加强汽车制造技术课程内涵建设

周 萍， 孙跃东， 王小燕

(上海理工大学 机械工程学院， 上海 200093)



加强汽车制造技术课程内涵建设

周 萍， 孙跃东， 王小燕

(上海理工大学 机械工程学院， 上海 200093)

优化汽车专业课教学是培养新形势下汽车行业需要高质量人才的重要途径。依托汽车制造技术重点课程建设，对汽车制造技术课程进行了案例教学法探讨和实践。针对案例教学法的特点，分析了其在汽车制造技术课程中运用的适用性和必要性。精选本校大学生方程式赛车设计制造案例进行案例教学法实践。实践教学效果表明，新的教学法能激发学生的学习兴趣、提高学生分析和处理实际问题的能力，培养学生的团队精神，对于提高学生的创新能力发挥了重要作用。

汽车制造技术； 课程建设； 案例教学法

0 引 言

优化汽车专业课教学是培养新形势下汽车行业需要的高质量人才的重要途径，传统的应试教育逐渐成熟完善并走过鼎盛时期，21 世纪的教育目标不再是为获得现成的知识，而是为培养一种获取知识、处理知识和创造知识的能力，我们的教学方式必须变革以适应新时期的社会需求，满足多层次的学生需要。在汽车制造技术课程中进行案例教学法实践是加强课程内涵建设提高本科教学质量的一种手段，汽车制造技术课程理论联系实际，通过大学生方程式赛车设计制造案例进行了案例教学法实践。

1 案例教学法

案例教学法自20世纪初在美国哈佛大学开创以来，已被广泛应用到许多国家不同领域的教育培训实践中[1-2]，取得了较好的效果，因而国内许多高校在研究案例教学法[3-4]。简单地说，案例教学法就是利用案例作为教学媒介的以提高学生综合能力为目标的教学方法。有别于以教师为中心的传统教学方法，案例教学法具有过程的开放性和思维的多元性与创新性等特征，在知识传授、学生的接受程度、知识巩固、分析能力培养方面都有显著的成效[1]。案例教学法本着整合理论与实践的宗旨, 以真实和具体的案例为基本素材, 将学习者引入特定事件的实境之中, 学习者积极参与、平等对话, 通过教师与学生之间、学生与学生之间的多向互动, 促使学习者充分理解问题的复杂性、变化性和多样性, 重点培养学习者分析和处理实际问题的能力、批判反思意识和团队合作精神。可见, 案例教学法对过程的重视远远超越对结果的追求。这对学生来说, 学习的过程就是最好的学习内容; 对教师而言, 教学的过程就是最好的教学内容[5]。

2 案例教学法对汽车制造技术课程的适用性

汽车制造技术是我校车辆工程专业的一门主干专业课，在专业教学体系中占有重要地位，课程较全面地介绍汽车制造的生产过程；金属切削原理与刀具、切削机床与刀具；机械制造加工工艺及装配工艺的知识；介绍汽车制造技术的发展概况及本学科理论与技术的新发展[6]。针对汽车制造技术课程的特点，围绕学生创新能力的培养，在汽车制造技术课程六个基本要素：讲授、讨论、作业、实践、考核和教材[7]进一步改革实践基础上，在实践创新环节植入大学生方程式赛车设计制造这一案例进行教学实践，架构起理论和实践的联系，对于提高学生的创新能力发挥积极的作用。

3 案例教学法对汽车制造技术课程的必要性

21世纪教育的中心必须由知识的系统积累转变为开发学生的智力潜能，所以，案例教学法确实是一种致力于提高学生综合素质面向未来的教学模式。提高教学方法与手段，改革教学模式以适应不同学习目标的个性化发展要求，根据汽车制造技术课程的特点，围绕教学的六大要素，依托汽车制造技术课程重点课程建设，适时开发新多媒体课件，规划和整合课程内容，构建了创新教学空间，加强课程内涵建设，弥补了传统教学的缺点，提高了汽车制造技术专业课的教学质量。

4 案例教学法的课程实施计划

4.1 案例教学法的特点

案例教学对学生学习的主动性和自觉性要求较高。由于案例教学过分侧重于分析案例，学生主要通过课前预习掌握相关理论知识，课前准备的程度如何主要取决于学生的主动性和自觉性。由于准备不够充分会使学生在案例讨论时陷入困境。并不是每位学生都能事先做出充分的准备。所以案例教学法的成效可能因学生背景、学科类型及班级人数而异，中等程度以下的学习者不十分适于参加这样的课堂教学。案例自身也有其局限性。案例与实际情境毕竟是有差距的，不及实地亲身经历，缺乏实证研究。因受教学内容、教学对象以及案例教学法自身的限制, 案例教学法具有其适用性和局限性。案例所附的研究问题很难一体适用，恰当的案例很难选取，不当的案例会适得其反，使学生无法掌握到学习的要点和理论知识。使用多样的案例有助于收到案例教学预期的效果[8]。可经典案例少，有限的教学时间限制了案例的使用，因此汽车制造技术课程教学的案例有三类[9]：① 课堂教学中的案例，适合全班学生；② 课程设计中的案例，适合分组学生；③ 实践创新环节的案例，适合创新意识强中等程度以上的少部分学生。本文讨论的是第三类。

4.2 案例教学法设计方案

4.2.1 案例类型选择

精选 “中国大学生方程式赛车大赛”项目(已获上海理工大学大学生实践创新项目支持)参赛车设计与制造过程中遇到的技术问题作为本教学法中的案例[10]，本项目的主要任务是：使用排量不超过610 mL的四冲程汽油机 ，安装内径20 mm的进气限流阀 ，轴距不小于1 525 mm ，轮辋不小于20.32 cm，必须能够制动全部四个车轮 ，悬架行程不小于50.8 mm。

项目中的技术问题主要有：

(1) 赛车总布置设计。赛事规则要求，赛车汽车轮胎外露和座舱敞开，且四轮不能在一条直线上，所设计的赛车总布置方案应解决：① 兼顾赛车动力总成、车架、车身等部分位置的合理性；② 赛车的行驶安全性，赛车总布置方案可为汽车各部分提供设计依据。

(2) 车架的结构设计和材料选择。赛车车身结构必须包含两个带有支撑的防滚架、有支撑系统和缓冲结构的前隔板以及侧边防撞结构。因此替代车架设计和加工中应解决三个问题：① 车架选材、结构类型等方面是否符合赛规；② 需要通过人机试验和车架力学分析对车架结构的合理性和可靠性进行论证；③ 设计车架加工工艺(如车铣工艺、焊接工艺)和解决加工误差控制方面的问题。

(3) 发动机的改装。赛事规定赛车所用发动机排量应小于600 mL，进气系统限流阀最大口径为20 mm，因此，根据赛车总体布置要求，对发动机的进气系统和排气系统进行结构改造，通过流动分析软件论证所设计的进排气结构是否具有较好的流动性，另外，通过标定台架试验对发动机进气限流后各工况下ECU的喷油量和点火喷油提前角等进行标定，保证在进气量改变的情况下，发动机仍能工作平顺。

(4) 车身的设计。车身设计应兼顾轻量化和低空气阻力两个特性，前者可通过使用新型材料(如碳纤维)作为车身成型材料实现，后者则需对所设计车身进行空气流动分析，并在赛车制造完成进行风洞试验。

(5) 赛车底盘的设计。底盘部分包括：传动、行驶、转向系统。传动系统采用链轮主要减速机构，从车辆动力输出需求选取合适的减速比，并对链轮结构进行强度校核；行驶系统主要包括悬架、车轮、制动，主要通过计算悬架的簧载质量、制动力矩兼顾轮边布置完成行驶系统的设计与选配；转向系统的设计主要通过计算所需的轮距与最大转向角进行设计与选配[11]。

4.2.2 案例教学法实施过程

由于本教学法中案例分析过程对学生的综合知识水平与理论联系实际的能力要求较高，因此，将本案例教学法贯穿汽车制造技术的整个教学周期，让学生有充足时间去收集相关资料，充分了解案例的问题所在并最终解决难点问题。整个过程分为：

(1) 精选并罗列以上技术难题作为案例并由学生自主选择案例类型组成讨论小组，为了提高案例讨论的有效性，小组人数控制在10人左右，由于这些案例涉及到的知识极为广泛，对已学的基础知识掌握水平要求极高，并对每组成员适当调整，尽量使每个组既有对已学知识掌握较好的学生，也有掌握差的学生，以“好”带“差”，充分调动学生的自学积极性；

(2) 把所选案例难题和解决思路分发给每个小组，要求每组学生深入了解案例并思考相关问题，查阅相关文献资料，组织每组学生定期进行汇报工作进展并分配下一步工作，为解决该案例问题做好前期准备；

(3) 进行小组交流讨论与工作分配，每个学生根据自己对所分配任务完成相关设计后，小组对每个人的设计进行讨论最后确定实施方案 ，在这个过程中要充分利用各大交流平台，包括各大技术论坛等实现同学之间的实时交流，充分发挥团队协作的精神；

(4) 将各小组最终解决方案进行课堂讨论，由每组选出一名代表发言，对所选案例进行分析并展示解决方法及成果，在此过程中其他学生可以提问，教师现场进行指导和评论，以实现广泛交流与探讨；

(5) 每组学生完成案例分析报告，重点是分析此次案例中的成果展示(如图纸、三维装配图、材料分析报告等)、解决问题的方法、心得体会。

4.3 教学考核

以上案例作为汽车制造技术课程教学的切入点，本案例教学法贯穿本门课程教学周期，持续时间较长，整个实施过程中教师须定期指导，确保每个小组阶段任务按时按量完成，保证案例教学实施过程与本门授课内容有机融合，加深学生对该门课程知识的理解和巩固，学会运用理论知识解决实际问题，为保证本教学法的有效性，必须定期检查教学效果[12]，因此，须建立一套有效的教学效果评价机制——学生阶段成绩评定表，如表1所示[13]。

表1 学生阶段成绩评定

按表1内容定期对每组学生阶段任务完成情况进行评分，最后计入本门课程总成绩。最后，对每位成员发放调查问卷，问卷内容包括任务与课程关联度、是否有效提高自身学习积极性与主动性及学习效果等，问卷发放率与回收率须保证达到100%。

4.4 小 结

通过调查问卷结果显示，本教学方法在汽车制造技术课程中应用，改变了以往理性认知为主的教学格局，一方面能充分加深学生对理论知识的理解和掌握、激发学生学习的热情和积极性、又能提高自身动手实践能力，将汽车制造技术完全融汇在整个赛车设计制造中；另一方面，通过案例教学法增强了学生的求知欲，锻炼了学生的思维、分析和创新能力，学生在整个教学法实施期间互相学习、共同提高，增强了学生的团队合作意识。通过实践检验，本课学生参与设计与制造的大学生方程式赛车符合赛事要求且运行情况良好，并于2015年10月代表本校参加中国大学生方程式汽车大赛(Formula Student China，FSC)，如图1～3所示。实践证明，将案例教学法应用于汽车制造技术课程教学中，加强了课程的内涵建设，能极大提高学生的学习热情与本课程教学质量。

图1 赛车设计图

5 结 语

随着“互联网+制造”工业4.0技术的不断发展，教育信息化背景下 “互联网+汽车”新工业革命对传统汽车设计制造技术提出了新的挑战[14]，改变传统的教学模式，对汽车制造技术教学内容和方式进行持续的改进是时代的需要，也符合目前教育部正在大力开展的工程教育专业认证工作要求[15]。我校车辆工程专业采用成果导向教育的理念正在进行新的教学设计，持续改进是成果导向教育的核心[16]，采用“中国大学生方程式赛车大赛”项目进行案例教学法正是遵循以学生为中心、持续改进的一项具体措施，不仅解决了该课程理论教学枯燥与实践教学相脱节的矛盾，而且有效提高了教学时效性，提高了本科教学质量，对工程类专业课教学改革有一定的指导意义。

图2 赛车实物图

图3 “湛恩1号”新车发布会

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Strengthening the Construction of Curriculum Connotation of the Course of Automotive Manufacturing Technology

ZHOUPing,SUNYue-dong,WANGXiao-yan

(College of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093, China)

It is an important way to optimize automobile specialized course teaching for cultivating high quality talented persons whom are the car industry need under the new situation. Depending on the key course construction of automobile manufacturing technology, we carried on the practice of case discussion and teaching on automotive manufacturing technology course. According to the characteristics of case teaching, we analyze its applicability and necessity for the auto manufacturing technology course. The university students formula design and manufacture are selected as the practice of case teaching. The practice indicates that the new teaching method can stimulate the students' interest in learning, improve students' ability to analyze and deal with practical problems, and cultivate the students' team spirit. It also plays an important role for students to improve the innovation ability.

automotive manufacturing technology; course construction; case teaching methodology

2015-10-22

上海市2015年重点课程建设项目(1K-16-304-001)；上海理工大学“精品本科”2016年度教学改革项目

周 萍(1964-), 女，浙江宁波人，硕士，副教授，主要研究发动机动力传动匹配技术。

Tel.：13621950604; E-mail: zhouping@usst.edu.cn

G 423

A

1006-7167(2016)08-0177-04