《汽车设计》课程教学方法改革的探索

薛晶 侯占峰 闫建国 陈智

摘要：汽车设计是高校车辆工程专业的一门核心课程，本文在分析汽车设计课程教学内容及特点的基础上，提出了目前存在教学内容与模式过于理论化，实践教学相对理论教学滞后的问题，针对问题探讨了该课程的项目式教学法、案例分析教学法、答疑授课教学法，将CATIA等先进三维设计方法引入汽车设计教学中，并强化实践教学环节。

关键词：汽车设计；教学改革；探索

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）09-0162-02

《汽车设计》课程是车辆工程专业的一门专业核心课程，本课程主要研究汽车整车和底盘各主要总成与零部件的设计理论和方法。通过本课程的学习要求学生掌握汽车各总成结构方案的选择及汽车底盘主要零部件相关参数的设计计算过程，并能熟练应用CATIA软件进行三维设计，提高学生分析问题、解决问题的能力，从而为今后从事汽车相关设计工作打下良好基础。本课程的特点是概念、公式繁多，理论性强，内容难懂，且对实践性要求高、与实际产品设计结合紧密，教学内容更新速度快、需要不断变化完善。知识覆盖面广，教学章节多，包括汽车总体设计、离合器、变速器、万向传动轴、驱动桥、悬架、转向系和制动系等各总成应满足的设计要求、结构方案分析、主要零部件参数计算校核及主要结构元件的分析等。课程内容涉及高等数学、理论力学、材料力学、金属工艺、机械制图、汽车构造、汽车理论等选修课程，需要学生将学习过的相关知识灵活应用。能否学好该课程对于全面掌握汽车构造、汽车制造工艺学、汽车车身结构与设计、汽车电器与电子设备和汽车检测维修技术等课程起着至关重要的作用。目前有些学校的汽车设计课程的课程教学内容与模式存在过于理论化、实践教学相对理论教学滞后的问题。为了更好地适应社会需求的发展，进行教育教学方法改革探索意义重大。通过学习研究并结合本课程几年来的教学经验，作者提出以下汽车设计课程教学改革方法。

一、多种教学方法结合使用

改革传统理论课教学方法，除板书结合多媒体授课外，采用项目式教学法、案例教学法、讨论答疑授课等多种教学手段，从而丰富课堂教学形式，强调学生的互动参与，改善教学效果。

1.教学难点运用项目式教学法。教学难点如手动变速器的设计，由于涉及众多齿轮的设计公式，教师通过课件讲解的方式很难口述清楚，学生理解起来也较为费力，而采用实验室现场教学的方式，教师可对照实物讲解两轴式或三轴式变速器结构、工作原理以及设计方法，并结合多媒体授课，通过实物、声音、图形、文字、三维动画等多种刺激有机的融合，使学生形成清晰的感官认识，增强学生对总成部件的相互运动情况、结构设计原理的理解。

2.部分重点章节采用案例分析法组织教学。在学习驱动桥设计这一章时，可结合轻型货车驱动桥设计实例，使学生熟悉汽车设计过程和方法。根据给定的设计参数，确定汽车总体设计参数，再确定汽车驱动桥方案，設计主减速器、差速器和半轴的主要结构尺寸，并对其进行强度校核，最后学习如何根据设计结果绘制二维、三维图，有助于学生对整个设计过程的认识和理解。

3.部分一般章节采用答疑授课方式。对于了解性要求的一般章节，如动力转向机构这一节的学习，教师在教学过程中，可以预先提出问题情境，要求学生对比液压式动力转向机构、电控液压动力转向机构和电动助力转向机构三者各自特点、系统组成及工作原理，并对比分析转向助力特性。教师对以上提问暂缓回答，启发学生阅读和大胆思考，并分组讨论、分析总结，鼓励学生踊跃回答问题、质疑争辩，激发学生主动学习的积极性。教师最后对学生的回答情况要给予反馈，客观地评价和总结，加深学生对知识点的正确理解。

对于课程章节中较为容易掌握的部分，例如麦弗逊式独立悬架导向机构的设计，其导向机构受力分析、横臂轴线布置方式怎样选择、横臂长度如何确定，可以提前预留作业，学生分组准备，明确课堂上教师将随机抽取每组中一至两名学生提问，使每位学生都能认真进行准备，通过预习提高自学能力。课堂上教师应对学生的回答情况进行分析，给出不同打分，作为平时成绩考核记录，激发学生主动学习的动力和兴趣，教师补充学生回答不完善的部分，加强师生间的互动，活跃课堂气氛。

二、强化实践教学环节

1.充分利用课程设计，引入三维设计方法补充课堂教学。实施学分制后的新版教学计划中，汽车设计课程仅40个学时的理论课堂教学，课时有限，教学内容难度大，因此很难使学生在短期内真正掌握汽车底盘各系统的设计方法和完整的设计流程。为补充课堂教学，并联系实际提升学生的设计能力，设置了为期两周的汽车设计课程设计环节。经过本课程两轮授课经验的积累，结合本校车辆工程实验室实际情况，授课教师编写出版了校内教材《汽车设计》课程设计指导书，共计6.6万字，内容涉及课程设计的目的、步骤方法、说明书和图纸要求、课程设计的考核进度安排，通过“轿车膜片弹簧离合器的设计”和“轿车自动变速器锁止离合器的设计”两个题目，变换多组初始参数，可保证学生每人一题，独立进行设计计算。在完成参数选择、计算校核的基础上，要求学生根据设计草图用计算机绘制总成装配图和主要零件的零件图。同时要求学生应用CATIA设计软件，进行三维实体建模。选择CATIA软件进行三维设计是考虑目前国内多家汽车企业在使用该软件进行汽车相关设计。为将学生的课程学习与企业实际需求相结合，并强化学生的三维设计能力，开拓学生就业渠道，学校为车辆工程专业学生提前开设有计算机三维建模技术（CATIA）课程。课程设计需提交设计说明书，二维、三维图纸，并进行课程设计答辩，综合评定最终成绩。通过汽车设计课程设计的指导，车辆工程专业学生的设计水平有了显著提高，在近三年的毕业生就业中发挥出了优势，一批学生走向国内知名汽车企业的就业岗位。

在今后的教学工作中，将更加重视将先进三维设计方法引入汽车设计教学各环节，课堂中增加汽车三维设计范例解说，充分利用汽车设计课程设计环节补充课堂教学，帮助学生构建完整的汽车设计体系。完善《汽车设计》课程设计指导书，除离合器方面的设计题目外，再增加多个设计题目并变换参数来丰富设计内容。同时鼓励学生根据兴趣、结合国内汽车设计大赛自选题目，保证学生独立完成课程设计。指导学生熟练操作CATIA软件，熟悉Pro-E/UG等其他三维设计软件，能进行汽车总成部件的辅助设计，从而进一步加深学生对汽车整车设计、零部件设计方法等理论知识的理解，更好地与企业生产实际结合，为学生增强就业竞争力服务。

2.充分利用师生创新项目等实践环节，强化学生动手能力。为激发车辆专业学生的学习兴趣，鼓励学生提高实践技能，教研室特开展了每周一天的实验室开放日活动解答学生疑问，学生可自主观察汽车各总成零部件构造，也可在老师指导下自由研究各实验台架设备功能，受到广大学生的欢迎。学院成立了“车辆学生科技创新协会”，教师根据自己主持参与的国家基金、内蒙基金等课题，指导学生参与科研，定期为学生举办学术活动，学院单独设有师生科技创新项目，给予经费支持，为学生创新活动提供更大的平台。教师指导学生参与国内汽车设计类大赛、挑战杯大赛等多项创新设计竞赛，其中指导学生参加了“汽车节能设计大赛”，在国内外几十个代表队的激烈争夺中，位列全国农业院校第三名和第一名的好成绩。未来将指导学生参与中国大学生方程式汽车大赛，加强汽车设计理论的应用，对学生进行一次较全面的模拟设计训练，逐步提高学生汽车设计、汽车试验的技能和理论研究水平。

毕业设计过程中，教研室教师进行集体命题，设计题目尽量联系生产实际，注重强化学生动手能力和实践水平。积极拓展学校与企业之间、学校与科研单位、设计单位之间的合作，重视生产实习，积极完善实习基地建设，扩宽实践教学平台。教研室逐步完善实践教学条件，充实实践教学队伍。重点开发利用现有的设备资源，将实验设备的功能最大限度发挥出来，提高设备的利用率，加强试验设备的维护管理。同时不断提高教师实践教学水平，定期对教师进行培训和考核，不断提高他们的业务水平，保证本科实践教学质量。

三、结束语

通过改革传统理论教学方法，采用多种教学方法结合使用，丰富项目式教学法、案例教学法、讨论答疑授课等授课形式，明显改善了汽车设计课堂教学效果。同時强化实践教学环节，充分利用汽车设计课程设计，引入三维设计方法补充课堂教学，充分利用实验室开放日、学生科技创新协会活动、师生创新项目、国内汽车创新设计竞赛、毕业设计、生产实习等实践环节，调动学生互动参与，从而强化了学生的动手能力和创新意识。

以上教学改革和实践探索，注重激发学生自主学习、科研创新的兴趣，强调学生实践技能的培养，拓宽了学生的就业渠道，取得了较好的教学效果。

参考文献：

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[2]胡春平.探讨汽车设计课程教学中的案例教学法[J].中国科教创新导刊，2012，（34）.

[3]张缓缓，杨国平，吴训成.“卓越计划”背景下“汽车设计”课程教学改革[J].上海工程技术大学教育研究，2012，（1）.