD建模和零部件設(shè)計(jì)時(shí),要充分考慮材料選擇、加工工藝以及產(chǎn)品全生命周期的環(huán)境影響。學(xué)生們在設(shè)計(jì)時(shí),不僅需要考慮產(chǎn)品的性能和成本,更要思考如何通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化來降低能耗、減少材料浪費(fèi)以及延長產(chǎn)品壽命。課程中會(huì)安排專門的綠色設(shè)計(jì)案例,讓學(xué)生分析如何通過采用輕量化材料、優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)和改進(jìn)生產(chǎn)工藝,來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。例如,在設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)時(shí),學(xué)生需要探索如何通過增加加強(qiáng)筋和合理布局肋板來提升結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,同時(shí)盡可能降低整體重量,從而減少油耗和排放。
2 車輛工程課程改革的實(shí)踐探索與創(chuàng)新性解決方案
在車輛工程CAD課程的教學(xué)改革中,我們必須樹立一個(gè)觀點(diǎn):課程思政的融入絕不僅僅是價(jià)值觀的傳遞,而是要將專業(yè)知識(shí)、技術(shù)訓(xùn)練與思想引領(lǐng)緊密結(jié)合,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自然而然地樹立正確的價(jià)值觀和責(zé)任意識(shí)。在這一背景下,如何“潤物細(xì)無聲”地將課程思政內(nèi)容融入教學(xué)中,便成為一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。我們嘗試通過“大國重器”案例教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)、工程倫理討論以及數(shù)字化教學(xué)工具的結(jié)合,推動(dòng)課程思政建設(shè),使學(xué)生在掌握CAD專業(yè)技能的同時(shí),感受課程思政帶來的“涓涓細(xì)流”。
2.1 “大國重器”案例教學(xué)
在本學(xué)期的課堂教學(xué)過程中,我們特別引入了小米SU7新能源汽車的案例。新能源汽車作為國家重點(diǎn)支持的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),代表了中國在環(huán)保、能源效率和智能制造方面的前沿技術(shù),小米SU7的推出更是中國新能源汽車的一針“強(qiáng)心劑”[6]。在教學(xué)三視圖的繪制和零部件建模時(shí),我們讓學(xué)生以小米SU7為對象,讓學(xué)生繪制其車身結(jié)構(gòu)和零部件的三視圖。這一任務(wù)不僅僅是只是繪圖練習(xí),它還要求學(xué)生深入了解車身結(jié)構(gòu)的每一部分,理解其在設(shè)計(jì)上的合理性與實(shí)際應(yīng)用。通過詳細(xì)拆分小米SU7的車身各個(gè)零部件,如底盤、電池模塊、車門等,學(xué)生不僅掌握了CAD軟件的建模技巧,還對每個(gè)零部件的設(shè)計(jì)原理有了更加直觀和深刻的理解。在這個(gè)過程中,學(xué)生需要考慮輕量化設(shè)計(jì)、電池安全性、智能駕駛系統(tǒng)等核心技術(shù),尤其是在新能源汽車的設(shè)計(jì)中,這些方面的創(chuàng)新技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。學(xué)生對于這款車的熱情在課堂上表現(xiàn)得尤為突出。許多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,看到小米SU7這款車的獨(dú)特設(shè)計(jì)和尖端技術(shù)時(shí),產(chǎn)生了濃厚的興趣。他們積極主動(dòng)地去查閱關(guān)于小米SU7的技術(shù)資料,甚至有學(xué)生在課后組織小組討論,研究車身結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)以及智能駕駛技術(shù)的最新動(dòng)態(tài)。通過了解小米SU7的創(chuàng)新設(shè)計(jì),學(xué)生們不只是停留在學(xué)習(xí)和模仿的層面,希望自己日后也可以從事類似高精尖科技行業(yè)。當(dāng)學(xué)習(xí)到電池模塊繪圖和建模時(shí),學(xué)生們不僅關(guān)注電池的容量和續(xù)航能力,還思考了如何進(jìn)一步提升電池的能量密度和安全性。有些學(xué)生在建模過程中,提出了不同的電池排布方案,并且通過CAD軟件中的仿真分析,得出了不同設(shè)計(jì)對車身穩(wěn)定性和安全性的影響。通過對這些結(jié)合國產(chǎn)尖端科技產(chǎn)品的學(xué)習(xí),CAD建模不僅被學(xué)生所掌握,他們還深刻感受到了國產(chǎn)尖端科技產(chǎn)品在技術(shù)創(chuàng)新方面的成果,大大增強(qiáng)了對我國科技和工業(yè)的信心。更為重要的是,這種熱情和自信心會(huì)在學(xué)生中逐漸轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力,激發(fā)他們?nèi)蘸蟮膶W(xué)習(xí)和工作動(dòng)力。
2.2 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)
在該學(xué)期的教學(xué)環(huán)節(jié)中,教師采用了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式,要求學(xué)生圍繞國產(chǎn)工業(yè)整車設(shè)計(jì)和優(yōu)化進(jìn)行CAD建模。學(xué)生需要結(jié)合力學(xué)分析、制造工藝和材料選擇,完成整車部分零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化,提高整車系統(tǒng)的穩(wěn)定性和耐久性。教師特別強(qiáng)調(diào)綠色設(shè)計(jì)理念,要求學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)考慮如何減少材料浪費(fèi)和提高能源利用效率,同時(shí)兼顧生產(chǎn)成本和加工可行性。部分學(xué)生團(tuán)隊(duì)通過拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)減少了零部件的重量,同時(shí)確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度;還有的團(tuán)隊(duì)采用正交試驗(yàn)法確定哪些設(shè)計(jì)參數(shù)對產(chǎn)品性能影響最大。這種項(xiàng)目式學(xué)習(xí)不僅鍛煉了學(xué)生的工程實(shí)踐能力,更讓他們體會(huì)到跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性。
2.3 工程倫理討論
除了技術(shù)訓(xùn)練,教師還在教學(xué)中融入了工程倫理與安全教育。近年來,和車輛工程專業(yè)相關(guān)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的安全性問題備受關(guān)注,為了讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到工程技術(shù)與社會(huì)責(zé)任的關(guān)系,教師組織了一次專題討論,分析某車型輔助駕駛事故的技術(shù)缺陷,并讓學(xué)生思考如何在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中降低安全隱患。許多學(xué)生在討論中提出,基于純視覺的輔助駕駛可能存在隱患,可以通過多傳感器融合技術(shù)提高自動(dòng)駕駛的可靠性,或者通過人工智能算法優(yōu)化避障策略。這一討論不僅讓學(xué)生更深入地理解目前階段輔助駕駛技術(shù)除了具備優(yōu)越性以外,也有一定的局限性,作為未來的工程師,他們必須在技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí),確保產(chǎn)品的安全性和社會(huì)可接受性。這種價(jià)值觀的塑造,使學(xué)生在未來進(jìn)入企業(yè)或科研領(lǐng)域時(shí),能夠更加關(guān)注技術(shù)的社會(huì)影響,避免盲目追求創(chuàng)新而忽視工程倫理。
2.4 數(shù)字化教學(xué)工具的使用
數(shù)字化教學(xué)工具的廣泛應(yīng)用,極大地增強(qiáng)了課程思政的效果。教師采用“線上+線下”混合式教學(xué)模式,利用MOOC課程、虛擬仿真軟件和智能學(xué)習(xí)平臺(tái),使學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)并進(jìn)行個(gè)性化訓(xùn)練。例如,智能CAD學(xué)習(xí)助手能根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度推薦合適的練習(xí)任務(wù),并對他們的表現(xiàn)進(jìn)行即時(shí)反饋。未來,我們還計(jì)劃引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),使學(xué)生能更直觀地理解復(fù)雜工程設(shè)計(jì),提高學(xué)習(xí)興趣并降低學(xué)習(xí)難度。從課程反饋來看,大部分學(xué)生表示,“大國重器”案例的引入讓他們對國家高端制造的發(fā)展有了更深的認(rèn)識(shí),并增強(qiáng)了民族自豪感;項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)可以學(xué)生們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,還讓他們較好地理解CAD技術(shù)在實(shí)際企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用;工程倫理討論使他們更加關(guān)注除了技術(shù)以外,作為科研人員的社會(huì)責(zé)任;數(shù)字化教學(xué)工具的應(yīng)用則讓整個(gè)學(xué)習(xí)過程從之前的單一,死板,變得更加生動(dòng)、高效??傮w而言,課程思政的融入顯著提升了學(xué)生的綜合素養(yǎng),使他們在掌握專業(yè)技能的同時(shí),也樹立了正確的價(jià)值觀和社會(huì)責(zé)任感。
3 車輛工程專業(yè)課程改革的成效分析
經(jīng)過一學(xué)期的教學(xué)改革,教師對課程改革的實(shí)施效果進(jìn)行了全面評估。從學(xué)生反饋、學(xué)習(xí)成果、課堂互動(dòng)等多個(gè)維度分析,課程改革在提升學(xué)生的綜合素質(zhì)、強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及激發(fā)學(xué)習(xí)興趣方面發(fā)揮了積極的作用。
3.1 學(xué)生學(xué)習(xí)反饋
根據(jù)課后問卷調(diào)查結(jié)果顯示,82%的學(xué)生表示在“大國重器”案例的學(xué)習(xí)過程中,感受到了民族自豪感的提升,認(rèn)為將先進(jìn)制造技術(shù)與國家的重大成就結(jié)合,能夠讓他們更加深入地理解和認(rèn)同國家的創(chuàng)新發(fā)展和強(qiáng)大力量。73%的學(xué)生表示項(xiàng)目式學(xué)習(xí)增強(qiáng)了他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,認(rèn)為在完成實(shí)際工程任務(wù)的過程中,團(tuán)隊(duì)成員間的溝通與協(xié)作至關(guān)重要,大家通過共同討論和解決問題的過程,促進(jìn)了彼此的互相支持與共同成長。此外,90%的學(xué)生表示,課程中的工程倫理討論增強(qiáng)了他們對社會(huì)責(zé)任的理解,意識(shí)到作為工程師,必須具備高度的責(zé)任感,確保產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)于社會(huì)福祉,推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步。
3.2 學(xué)生學(xué)習(xí)成果
在結(jié)課項(xiàng)目中,學(xué)生的作品質(zhì)量有了明顯提升,展現(xiàn)出更強(qiáng)的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。例如,在車輛關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)任務(wù)中,部分團(tuán)隊(duì)不僅完成了標(biāo)準(zhǔn)零件的建模任務(wù),還大膽提出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案,提交了詳細(xì)的設(shè)計(jì)報(bào)告,充分展示了扎實(shí)的工程知識(shí)和系統(tǒng)解決問題的能力。通過課程思政的引導(dǎo),學(xué)生在設(shè)計(jì)中更注重實(shí)際應(yīng)用與社會(huì)需求,將工程技術(shù)與國家發(fā)展戰(zhàn)略緊密結(jié)合,充分體現(xiàn)了改革的成功。
3.3 師生課堂互動(dòng)
相較于傳統(tǒng)教學(xué)模式,采用案例教學(xué)和討論式教學(xué)后,課堂互動(dòng)有了顯著的提升。學(xué)生們不再是被動(dòng)的聽眾,而是更加積極地參與到課堂討論和案例分析中。尤其在工程倫理和“大國重器”的相關(guān)討論中,學(xué)生們紛紛發(fā)表個(gè)人見解,提出不同的思考角度。這種互動(dòng)不僅提升了學(xué)生的思維能力,也讓課堂氛圍更加活躍,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到了極大的激發(fā)。教師通過引導(dǎo)討論和解決實(shí)際問題的方式,讓學(xué)生們更加主動(dòng)地探索知識(shí),深入思考,從而提高了他們的學(xué)習(xí)自主性和深度。
4 結(jié)論與展望
文章探討了車輛工程CAD課程的思政建設(shè)方法,并提出了基于案例教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、工程倫理討論和數(shù)字化教學(xué)的改革方案。思政教育不僅能增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感,還能提升他們的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維,培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力,并且在解決問題的同時(shí)注重以人為本。此外,教師還將探索人工智能與CAD的結(jié)合,如利用AI自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,以提升教學(xué)的前沿性和實(shí)用性。通過持續(xù)的教學(xué)改革,我們希望培養(yǎng)出既具備扎實(shí)工程技能,又擁有社會(huì)責(zé)任感的復(fù)合型工程人才。
基金項(xiàng)目:安徽科技學(xué)院校級質(zhì)量工程項(xiàng)目“課程思政示范課堂”(編號:Xj2024027);安徽科技學(xué)院校級質(zhì)量工程項(xiàng)目:《工程制圖》課程思政示范課堂(Xj2024027工程制圖王一鳴);安徽科技學(xué)院校級質(zhì)量工程項(xiàng)目:《機(jī)械制造技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)》虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程(Xj2024044);安徽科技學(xué)院校級教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目:“人工智能+教育”模式下機(jī)械類專業(yè)《產(chǎn)品設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革探索(Xj2024181)。
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