產(chǎn)教融合背景下車輛工程專業(yè)工程制圖教學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐

摘 要：在車輛智能化發(fā)展背景下，工程制圖課程需要緊密結(jié)合行業(yè)內(nèi)的實(shí)際需求，從而提升學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)教學(xué)偏重理論，缺乏實(shí)際應(yīng)用，導(dǎo)致學(xué)生解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力不足。文章以產(chǎn)教融合背景下車輛工程專業(yè)工程制圖教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)為案例，探討如何在教學(xué)中結(jié)合企業(yè)實(shí)際問題，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)的改進(jìn)。通過產(chǎn)教融合模式，讓學(xué)生在企業(yè)實(shí)踐中掌握工程制圖技能，并培養(yǎng)車輛工程專業(yè)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，從而更好地服務(wù)于車輛工程行業(yè)。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)教融合 車輛工程 工程制圖 汽車變速器

隨著汽車工業(yè)智能化的快速發(fā)展，車輛工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)逐漸由單純的技術(shù)掌握轉(zhuǎn)向?qū)嵺`能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。[1]傳統(tǒng)的車輛工程專業(yè)工程制圖教學(xué)模式較為單一，往往過于注重基礎(chǔ)理論的講授，而忽視汽車行業(yè)和企業(yè)的實(shí)際需求，導(dǎo)致學(xué)生缺乏解決汽車企業(yè)實(shí)際難題的能力。因此，如何將工程制圖課程與當(dāng)前車輛工程行業(yè)的需求緊密對接，是我們作為授課教師需要思考的問題。[2]在此背景下，文章探索了產(chǎn)教融合模式，將車輛工程專業(yè)的工程制圖教學(xué)與汽車企業(yè)實(shí)際工程項(xiàng)目相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“實(shí)操中教學(xué)、教學(xué)中實(shí)操”，提升學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維，使其能夠在真實(shí)工程環(huán)境中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)出更符合行業(yè)需求的綜合型技術(shù)人才。[3]

1 工程制圖課程教學(xué)存在的問題

1.1 課程內(nèi)容脫離實(shí)際需求

在車輛工程專業(yè)的工程制圖課程中，傳統(tǒng)教學(xué)模式主要側(cè)重基礎(chǔ)的制圖技能，如標(biāo)準(zhǔn)零部件繪制、機(jī)械裝配圖設(shè)計(jì)等。雖然這些內(nèi)容為學(xué)生打下了基礎(chǔ)，但往往與車輛工程行業(yè)的實(shí)際需求脫節(jié)[5]。當(dāng)前，車輛工程的設(shè)備多涉及高精度、智能化、自動(dòng)化等方面，例如自動(dòng)駕駛汽車、智能電動(dòng)車及高性能發(fā)動(dòng)機(jī)等，不僅需要精確的機(jī)械制圖，還要綜合考慮自動(dòng)控制系統(tǒng)、傳感器集成等新興技術(shù)。車輛工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)傳統(tǒng)內(nèi)容時(shí)，雖然掌握了基本的制圖技能，但難以將其應(yīng)用于車輛工程產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，得不到前往一線企業(yè)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，只能做到紙上談兵，難以滿足行業(yè)對復(fù)合型技術(shù)人才的需求。

1.2 實(shí)踐環(huán)節(jié)不足，學(xué)生缺乏動(dòng)手能力

車輛工程產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用對實(shí)踐能力要求較高，而傳統(tǒng)教學(xué)往往忽視了實(shí)際操作和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。學(xué)生在完成紙質(zhì)和電子作業(yè)時(shí)，多為簡單基本圖紙繪制和設(shè)計(jì)，難以與實(shí)際汽車零部件的設(shè)計(jì)和優(yōu)化問題相結(jié)合。例如，在設(shè)計(jì)智能車載控制系統(tǒng)、高精密制造零部件或自動(dòng)化裝配線時(shí)，需要進(jìn)行大量工程分析與實(shí)踐操作，尤其涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化和系統(tǒng)集成等方面。由于缺乏真實(shí)工程背景的題目，學(xué)生很難運(yùn)用CAD等制圖工具進(jìn)行綜合性設(shè)計(jì)和問題解決。

1.3 與行業(yè)需求對接不緊密

隨著車輛智能化不斷發(fā)展，市場對自動(dòng)化、智能化設(shè)備的需求日益增加[4]。然而，目前的工程制圖課程多側(cè)重于傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的基本設(shè)計(jì)，分析的零部件也是多年之前的，而這些設(shè)備的發(fā)展相對成熟，缺乏對最新車輛設(shè)計(jì)理念的體現(xiàn)。如今，車輛工程不僅涵蓋機(jī)械設(shè)計(jì)，還涉及自動(dòng)控制、傳感器應(yīng)用和智能算法等領(lǐng)域，而這些新技術(shù)在傳統(tǒng)課程中往往被忽略。學(xué)生缺乏接觸這些前沿技術(shù)的機(jī)會(huì)，難以將工程制圖知識(shí)與智能化設(shè)計(jì)有效結(jié)合，會(huì)致使他們在未來學(xué)習(xí)和實(shí)際工作中，很難滿足企業(yè)的實(shí)際需求。

1.4 信息化手段應(yīng)用不充分

現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展為工程制圖課程提供了更多資源和方式，但許多車輛工程專業(yè)的制圖課程仍依賴傳統(tǒng)模式，如黑板講解、紙質(zhì)圖紙繪制等，信息化教學(xué)手段應(yīng)用不足。雖然CAD、SolidWorks等軟件已廣泛應(yīng)用于工程制圖，但學(xué)生的操作水平仍較為基礎(chǔ)，面對復(fù)雜的車輛工程設(shè)計(jì)實(shí)際問題時(shí)，并不了解這些軟件自身具備的高級(jí)功能，導(dǎo)致軟件沒有得到充分使用。例如，在汽車零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真分析中，虛擬仿真技術(shù)與CAD軟件的集成應(yīng)用能有效優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，但許多學(xué)生未能充分利用這些先進(jìn)技術(shù)，影響了對復(fù)雜設(shè)備設(shè)計(jì)和優(yōu)化能力的培養(yǎng)。因此，在車輛產(chǎn)品設(shè)計(jì)與優(yōu)化過程中，教學(xué)中信息化手段的應(yīng)用需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

1.5 課程考核方式單一，側(cè)重理論

傳統(tǒng)的工程制圖課程的方式過于側(cè)重理論知識(shí)的考核，教師的考核方式主要通過期末考試和課堂作業(yè)來完成，通過學(xué)生的回答來評(píng)估其學(xué)習(xí)成果和掌握情況。這種單一的考核方式難以全面反映學(xué)生的真實(shí)設(shè)計(jì)能力，也無法掌握學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。在車輛工程設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生不僅須具備扎實(shí)的制圖基礎(chǔ)，更需將這些知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)和優(yōu)化中。因此，傳統(tǒng)考核方式難以有效評(píng)估學(xué)生在實(shí)際工程項(xiàng)目中的應(yīng)變能力和創(chuàng)新能力。

2 產(chǎn)教融合背景下工程制圖課程改革思路

在產(chǎn)教融合的大背景下，車輛工程專業(yè)工程制圖課程改革應(yīng)緊密結(jié)合目前汽車行業(yè)需求，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和工程應(yīng)用能力為核心目標(biāo)。針對當(dāng)前車輛工程專業(yè)工程制圖課程存在的問題，文章以汽車企業(yè)實(shí)際難題為樣本，通過汽車變速器這一車輛工程案例，詳細(xì)闡述如何利用產(chǎn)教融合方式優(yōu)化工程制圖課程，實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)理論到實(shí)際工程應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。

2.1 汽車變速器的原理分析

教師首先帶領(lǐng)學(xué)生來了一家當(dāng)?shù)氐钠囍圃炱髽I(yè)，企業(yè)的工程師和一線生產(chǎn)員工詳細(xì)介紹了變速器的各個(gè)組成部分，包括齒輪組、同步器、離合器系統(tǒng)以及液壓控制單元，并分享了在實(shí)際生產(chǎn)和使用過程中遇到的一些常見問題和改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生們能夠近距離觀察汽車變速器的實(shí)際結(jié)構(gòu)。對于那些無法親自到現(xiàn)場參觀的班級(jí)，教師精心準(zhǔn)備了高清圖片和視頻演示，讓學(xué)生仿佛置身于工廠之中，真實(shí)感受到設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理。參觀過程中，老師還鼓勵(lì)大家積極提問，比如如何在設(shè)計(jì)中確保傳動(dòng)平穩(wěn)、怎樣優(yōu)化齒輪嚙合精度，以及離合器在大負(fù)荷下如何提升承載能力。借助企業(yè)提供的變速器工程圖紙，學(xué)生們一邊學(xué)習(xí)圖紙繪制的技巧，一邊了解關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)與變速器傳動(dòng)性能之間的關(guān)系，從而初步建立起理論知識(shí)與實(shí)際工程設(shè)計(jì)之間的直觀聯(lián)系。

2.2 汽車變速器的零部件繪制與裝配建模

在學(xué)生對變速器工作原理有了基本了解后，教師進(jìn)一步組織大家進(jìn)行零部件繪制和三維裝配建模的實(shí)踐活動(dòng)，著重培養(yǎng)同學(xué)們將二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維模型的能力。首先，老師提供了詳細(xì)的變速器技術(shù)圖紙，或者指導(dǎo)學(xué)生實(shí)地測繪設(shè)備數(shù)據(jù)，然后分組完成變速器殼體、齒輪組、同步器、離合器組件和軸承座等關(guān)鍵零部件的工程圖繪制。整個(gè)過程中，老師不斷強(qiáng)調(diào)國家工程制圖標(biāo)準(zhǔn)的重要性，包括視圖表達(dá)、尺寸標(biāo)注以及公差分析等細(xì)節(jié)，學(xué)生有了實(shí)物模型作為直觀的參考，學(xué)習(xí)難度大大降低。在建模課程中，通過帶領(lǐng)學(xué)生使用CAD和SolidWorks等軟件，將繪制的二維圖紙轉(zhuǎn)換成可視化的三維模型，并進(jìn)行虛擬裝配，檢查零件之間是否存在干涉問題。比如，在裝配齒輪組時(shí)，學(xué)生需要仔細(xì)確認(rèn)每個(gè)齒輪能否順暢嚙合，不會(huì)在傳動(dòng)過程中產(chǎn)生摩擦和干涉。與此同時(shí)，老師針對學(xué)生在建模過程中遇到一系列問題，比如說：傳動(dòng)軸放置位置不合理，以及齒輪間隙設(shè)計(jì)欠佳導(dǎo)致傳動(dòng)效率偏低等問題，結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)，一一進(jìn)行講解和優(yōu)化調(diào)整。通過這種動(dòng)手實(shí)踐，學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了繪圖和建模，更重要的是培養(yǎng)了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的實(shí)際能力，為今后從事工程設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 汽車變速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)與問題解決

在完成前述步驟后，教師引導(dǎo)學(xué)生針對汽車變速器存在的實(shí)際問題進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)與優(yōu)化，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。通過與一線生產(chǎn)人員的交流，讓學(xué)生充分了解生產(chǎn)現(xiàn)場遇到的實(shí)際問題，如傳動(dòng)過程中出現(xiàn)的噪音、振動(dòng)問題或傳動(dòng)效率不足等。一線工程師指出，部分變速器在實(shí)際運(yùn)行中存在齒輪嚙合不夠理想、同步器響應(yīng)遲緩等問題。那么學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題所在后，便利用仿真軟件分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，通過有限元分析軟件模擬齒輪受力情況，找出應(yīng)力集中或溫度分布不均的區(qū)域，尋找不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)對于齒輪受力的影響。在優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生提出改進(jìn)方案，如優(yōu)化齒輪嚙合設(shè)計(jì)、改進(jìn)同步器結(jié)構(gòu)，或者采用新型材料提升離合器耐磨性能。同時(shí)，針對噪音和振動(dòng)問題，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)隔振措施或改進(jìn)裝配工藝。最后，教師帶領(lǐng)學(xué)生使用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的3D打印機(jī)器，進(jìn)行制作優(yōu)化部件的實(shí)物模型，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性。為了使學(xué)生的學(xué)習(xí)成果更好地服務(wù)于企業(yè)需求，教師與汽車制造企業(yè)合作，讓企業(yè)工程師對學(xué)生的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估，并選取優(yōu)秀方案進(jìn)行試制或小規(guī)模應(yīng)用。經(jīng)過改進(jìn)后，企業(yè)反饋該變速器在傳動(dòng)平穩(wěn)性和耐用性方面均有所提升，實(shí)際應(yīng)用中噪音降低了約10%，整體性能得到了顯著改善。

3 課程改革的效果

工程制圖課程改革實(shí)施后，取得了顯著的教學(xué)成效，主要體現(xiàn)在學(xué)生實(shí)踐能力的提升、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)、課程與產(chǎn)業(yè)的深度融合以及企業(yè)認(rèn)可度的提高等方面。

首先，學(xué)生的工程實(shí)踐能力得到了顯著提升。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生主要學(xué)習(xí)理論知識(shí)和二維制圖技能，缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，而改革后的課程將變速器作為真實(shí)案例，引導(dǎo)學(xué)生深入分析設(shè)備原理，完成零部件繪制、裝配建模和優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過這種實(shí)踐導(dǎo)向的教學(xué)方式，學(xué)生不僅熟練掌握了CAD、SolidWorks等制圖軟件的應(yīng)用，還學(xué)會(huì)了如何將二維工程圖紙轉(zhuǎn)化為三維模型，并在裝配建模過程中優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決實(shí)際工程問題。學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合應(yīng)用能力得到了明顯提高，能夠更自如地應(yīng)對車輛工程行業(yè)的工程挑戰(zhàn)。

其次，學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力有了明顯提升。在課程改革后，學(xué)生不僅要掌握汽車變速器等車輛關(guān)鍵系統(tǒng)的工作原理，還要針對實(shí)際運(yùn)行中遇到的問題，提出切實(shí)可行的改進(jìn)方案。比如，在研究傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的噪音和振動(dòng)問題時(shí)，學(xué)生們利用數(shù)值模擬和有限元分析，仔細(xì)分析各個(gè)關(guān)鍵零部件的受力、溫度分布和振動(dòng)情況，最終提出了優(yōu)化齒輪嚙合、調(diào)整同步器結(jié)構(gòu)和改進(jìn)裝配工藝等多種方案。經(jīng)過多次仿真和實(shí)驗(yàn)對比，學(xué)生不僅找到了降低噪音和振動(dòng)的最佳方法，還深刻體會(huì)到實(shí)際工程設(shè)計(jì)中各參數(shù)之間相互影響的復(fù)雜性。這種開放、探索式的教學(xué)方式，讓學(xué)生在面對真實(shí)工程問題時(shí)不斷鍛煉自己的創(chuàng)新和系統(tǒng)思考能力，也培養(yǎng)了他們主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和綜合解決問題的能力。很多同學(xué)在課程結(jié)束后，已經(jīng)能夠獨(dú)立完成汽車傳動(dòng)系統(tǒng)甚至其他關(guān)鍵部件（比如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)、底盤懸掛系統(tǒng)等）的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并能把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工程改進(jìn)中。同時(shí)，這種實(shí)踐導(dǎo)向的教學(xué)模式大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。相比傳統(tǒng)單一的理論教學(xué)，學(xué)生們能直接看到自己提出的改進(jìn)措施對設(shè)備性能帶來的實(shí)實(shí)在在的提升，這種成就感讓他們更加自信，課堂討論和互動(dòng)也更加熱烈，整體學(xué)習(xí)效果顯著提高。

最重要的是，學(xué)校與汽車制造和零部件企業(yè)通過這種形式的活動(dòng)建立了長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。企業(yè)不僅會(huì)定期提供最新的真實(shí)工程案例，還會(huì)派出資深工程師和一線生產(chǎn)人員走進(jìn)課堂，與學(xué)生面對面交流，分享他們在實(shí)際生產(chǎn)和設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)和見解。這種互動(dòng)不僅讓學(xué)生更直觀地了解行業(yè)需求和前沿技術(shù)，也讓他們對實(shí)際工程項(xiàng)目中的問題有了更深入的認(rèn)識(shí)。此外，通過校企合作，部分優(yōu)秀學(xué)生的設(shè)計(jì)作品和創(chuàng)新方案得到了企業(yè)的高度認(rèn)可，并為他們提供了寶貴的實(shí)習(xí)和實(shí)踐機(jī)會(huì)。這種模式不僅大大提升了課程的實(shí)踐性，更讓學(xué)生在解決實(shí)際工程問題時(shí)感受到團(tuán)隊(duì)協(xié)作和技術(shù)創(chuàng)新的重要性。學(xué)生參與企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)工作，他們可以提前適應(yīng)車輛工程行業(yè)的工作環(huán)境，大大增強(qiáng)了他們?nèi)蘸蟮木蜆I(yè)競爭力，幫助他們更快地融入未來的工作崗位。通過校企之間的密切合作，學(xué)校和企業(yè)形成了一個(gè)良性循環(huán)，既促進(jìn)了教學(xué)內(nèi)容的不斷更新和優(yōu)化，也為企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)提供了新鮮的血液和智慧支持。

４ 結(jié)語

通過本次工程制圖課程改革的探索與實(shí)踐，課程教學(xué)質(zhì)量得到了顯著提升，實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)踐應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合。以汽車變速器為典型案例的教學(xué)方式，使學(xué)生能夠在真實(shí)工程問題中學(xué)習(xí)和應(yīng)用工程制圖知識(shí)，使整個(gè)教學(xué)過程緊密圍繞產(chǎn)業(yè)需求展開，切實(shí)提升了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。未來，工程制圖課程仍需不斷優(yōu)化，以適應(yīng)車輛工程行業(yè)的快速發(fā)展。可在更多教學(xué)環(huán)節(jié)中引入智能制造、數(shù)字孿生、仿真分析等先進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)與汽車企業(yè)的合作，持續(xù)完善課程內(nèi)容，使學(xué)生始終緊跟行業(yè)前沿，掌握更具競爭力的技能。

基金項(xiàng)目：安徽科技學(xué)院校級(jí)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；安徽省教育廳質(zhì)量工程項(xiàng)目：機(jī)械電子工程專業(yè)改造提升（省級(jí)，編號(hào)：2023zygzts051）；安徽科技學(xué)院校級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目“《互換性與測量技術(shù)》線上線下混合式課程”（Xj2023022）；“六卓越一拔尖”項(xiàng)目：機(jī)械電子工程專業(yè)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃（省級(jí)，編號(hào)：2022zybj025）；傳統(tǒng)專業(yè)改造提升項(xiàng)目：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)改造提升（省級(jí)，編號(hào)：2021zygzts012）。

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