互聯(lián)網(wǎng)+汽車設(shè)計課程教學(xué)方法改革

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摘要：建立課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，采用專題講座、任務(wù)驅(qū)動、項目研討、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方法，通過線上學(xué)習(xí)任務(wù)單引領(lǐng)資源學(xué)習(xí)與問題反饋，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，促進師生之間、學(xué)生之間進行資源共享、問題交流和協(xié)作學(xué)習(xí)，增強教學(xué)吸引力，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。通過開展多主體、多元化學(xué)習(xí)評價，促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)與能力提升。

關(guān)鍵詞：汽車設(shè)計；教學(xué)方法；改革；自主學(xué)習(xí)

汽車設(shè)計是車輛工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在專業(yè)課程體系中占有重要的地位。通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生將了解汽車設(shè)計前沿技術(shù)及發(fā)展趨勢，掌握汽車各總成設(shè)計基本過程、基本理論和方法；依據(jù)國內(nèi)外汽車行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、政策和法律法規(guī)，進行汽車典型零部件設(shè)計、計算與校核；綜合考慮環(huán)境及社會可持續(xù)發(fā)展等因素，確定汽車產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)并對結(jié)構(gòu)方案進行對比分析。傳統(tǒng)教學(xué)方式注重基礎(chǔ)理論的重復(fù)推衍，缺乏針對汽車產(chǎn)品問題分析及設(shè)計能力訓(xùn)練。因此，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，在“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下的教學(xué)活動更有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力提高、協(xié)作能力培養(yǎng)及個性發(fā)展，為從事汽車產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)工作打下堅實的基礎(chǔ)[1-2]。在“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)背景下，將部分教學(xué)資源設(shè)計成課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生課前自學(xué)，課堂教學(xué)主要解決課程教學(xué)的重點及難點。兩者融合，形成課前自學(xué)和課上強化為主要形式的混合學(xué)習(xí)模式，實現(xiàn)了以學(xué)生為主體、個性化學(xué)習(xí)教學(xué)方式，既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，又提高了教師教學(xué)的靈活性，順應(yīng)了信息化教學(xué)改革的方向。因此，以汽車設(shè)計課程為載體，充分利用信息化手段，以自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)方式為主，教師指導(dǎo)督促為輔，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，具有重要的實踐意義。

一、課程特點及教學(xué)現(xiàn)狀

汽車設(shè)計課程主要內(nèi)容包括汽車總體設(shè)計，離合器、變速器、萬向傳動軸、驅(qū)動橋、懸架、轉(zhuǎn)向系和制動系等各總成設(shè)計應(yīng)滿足的要求、結(jié)構(gòu)方案分類和分析、主要參數(shù)設(shè)計及零部件載荷確定、強度計算方法、主要結(jié)構(gòu)元件分析[3]。與其它課程相比，汽車設(shè)計課程具有以下幾方面的特點。一是強調(diào)機械基礎(chǔ)。汽車設(shè)計是一門以機械設(shè)計方法為主要工具，尋求各汽車用零部件、總成、系統(tǒng)選型、設(shè)計及分析檢測的最優(yōu)化手段，屬于機械設(shè)計范疇，要求學(xué)生具有扎實的機械原理、機械設(shè)計及金屬工藝學(xué)等基礎(chǔ)知識[4-5]。二是多學(xué)科交叉。汽車設(shè)計是一門涉及多個學(xué)術(shù)領(lǐng)域的學(xué)科，如汽車構(gòu)造、汽車?yán)碚摗C械原理等相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)及理論知識，知識點多且分散，將全部知識點放在線下課堂講授，無法保證教學(xué)及學(xué)習(xí)質(zhì)量。三是圖表公式繁多。汽車設(shè)計課程的零部件設(shè)計及選型涉及各種參數(shù)選取，對所設(shè)計的零件進行強度、壽命等校核涉及計算公式較多。傳統(tǒng)的教學(xué)模式單純將計算公式及計算依據(jù)交代給學(xué)生，不進行實際問題演練，無法實現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)[6]。如果將強度計算方法及依據(jù)做成課程參考資料上傳的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，供學(xué)生隨時參考，既可以減輕教師課堂教學(xué)工作量，又可以避免“課上學(xué)會課下忘記”的問題。四是實踐性強。通過本課程學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握汽車底盤各總成零部件設(shè)計理論及方法，能夠?qū)ζ嚠a(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案及性能進行綜合評價，需要查找相關(guān)設(shè)計手冊及標(biāo)準(zhǔn)進行產(chǎn)品評價，課程學(xué)習(xí)任務(wù)量大、實踐性強。每章教學(xué)結(jié)束，都會有相關(guān)系統(tǒng)或零部件設(shè)計大作業(yè)，要求學(xué)生自己或與同學(xué)合作完成，不像其它課程那樣單純的學(xué)習(xí)理論知識[7-8]。因此，要求教師在課堂上教授汽車設(shè)計的基本理論及方法的同時，還要注重學(xué)生實踐能力培養(yǎng)。上述特點決定了本課程既不同于機械設(shè)計課程等注重學(xué)生基本理論及方法的掌握，又不同于汽車構(gòu)造等課程注重學(xué)生實踐應(yīng)用。為了提高學(xué)生對汽車設(shè)計的學(xué)習(xí)興趣，夯實專業(yè)基礎(chǔ)，培養(yǎng)具有設(shè)計分析能力和優(yōu)化意識的創(chuàng)新型車輛工程類人才，改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，探索新的教學(xué)方法和教學(xué)手段勢在必行。

二、改革實踐

（一）建立課程資源共享及學(xué)習(xí)平臺根據(jù)汽車設(shè)計課程的教學(xué)目標(biāo)、課程特點、學(xué)生認知規(guī)律及教學(xué)方式，以章節(jié)為模塊，碎片化教學(xué)內(nèi)容及資源，設(shè)置教學(xué)情境。將底盤各系統(tǒng)總成結(jié)構(gòu)及工作原理、零部件計算校核、發(fā)動機選擇等內(nèi)容設(shè)計成課程預(yù)習(xí)內(nèi)容，建立學(xué)習(xí)資源上傳到線上學(xué)習(xí)中心，供學(xué)生課前預(yù)習(xí)及自學(xué)。除此之外，學(xué)習(xí)中心平臺還能夠完成包括作業(yè)、測試、通知、答疑、討論、評價等互動教學(xué)活動，以促進師生之間、學(xué)生之間資源共享、問題交流，有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、互助學(xué)習(xí)。

（二）改革教學(xué)方法針對課程改革目標(biāo)，依據(jù)汽車設(shè)計課程具體內(nèi)容，采用專題講座、項目研究、實踐專題等教學(xué)方法。1.專題講座汽車設(shè)計課程主要介紹了汽車整車、主要總成和關(guān)鍵零部件設(shè)計基本知識和方法，以此為參照，將課程內(nèi)容劃分為汽車整體設(shè)計、總成設(shè)計和關(guān)鍵零部件設(shè)計3個大的方向，總成設(shè)計專題又可以根據(jù)實際內(nèi)容劃分為離合器、變速器、驅(qū)動橋、制動系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等分專題。其中，零部件受力分析、主要參數(shù)設(shè)計及計算校核等共性內(nèi)容作為基礎(chǔ)知識做成專題，供學(xué)生進行總成及零部件設(shè)計時參考。以制動系統(tǒng)設(shè)計為例，本專題教學(xué)目的是使學(xué)生充分理解制動系統(tǒng)設(shè)計要求、制動器結(jié)構(gòu)及工作原理，在此基礎(chǔ)上進行制動驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計和前后輪制動力矩的分配設(shè)計。授課過程中，邀請相關(guān)教師講授利用差動制動實現(xiàn)車輛穩(wěn)定性控制的相關(guān)課題，了解主動差動制動的工作原理及實現(xiàn)功能。帶領(lǐng)學(xué)生針對具體車輛進行制動器制動力矩設(shè)計計算，分析車輛所需制動力矩計算與制動系統(tǒng)設(shè)計力矩進行對比分析，由此學(xué)習(xí)制動驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計計算，進而理解制動力矩分配的必要性。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，既可以體驗老師對待科研項目的嚴(yán)謹(jǐn)認真態(tài)度，又可以拓展專業(yè)學(xué)習(xí)知識，了解學(xué)科領(lǐng)域最新成果和發(fā)展動向，培養(yǎng)學(xué)以致用、實事求是工作作風(fēng)，以及團隊配合及協(xié)作意識。2.項目驅(qū)動利用學(xué)習(xí)中心平臺以階段性大作業(yè)形式，設(shè)置任務(wù)驅(qū)動教學(xué)專題，進行某總成結(jié)構(gòu)選型、參數(shù)選擇及零件設(shè)計計算、校核。要求學(xué)生獨立完成從選型到校核的整個設(shè)計過程，模擬汽車產(chǎn)品開發(fā)，以培養(yǎng)法律法規(guī)意識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)素養(yǎng)及精益求精的工匠精神。以變速器設(shè)計為例，由于學(xué)生在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程中已經(jīng)詳細學(xué)習(xí)過齒輪和傳動軸的設(shè)計，在講授機械式變速器設(shè)計內(nèi)容時，以“機械式變速器傳動機構(gòu)設(shè)計計算”大作業(yè)形式，讓學(xué)生獨立完成某一形式變速器傳動機構(gòu)部分零件設(shè)計。要求學(xué)生通過查找資料和手冊，獨立完成變速器各擋傳動比確定，在此基礎(chǔ)上設(shè)計變速器各擋位傳動齒輪、傳動軸以及軸承[9]。在完成大作業(yè)的過程中，學(xué)生不但更好地掌握了汽車主要零部件設(shè)計及計算方法，還鍛煉了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和精益求精的工程意識，在專業(yè)知識學(xué)習(xí)過程中潛移默化的滲透工匠精神，完成課程思政教育目標(biāo)。3.翻轉(zhuǎn)課堂確定“翻轉(zhuǎn)課堂”混合式教學(xué)模式改革專題，針對各總成結(jié)構(gòu)形式選擇的學(xué)習(xí)內(nèi)容，設(shè)置若干案例教學(xué)專題。開課之初即布置給學(xué)生，學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，選擇案例專題，組內(nèi)分工協(xié)作、查找資料，討論對比分析，課堂上進行分享。以整車布置形式學(xué)習(xí)為例，有一組學(xué)生選擇了乘用車前置前驅(qū)布置形式，小組同學(xué)分工協(xié)作、搜集案例、分析優(yōu)缺點，總結(jié)并形成報告，課堂上分享給大家。在專題學(xué)習(xí)的過程中，不但培養(yǎng)了辯證思維能力及團隊協(xié)作精神，在查找資料對國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)進行對比分析的過程中，還感受到了汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，增強了自信，厚植了愛國主義情懷。

三、改革成效

（一）拓展學(xué)習(xí)空間按照課程教學(xué)內(nèi)容，將核心知識點分解，制作微視頻，到學(xué)習(xí)中心平臺。學(xué)生可以根據(jù)自身情況隨時隨地主動學(xué)習(xí)，積極思考，投身實踐。教師通過學(xué)習(xí)中心平臺討論等形式予以補充答疑，加強師生線下線上互動、資料分享交流。將學(xué)習(xí)空間由課堂延伸到課外，促進了知識、能力和素質(zhì)三位一體教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)。

（二）培養(yǎng)獨立分析和解決問題能力大力倡導(dǎo)學(xué)生自學(xué)對課程體系進行梳理，將各總成結(jié)構(gòu)及工作原理、零部件計算校核等內(nèi)容整合，供課前預(yù)習(xí)及自學(xué)。將課件、案例、試題等教學(xué)資源進行碎片化整理，供學(xué)生線上學(xué)習(xí)并進行相關(guān)階段學(xué)習(xí)考核。促進學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性，提高自主學(xué)習(xí)能力。

（三）培養(yǎng)綜合能力將現(xiàn)代機械設(shè)計方法融合汽車設(shè)計過程，引導(dǎo)學(xué)生利用現(xiàn)代機械設(shè)計方法進行汽車產(chǎn)品設(shè)計。例如，在講授離合器設(shè)計時，將優(yōu)化設(shè)計方法介紹給學(xué)生，要求對離合器從動盤進行優(yōu)化設(shè)計。這樣既可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，也能培養(yǎng)對所學(xué)知識進行綜合并加以利用的能力，培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)，打好科學(xué)研究的理論基礎(chǔ)。

四、結(jié)論

通過教學(xué)改革和實踐探索，突破傳統(tǒng)僵化的教學(xué)模式，建立與車輛工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的理論教學(xué)體系和相應(yīng)的實踐環(huán)節(jié)。以“實際、實用、實踐”為原則，確立學(xué)生在教學(xué)過程和學(xué)習(xí)過程中的主體地位，促進師生之間和學(xué)生之間信息溝通廣度、深度，提升教學(xué)質(zhì)量。豐富教學(xué)方式和實現(xiàn)教學(xué)方法創(chuàng)新，對于高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革具有重要的實踐意義。

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作者：李勝琴 鄧紅星 張邢磊 單位：東北林業(yè)大學(xué)