车辆工程专业“汽车设计”课程教学改革探索

雷治国 陈铭年

车辆工程专业“汽车设计”课程教学改革探索

雷治国 陈铭年

（福建农林大学机电工程学院，福建福州350002）

“汽车设计”是车辆工程专业的一门核心课程，学生普遍反映课程理论性和综合性太强，汽车技术发展迅速等问题。针对学生学习障碍，教师从解决教学问题入手，走进汽车企业，理论教学与实践结合；改进教学设计，采取问题式教学方法和多媒体教学手段，借助相关软件，提高了汽车设计质量和效率。

汽车设计；教学改革；多媒体教学

“汽车设计”是高校本科车辆工程专业的一门核心课程，对于培养汽车行业的设计人才有非常重要的作用。但是，近几年来，学生对这门课程的学习积极性并不高，严重影响了学习效果，造成课程预期目标无法实现。因此，研究车辆工程专业“汽车设计”课程教学的改革对提高教学质量有重要的意义。

一、“汽车设计”课程教学存在的问题及分析

（一）学生普遍反映课程理论性和综合性太强

通过对多届车辆工程专业“汽车设计”学生学习的观察和了解，普遍反映课程理论性和综合性太强，教材公式太多，能帮助学生理解知识点的实际案例太少，教师仍然采用传统“黑板+粉笔”的教学方法。“汽车设计”课程所采用的教材虽然经过几次改版，但是受到篇幅和不同学校差异等因素影响，教材内容与实际有一定的脱节。如果完全按照教材内容进行授课，会让学生感到”汽车设计”课程抽象、枯燥和难以理解，从而打击了学生的学习积极性。

（二）汽车技术发展迅速

目前全国各高校“汽车设计”课程的教材大部分采用吉林大学王望予教授主编的由机械工业出版社出版的第四版“汽车设计”教材，这是普通高等教育“十五”国家级规划教材，经过多次改编、精选和压缩，具有良好的科学性、系统性和实用性。但是，近几年，汽车技术高速发展，与汽车相关的知识更新迅速，汽车设计相关知识也在不断更新，这就对授课教师提出了挑战。教师要在原有教材的基础上，结合当今汽车工业实际生产，采取更为灵活和多样化的教学手段，提高学生的学习兴趣和积极性，以确保“汽车设计”课程教学能够达到预定的教学目标。

二、“汽车设计”课程教学改革探索

目前多所高校有关课程的教师已经对这方面进行相关研究，四川工业学院汽车工程系的张国玉老师提出了为适应汽车企业对人才的需求，应加强学生使用计算机进行汽车辅助设计的能力［1］；重庆理工大学汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室的叶明老师在分析“汽车设计”教学课程内容及特征的基础上，提出应增加先进零部件设计和相关法规标准等内容［2］；广东技术师范学院机电学院的伍强老师和华南理工大学机械工程学院的徐兰英老师按照汽车领域技能型紧缺人才培养工作的要求，提出了学生设计能力和技能的培养方法［3］；浙江科技学院机械与汽车工程学院的李强等三位老师分析了当前“汽车设计”课程教学中存在的问题，提出了“七三制”教学理念与方法［4］；福建农林大学机电工程学院的雷治国和陈铭年两位老师分析了“汽车设计”课程的特点和教学中存在的问题，提出了重视第一次课和引入多媒体教学等改革措施［5］；福建工程学院机械与汽车工程学院的钟勇等三位老师提出了将学生分成多个团队完成汽车不同总成的系统设计，以提升学生的设计能力和团队合作精神［6］；南京林业大学的郑燕萍等四位老师分析了汽车发展的新形势，提出了明确培养目标，强化实践教学定位和完善实践教学体系等措施［7］。通过学习同行的研究成果，并结合近几年的教学经验，提出“汽车设计”课程教学改革的五个措施。

（一）针对学习障碍，解决教学重难点问题

根据学生学习积极性不高的问题，教师必须在第一次课程讲解时就消除两大障碍，一是教材综合性强的问题；二是教材中公式多的问题。

1.解决教材综合性强的问题。“汽车设计”综合性强的问题是客观存在的，该课程需要多门相关课程作为基础，如：“汽车构造”“机械制图”“机械设计”“工程力学”和“优化设计”等课程，这也是这门课程安排在第四学年的原因。要消除这一障碍，主要的方法是利用课后的时间组织学生对主要课程内容进行及时复习，如“汽车构造”和“工程力学”；此外，在后续授课过程中，如果有涉及相关知识点，教师应进行必要的补充和复习，以帮助学生将相关知识点进行连接，以免因为遗忘了之前的知识点而失去学习新知识点的兴趣。虽然对相关知识点的复习会占用一定课时，但是有助于学生理解课程内容，可以起到事半功倍的效果。

2.解决教材公式多的问题。“汽车设计”教材里的公式有一个非常明显的特征：经验公式和经验数据比较多，而这些实际上都不要求学生进行死记硬背，只需在进行设计计算时，能够知道使用即可，只有少部分是需要进行理解性记忆的。教师要让学生在第一节课就了解公式的特点，消除学生对公式的恐惧，减少因公式而产生的不必要的困难。

除了解决以上两大学习障碍外，教师还需要在第一次授课就要让学生对整个课程的学习计划和教学内容安排有一个清晰轮廓，让学生大致了解该课程与当前汽车行业的相关性，以便学生能够明确知道这门课程中学习到的知识点和技能在当代汽车行业的应用，使学生明确学习的目的意义，在学习中就会变得更为积极主动。

（二）走进汽车企业，理论教学与实践相结合

为避免课堂授课理论性强、汽车行业技术发展迅速的现状，教师应该在现有教材的基础上适当增加当代汽车实际生产设计的相关内容。这部分内容包括汽车设计技术在实际生产中的应用、汽车企业的生产设计流程，以及汽车企业对设计人员的要求等。这样可以增强学生对汽车设计的感性认识，提高学生学习兴趣。在增加相关教学内容的同时，还应采取学生参与式教学，教师要联系相关汽车企业，根据汽车企业实际需求和常见问题，结合课程的知识点提出若干个讨论专题，学生自由组合成几个讨论组，最后通过学生派代表上讲台讲解或提交设计方案的方式解决相关实际问题。这样既能加深学生对教材知识点的理解，理论联系实际，又能够充分调动学生的学习积极性。当然，这就对授课教师提出更高的要求，教师必须走进汽车企业，与企业进行项目合作，只有这样才能达到预期的教学效果。

（三）改进教学设计，采取问题式教学方法

所谓问题式教学是指将一些重要的知识点，通过问题的方式提出，一般是在每次授课结束前，引出下节课的知识点问题，让学生利用课后时间去查找这些问题的答案，到下一次上课的时候，以这些问题为主线，通过让学生回答问题，教师解答问题的方式，逐步将相关知识点展开讲解。通过预先设计的问题，学生在课前就对相关知识点有所了解，更容易引起学生的兴趣和注意，可以有效形成师生的互动。如果教师只是一味的讲授课程内容，学生只能是被动地接受，注意力无法集中，学习效率低下。采取提问式教学，可以很好地活跃课堂气氛，同时使学生进行积极的思考，并且带着疑问，主动地进行自学，这样可以大大提高教学效果。

（四）利用现代技术，采用多媒体教学手段

多媒体教学可以采用生动的图片、过程展示、三维动画以及视频资料等，使得一些复杂的结构和图形能够变得简单明了，帮助学生更好的进行理解。当然，实现上述目标的前提是需要授课教师精心制作相关课件，如果只是简单地将教材文字和图片罗列在课件中，是无法展示多媒体教学的优势，不利于学生对课程内容的理解。不少高校的教师也对“汽车设计”课程的多媒体设计制作进行研究，福建农林大学机电工程学院的陈铭年等五位老师介绍了“汽车设计”多媒体课件的制作工具和方法［8］；长安大学的陈云鹏结合“汽车设计”课程本身的特点和多媒体的发展，并开发出“汽车设计”多媒体教学辅助系统［9］。多媒体教学的关键点在于教学内容的组织、题材的选取和整体演示的设计。因此，教师在课件设计中应注意以下几个问题：

1．内容组织。内容组织是课件非常关键的影响因素，内容组织的好坏直接关系到学生对课程的接受程度，以及从课件中获取信息的有效性。课件中的内容应该从教材中提炼，加入授课教师对知识点的理解和总结，并采用最利于学生理解的方式进行组织。这就要求教师投入大量时间和精力对相关内容进行精选，在每次授课后要及时进行反思，不断调整和更新课件内容，以便以最直观的方式，让学生容易理解，使学习效果达到最优。

2．题材选取。多媒体课件内容源于教材，但又不完全是教材，发挥其优势，题材选取非常重要。教材中的图片资料非常有限，多媒体课件的优势就在于可以大量使用图片和视频资料，因此授课教师应收集相关图片和视频资源，丰富课件内容，优秀的题材能吸引注意力，帮助学生理解课程内容。

3．课件整体设计。多媒体课件的整体设计主要是解决将内容直观地展示给学生，但是一些复杂的图线和结构如果一次性展示出来，也会影响学生的理解。因此，讲解复杂图形时，教师要将内容分步拆解，在多媒体上分步、细化地向学生演示复杂图形的演变过程，还可以采用多种不同的线型和颜色对不同曲线和部位进行区分，这样有助于学生清晰地了解整个图线的形成过程。除了对复杂问题的拆解设计外，教师还应注意课件的播放速度，一些重要的内容，尽可能在屏幕上多停留一些时间，以便学生进行记录，同时在课件设计过程中，应避免出现大段文字和模糊的图片，不应过多增加与授课内容无关的修饰背景，以免影响学生的注意力。

（五）借助相关软件，提高设计质量和效率

“汽车设计”课程作为学生面向未来工作的专业课程，在课程中应该适当借助行业常用软件，让学生对这些软件有所了解。“汽车设计”教程中有大量的设计计算和优化设计内容，借助相关软件，学生不仅可以了解设计方法，而且可以完成这些设计计算，参加工作后，能更快适应相关工作。具体的软件主要有Matlab和Adams等。Matlab是一款计算、仿真功能非常强大的软件，在众多领域得到了广泛的应用；Adams是一款CAE软件，主要是对机构的动力学进行仿真的软件，这款软件能够生动形象地再现设计参数选取的不同，而造成的研究对象在受力、应力、应变和运动干涉等方面的变化，有助于加深学生对一些重要参数的理解，同时提高学生的学习兴趣。当然，由于课程学时有限，这些软件只能通过授课教师在课堂上结合相关知识点进行展示，无法针对软件展开讲解，即便如此，还是能够让学生了解到解决某几类问题应该使用什么软件，在未来的工作中再继续学习，也就达到预期目标了。

上述改革措施是在研究和分析多所高校相关专业课程改革的基础上，结合本校”汽车设计”教学团队多年的教学经验提出来的，大部分改革措施已经应用在课程教学中，学生普遍反映良好，取得了较好的教学效果，后续将在此基础上，不断深化研究，进行改革创新。

［1］张国玉．汽车设计课程中的计算机辅助设计——课程建设及教学方法研究［J］．高等教育研究，1997（3）．

［2］叶明．汽车设计课程教学改革初探［J］．中国校外教育，2010（2）．

［3］伍强，徐兰英．关于《汽车设计》课程教学改革的探索与实践［J］．广东技术师范学院学报，2007（12）．

［4］李强，程峰，杨礼康．浅谈《汽车设计》课程教学改革［J］．吉林省教育学院学报，2009（1）．

［5］雷治国，陈铭年．《汽车设计》课程教学改革研究［J］．吉林省教育学院学报，2012（12）．

［6］钟勇，黄鼎键，丁志刚．基于“211”理念的《汽车设计》课程教学改革研究［J］．机电技术，2014（1）．

［7］郑燕萍，闵永军，蔡伟义,等．汽车设计专业实践教学改革的探讨与实践［J］．芜湖职业技术学院学报，2009（1）．

［8］陈铭年，池鹏程，徐建全，等．《汽车设计》多媒体课件的制作［J］．机电技术，2003（1）．

［9］陈云鹏．《汽车设计》多媒体网络教学系统研究［D］．西安：长安大学，2006．

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1673-9884（2017）04-0094-03

2017-03-16

福建农林大学校级教学改革项目（111415x13）

雷治国，男，福建农林大学机电工程学院副教授，博士。