汽车CAD课程改革与实践

李荣廷

摘要：汽车CAD课程作为车辆工程专业学生一门必修的主干课程，对培养学生充分利用现代设计工具进行产品设计的能力及以后工作起着至关重要的作用。在车辆工程专业汽车CAD课程教学中，通过重新构建教学目标，确立教学任务和内容，改革教学及考核方式，加强学生实践能力的培养，以适应工程应用型人才培养的要求，提高人才培养的质量。经过多年探索与实践，取得良好效果。

关键词：汽车CAD；改革；实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）30-0092-03

随着汽车工业的发展，我国已经成为世界汽车第一产销大国，汽车产业也成为我国国民经济重要的支柱产业。为了提高企业竞争力，提高汽车的设计质量就显得尤为重要，因此汽车制造企业对人才的需求就愈发强烈，特别是汽车设计专业人才有着很大的缺口。为满足市场需求，众多设有车辆工程专业的高等院校都调整培养方案，将汽车CAD课程列为必修课程。该课程涵盖了多学科的内容，是综合性、系统性的交叉学科的综合运用。通过本课程的学习使学生了解CAD的基本概念、基本功能、工作过程以及采用CAD技术的优越性；了解CAD技术的现状及发展趋势；重点掌握一款主流CAD软件的基本应用。河北科技大学车辆工程专业从2009年开始开设汽车CAD课程，在课程教学过程中进行了一系列的改革探索，经过多年的教学实践，收到良好的效果。

一、重构教学目标

汽车CAD课程作为一门专业基础课程，在后续的课程设计和毕业设计中将得以广泛应用，对毕业工作及考研深造都有着至关重要的作用。其主要目的在于让学生在掌握汽车CAD的基本原理和方法的基础上，深刻把握汽车产品的设计和开发思路，其最终目的是切实有效地提高学生的知识结构、专业思维及软件的应用和开发能力。因此，按照培养方案的要求，重新修订教学大纲，确立在强化学生专业素养的同时，切实提高学生分析和解决工程实际问题的能力的教学目标。课程的教学也将紧紧围绕教学目标开展，不仅要掌握CAD的基本理论，更重要的是掌握基本操作，提高学生的工程意识和实践能力。

二、确立教学内容

1.软件选择。当前主流的CAD软件很多，包括二维和三维两大类，二维软件以AutoCAD、CAXA电子图板为代表，主要功能是实现计算机绘图的操作，对于当前汽车行业设计工作而言，仅掌握二维CAD软件的应用，显然不能满足要求。三维软件的中端产品包括Solidworks、Solidedge等，虽然具备基本的三维设计功能，但曲面设计、分析功能又有些薄弱，针对复杂的汽车设计而言也不具备广泛应用的基础。三维高端软件主要有CATIA、UG、Pro/E等，功能强大完备，在汽车行业也有广泛应用，因此，软件选择定位在三维高端层次。而首先面临的问题是选择哪一款软件作为教学内容，虽然这些软件基本理论和操作大同小异，使用中有很多共通之处，但也各具特点，且作为学生第一个接触的设计软件，必将给学生以后的使用带来直接的影响。CATIA在我国汽车行业有着广泛的应用，一汽集团、二汽集团、上海大众集团等多家汽车制造厂都选用CATIA作为新车型的开发平台。目前学生就业的企业也基本全部使用CATIA作为开发设计工具。通过调研学生主要就业企业，根据企业主流使用设计工具的情况、软件在我国汽车产业相关应用情况以及比较相关软件的特点，最终选择CATIA作为课程教学的软件平台。

2.内容选择。CATIA作为世界上一款主流的大型高端CAD/CAM一体化软件，它涵盖了产品开发的全过程，提供了完善无缝的集成环境，功能强大，内容繁多。但一般汽车CAD课程只开设30—40学时，受学时限制，老师不可能将其所有内容全部讲授，学生也不可能完全接受。因此，根据学以致用的原则，根据专业需要有所取舍，选取草图设计、零件设计、装配设计、工程图设计重点讲授；曲线曲面设计、钣金设计一般了解；运动仿真、应用分析等内容不讲授。学生毕业进入工作岗位后，一般企业都将进行专门的技术培训，届时学生可以进一步深入学习。

3.教材选择。市面上流行的CAD类书籍很多，有的侧重理论讲授，有的侧重实践操作，各有特点，又基本相同，选择合适的教材尤为困难。因此，结合学生的实际，不必为学生指定专门的教材，可根据教学目的和内容要求，老师自己编制教学讲义，并辅以教学实例，提供给学生参考。鼓励学生到书店和图书馆自主选择一些参考书籍，虽然不尽相同，但每本书籍又有着各自的特点，学生之间可以互相交流使用，取长补短。同时，教师根据教学要求编制学生上机实践指导书，用于指导学生的上机操作，也可以录制一些相关操作视频，下发给学生，更直观地指导学生的学习。

三、改革教学方式

1.授课方式。传统CAD课程一般分为理论讲授和上机实践两部分，理论讲授安排在多媒体教室进行，而上机操作实践再安排到机房进行。在教室由教师在台上讲解及现場示范，学生坐在座位上听讲，看着老师的演示，学生感觉并不难，因间隔数日后才能安排上机操作实践，在教室课上所讲内容就不能及时上机练习巩固，等到自己上机操作的时候，把课上老师讲解的一些操作步骤就遗忘了，感到无从下手，操作过程中也错误频出，出现问题也无从解决。因此，汽车CAD课程的教学最好全部在机房进行，教师通过投影仪或网络教学系统在服务器上讲授基础理论和操作要点，并操作示范。学生则每人一台计算机终端，根据老师的讲解及演示，同步进行操作练习，遇到问题现场解决。学生普遍反映效果良好。

2.教学方法。课程采用理论讲授+实例演示+实践练习+综合训练相结合的教学方法，理论讲授重点围绕CAD技术的基本理论及软件中每一个命令的功能展开；实例演示由教师针对每一个命令的操作方法和步骤，详细解读命令的使用方法及注意事项；实践练习由学生结合教师的讲授和演示，自行操作练习，加深和巩固对命令的理解和使用，真正达到独立操作的能力。综合训练安排在整门课程结束进行，学生根据所学各个模块的功能，按照具体设计任务，综合运用草图、建模、装配及工程图等功能模块，完整进行一个汽车产品的设计，达到整门课程知识的系统融合和综合应用训练。在整个教学实施过程中，应注意以下问题：实例演示及实践练习应紧密结合专业特点，采用汽车主要零部件作为训练内容，将课程内容与专业背景有机结合，提高学生的学习兴趣，并为以后的工作奠定基础；学生练习过程中，针对同一练习题目可以有多种解法，教师应积极引导，让学生先进行分析并采用不同的方法完成设计任务，之后比较不同方法操作的难易程度和效率，加强学生分析问题和解决问题的能力的培养，同时培养学生的发散思维；综合训练环节采用项目教学方式，教师设定项目任务，将学生分成若干小组，在限定的时间内完成相关任务，在锻炼学生对知识的综合运用能力的同时，培养学生团体合作精神。

四、改革考核方式

汽车CAD课程是一门理论性与实践性并重的课程，其主要教学目的不是考查学生对理论掌握的熟练程度，而是主要考查学生的实践能力。因此，最后的成绩主要应由学生操作水平来决定，传统的书面考试方式或一次上机考试很难全面反映课程的实际教学效果及学生的真实水平。结合本课程的特殊性，将上机考试、单元练习、平时成绩及最后的综合训练按照4∶2∶2∶2的比例综合评定学生的最终成绩。经过几年的教学实践表明，此种成绩评定法不仅能较好地反映学生对该课程的理解和掌握程度，而且能调动学生的学习积极性和主动性，发挥其创造性。同时，也基本能反映出学生对本课程的真实掌握情况。

五、改革成效

近年来，基于该课程的改革实践和持续改进，学生学习积极性明显提高，工程应用能力得到了进一步加强，通过课程学习和实践应用，有更多的同学通过了国家制造业信息化三维CAD认证，并充分利用所学知识参加各种学科竞赛，该专业同学在2017年参加全国三维数字化创新设计大赛获奖3项，全国大学生工程训练大赛获奖1项，全国大学生机械设计创新大赛获奖1项，同时在“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、Honda中国节能竞技大赛等竞赛中也都取得了较好的成绩。

为了进一步验证课程改革的成效，对近三届毕业生进行了跟踪调查，调查人数115人，其反馈结果，如表1所示。

由统计结果可以看出，绝大多数学生对该课程的学习效果是满意的。各问卷项目满意度均达到95%以上，也充分说明课程改革取得实效。

六、结论

结合汽车CAD理论与实践并重的特点，要使学生能从根本上掌握该课程的有关知识，增强实践应用能力，要本着“操作为主，兼顾理论，培养思维”的原则进行教学，坚持“以学生为主体，教师为主导”课程教学方法，紧密结合汽车行业，更多地辅以汽车零部件的设计案例实践，提高学生的积极性和主观能动性，开发学生的创新思维，培养符合社会需求的创新应用型人才。

参考文献：

[1]郭荣春.“汽车CAD”课程教学研究与实践[J].科技信息，2010，（36）：88.

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[3]刘剑飞，王兴国.CAD课程教学模式的探讨[J].中国现代教育装备，2008，（12）.