基于企业需求的《汽车设计》课程教学改革研究

丁福生 郑尧刚 吕红明 侯全会

摘要：随着汽车工业的快速发展，汽车企业对人才的需求量大增。傳统的汽车设计课堂教学模式已经无法培养出能满足企业需求的学生。本文以企业需求为目标和导向，强化学生们的主体学习意识，提出了多种教学模式改进的方法，最终希求可以培养出能够胜任企业岗位的学生。

关键词：汽车设计；教学；研究；企业需求

一、 引言

《汽车设计》课程是汽车类专业的一门重要专业课，它系统介绍了汽车设计理论与计算方法，包括整车及底盘各主要总成设计所需要的基本知识。课程的教学目标是使学生学会分析和评价汽车及其各总成的结构和性能，合理选择结构方案及有关参数，掌握先进汽车设计技术，学会汽车主要零部件的设计和计算方法以及总体布置的一般方法。汽车设计是汽车类专业的一门必修的核心课程，教学效果的优劣直接关系到学生毕业后从事相关技术工作的职业适应能力。

近十年，汽车行业快速发展，2006年，中国汽车产量为728万辆；2016年，中国汽车产量为2819万辆，比2006年增长了380%。但是我们所使用的教材以及教学大纲却没有大的改动，高校的教师都是按照课程的教学大纲进行教学。传统的教学模式难以满足快速发展的汽车设计的要求，不利于学生工程应用能力的培养和提高，使得学生的能力与企业的需求差距越来越大。基于课程的独特特点，针对传统教学模式存在的问题，以提高学生适应企业需求的能力为宗旨，以传授汽车设计相关的理论知识和设计方法为目标，提高学生解决企业实际工程问题的能力。在此基础上提出了《汽车设计》教学的改进方法，并进行了相关教学实践。

二、 以企业需求为目标，激发学生们的学习热情

（一） 在教学过程中介绍企业需求

随着竞争激烈的汽车市场快速发展，新车型层出不穷地推出，与汽车相关的企业在招聘应届毕业生时，提出的录用条件愈加苛刻，希望被录用的毕业生能直接顶岗，花在新员工身上的培训时间越少越好。《汽车设计》课程是在大学四年级上学期开设的课程，此时学生们的学习积极性下降，仅对自己感兴趣的课程或者是自认为对毕业后工作有帮助的课程才会认真学习。本课程的自身特点是与多门学科知识相互交叉，涉及概念、公式较多，理论性强，内容难懂，但与实际产品设计结合紧密，使得绝大多数学生对《汽车设计》课程兴趣不浓，抱着能通过最终考核即可的心态来学习本课程，这就造成学生的能力与企业的招聘要求存在较大的差距。针对这种现状，在进行课堂教学的过程中，不仅要向学生介绍《汽车设计》课程知识在汽车整车或零部件开发、设计中的基础作用，演示汽车设计知识在汽车开发中的具体应用案例，同时还要介绍不同的企业的招聘需求，让学生们意识到所学的知识在以后的工作中是能实际应用的。将这两方面的知识相结合，来培养学生们的学习热情和工程应用意识。

（二） 强化学生学习的主体意识

学习过程也是实现人的发展的过程，现代教学强调发挥学生学习主体性作用，教师不可能代替学生进行学习与认识，任何他人和前人的经验转变为学生的个人经验都有待于学生自己的主动接收和积极活动。目前，学生们普遍存在着学习激情不高的现状，如何提高学生们的学习兴趣困扰着很多的高校教师。学生们学习《汽车设计》这门课激情不高的原因，个人认为是由于学生们对这门课的学习目的性不强，没有意识到学习《汽车设计》知识的重要性，甚至很多学生认为毕业后不会再使用到《汽车设计》这门课的知识，因此，产生了厌学的情绪。在教授《汽车设计》这门课的伊始，首先要告诉学生们学习《汽车设计》的目标，让学生们清楚地知道学好《汽车设计》这门课的作用，毕业后很快地适应汽车企业的设计工作岗位，即便以后不从事汽车零部件的设计，只要在机械行业内从事设计工作，学好汽车设计依然是十分必要的，在学习汽车设计的过程中，可以很好地温故了机械原理、工程力学、材料成型及热处理等课程的知识。在授课的过程中，有意识地介绍一些出色的设计工程师的事迹，激发和引导学生们为提高汽车行业设计及制造业水平而奋斗的志向，成为一名真正的“大国工匠”，让学生们能够有主动学习的意识。

三、 以市场为导向，进行课程教学改革探索

（一） 多媒体演示教学

《汽车设计》课程教学内容庞大、模块众多，而各模块又相对独立的，各个总成零部件的基础设计理念、方法和技术手段相同，具有互通性的特点。多媒体教学比传统教学具有更高效、更简洁、更明了的优势，应认真组织多媒体课件内容，以不同的表现方式来讲授不同的模块。例如：在进行变速箱的动力传递路线讲解时，应配合动画，让学生清楚地看到不同挡位时，发动机动力是如何从变速箱的输入轴传递到输出轴的。在进行变速箱各挡传动比选择时，利用excel或MATLAB软件绘制出不同挡位的汽车驱动力-行驶阻力平衡曲线，对比选择不同的传动比对汽车的动力性以及经济性的影响。

（二） 将先进设计方法，引入到课堂教学中

随着科学技术的迅速发展，人民的生活水平的提高，客户对汽车的要求也越来越高，从最初的要求汽车的安全性高，在逐步地对汽车的美观性、动力性、经济性、平顺性等方面提出了更高的要求。在《汽车设计》课程教学过程中，传授学生在设计汽车零部件时，不仅仅要考虑零部件的强度和刚度，还要考虑零部件在满足强度和刚度的前提下，进行轻量化设计以及耐久疲劳性设计。从满足企业的需求出发，在《汽车设计》课堂教学中，讲解一些计算方法，如优化计算等，同时引入一些设计软件，如CAD、CAE和MATLAB等软件。要求学生对一些典型的汽车零部件，如半轴、驱动桥壳体等，可以利用CAD软件绘制三维模型，掌握三维模型转换工程图的方法；可以利用CAE软件对绘制的三维模型进行强度和刚度的计算，对驱动桥进行疲劳分析；可以利用MATLAB编写简单的程序对半轴的花键进行尺寸计算、强度校核，以及对零件参数的优化，使学生加深对优化设计的理解和应用，利用程序减轻学生在设计中减少重复计算的工作量。

（三） 以企业案例为素材，引入到课堂教学中

原有的《汽车设计》教材只局限于汽车零部件的参数选择和零件的强度和刚度的校核；而现代汽车设计的流程的还包括结构优化和性能优化、运动仿真和校核以及结构、性能试验，是优化设计、可靠性设计和计算机辅助一体化设计相结合。原有的设计知识单一，考虑不全面，仅仅从满足使用功能出发，去考虑设计零部件，而没有融合多门学科的知识，以及现代汽车设计理念等，学生毕业后不能很快融合到企业的岗位中去。在汽车设计课堂教学中，以某一个汽车零部件的实际设计案例进行讲解，例如，某企业委托分析一个变速箱振动噪音问题，该变速箱处于直接挡，发动机转速处于 3000rpm 时，变速箱会有异常的噪音产生，当变速箱处于其他挡位时，噪音很小。该变速箱在设计时，经过了严格的力学计算、然后进行材料选型、仔细校核了尺寸公差及配合，都没有发现问题。课题组通过企业提供的模型，对变速箱进行了模态分析，发现变速箱有一阶模态位于50Hz左右，与发动机的转动频率相吻合，使用振动测试仪进行测试，验证了分析计算的结果，对直接挡的齿轮和轴重新进行设计后，避開了与发动机共振的区域后，变速箱的异响消失。通过这个案例，让学生们明白了，现代汽车零部件进行设计时，不仅仅要强度和刚度的设计，还要全面考虑零部件的经济性、可靠性及对汽车整体性能的影响。

（四） 强化学生们的设计能力，提高课程设计所占比重

目前，多数高校在开展汽车设计这门课时，仍以考试为主的方式进行考核。考试不能完全反映出学生们对零部件设计方法的掌握程度，只有以课程设计的方式，才能很好地反映出学生对零部件的设计方法的掌握程度以及对设计流程以及以往学过的知识综合运用的能力。例如课程设计可以检验出学生们对先修基础课程的（机械制图、公差配合与测量技术、工程力学等）掌握程度，还可以促进学生们对新设计方法学习和运用，以及对设计中常见软件的学习和运用，如，通过学习CAD软件可以掌握创建三维模型和直接生成工程的方法，避免了在图纸上进行手绘的时间；通过学习MATLAB软件，可以节省大量重复计算的时间；通过学习CAE软件，可以检验出自己所设计出的零部件是否满足强度和刚度以及可靠性等方面的要求。

四、 结语

通过《汽车设计》的课程改革，让学生们更加了解企业需要什么样的人才，提高了学生们的主动学习意识，使得他们学习更加有目标性；在课程教学的过程中，介绍企业的实际案例，是他们了解实际中存在的工程问题；通过课程设计，锻炼他们的解决实际工程问题的能力，以便毕业后他们可以快速地适应企业的岗位。在改革的过程中，不断地总结改革的得与失，总结经验，并将经验应用到以后的教学中去。

参考文献：

[1]王望予.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]周川.简明高等教育学[M].南京：南京师范大学出版社，2006.

作者简介：

丁福生，郑尧刚，吕红明，侯全会，江苏省盐城市，盐城工学院汽车工程学院。