互联网+汽车设计课程教学方法改革

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摘要：建立课程网络学习平台，采用专题讲座、任务驱动、项目研讨、翻转课堂等教学方法，通过线上学习任务单引领资源学习与问题反馈，培养学生自主学习能力，促进师生之间、学生之间进行资源共享、问题交流和协作学习，增强教学吸引力，激发了学生学习的积极性和主动性。通过开展多主体、多元化学习评价，促进学生深度学习与能力提升。

关键词：汽车设计；教学方法；改革；自主学习

汽车设计是车辆工程专业的专业基础课程，在专业课程体系中占有重要的地位。通过课程学习，学生将了解汽车设计前沿技术及发展趋势，掌握汽车各总成设计基本过程、基本理论和方法；依据国内外汽车行业技术标准、政策和法律法规，进行汽车典型零部件设计、计算与校核；综合考虑环境及社会可持续发展等因素，确定汽车产品技术指标并对结构方案进行对比分析。传统教学方式注重基础理论的重复推衍，缺乏针对汽车产品问题分析及设计能力训练。因此，充分利用互联网资源，在“互联网+”环境下的教学活动更有利于学生自主学习能力提高、协作能力培养及个性发展，为从事汽车产品设计相关工作打下坚实的基础[1-2]。在“互联网+”教学背景下，将部分教学资源设计成课前预习环节，要求学生课前自学，课堂教学主要解决课程教学的重点及难点。两者融合，形成课前自学和课上强化为主要形式的混合学习模式，实现了以学生为主体、个性化学习教学方式，既提高了学生学习的主动性，又提高了教师教学的灵活性，顺应了信息化教学改革的方向。因此，以汽车设计课程为载体，充分利用信息化手段，以自主学习、协作学习和探究学习的学习方式为主，教师指导督促为辅，对于培养学生的创新意识，具有重要的实践意义。

一、课程特点及教学现状

汽车设计课程主要内容包括汽车总体设计，离合器、变速器、万向传动轴、驱动桥、悬架、转向系和制动系等各总成设计应满足的要求、结构方案分类和分析、主要参数设计及零部件载荷确定、强度计算方法、主要结构元件分析[3]。与其它课程相比，汽车设计课程具有以下几方面的特点。一是强调机械基础。汽车设计是一门以机械设计方法为主要工具，寻求各汽车用零部件、总成、系统选型、设计及分析检测的最优化手段，属于机械设计范畴，要求学生具有扎实的机械原理、机械设计及金属工艺学等基础知识[4-5]。二是多学科交叉。汽车设计是一门涉及多个学术领域的学科，如汽车构造、汽车理论、机械原理等相关专业基础及理论知识，知识点多且分散，将全部知识点放在线下课堂讲授，无法保证教学及学习质量。三是图表公式繁多。汽车设计课程的零部件设计及选型涉及各种参数选取，对所设计的零件进行强度、寿命等校核涉及计算公式较多。传统的教学模式单纯将计算公式及计算依据交代给学生，不进行实际问题演练，无法实现课程教学目标[6]。如果将强度计算方法及依据做成课程参考资料上传的网络学习平台，供学生随时参考，既可以减轻教师课堂教学工作量，又可以避免“课上学会课下忘记”的问题。四是实践性强。通过本课程学习，要求学生掌握汽车底盘各总成零部件设计理论及方法，能够对汽车产品结构方案及性能进行综合评价，需要查找相关设计手册及标准进行产品评价，课程学习任务量大、实践性强。每章教学结束，都会有相关系统或零部件设计大作业，要求学生自己或与同学合作完成，不像其它课程那样单纯的学习理论知识[7-8]。因此，要求教师在课堂上教授汽车设计的基本理论及方法的同时，还要注重学生实践能力培养。上述特点决定了本课程既不同于机械设计课程等注重学生基本理论及方法的掌握，又不同于汽车构造等课程注重学生实践应用。为了提高学生对汽车设计的学习兴趣，夯实专业基础，培养具有设计分析能力和优化意识的创新型车辆工程类人才，改革传统教学模式，探索新的教学方法和教学手段势在必行。

二、改革实践

（一）建立课程资源共享及学习平台根据汽车设计课程的教学目标、课程特点、学生认知规律及教学方式，以章节为模块，碎片化教学内容及资源，设置教学情境。将底盘各系统总成结构及工作原理、零部件计算校核、发动机选择等内容设计成课程预习内容，建立学习资源上传到线上学习中心，供学生课前预习及自学。除此之外，学习中心平台还能够完成包括作业、测试、通知、答疑、讨论、评价等互动教学活动，以促进师生之间、学生之间资源共享、问题交流，有助于学生自主学习、互助学习。

（二）改革教学方法针对课程改革目标，依据汽车设计课程具体内容，采用专题讲座、项目研究、实践专题等教学方法。1.专题讲座汽车设计课程主要介绍了汽车整车、主要总成和关键零部件设计基本知识和方法，以此为参照，将课程内容划分为汽车整体设计、总成设计和关键零部件设计3个大的方向，总成设计专题又可以根据实际内容划分为离合器、变速器、驱动桥、制动系统及转向系统等分专题。其中，零部件受力分析、主要参数设计及计算校核等共性内容作为基础知识做成专题，供学生进行总成及零部件设计时参考。以制动系统设计为例，本专题教学目的是使学生充分理解制动系统设计要求、制动器结构及工作原理，在此基础上进行制动驱动机构设计和前后轮制动力矩的分配设计。授课过程中，邀请相关教师讲授利用差动制动实现车辆稳定性控制的相关课题，了解主动差动制动的工作原理及实现功能。带领学生针对具体车辆进行制动器制动力矩设计计算，分析车辆所需制动力矩计算与制动系统设计力矩进行对比分析，由此学习制动驱动机构设计计算，进而理解制动力矩分配的必要性。学生在学习过程中，既可以体验老师对待科研项目的严谨认真态度，又可以拓展专业学习知识，了解学科领域最新成果和发展动向，培养学以致用、实事求是工作作风，以及团队配合及协作意识。2.项目驱动利用学习中心平台以阶段性大作业形式，设置任务驱动教学专题，进行某总成结构选型、参数选择及零件设计计算、校核。要求学生独立完成从选型到校核的整个设计过程，模拟汽车产品开发，以培养法律法规意识、严谨的职业素养及精益求精的工匠精神。以变速器设计为例，由于学生在机械设计基础课程中已经详细学习过齿轮和传动轴的设计，在讲授机械式变速器设计内容时，以“机械式变速器传动机构设计计算”大作业形式，让学生独立完成某一形式变速器传动机构部分零件设计。要求学生通过查找资料和手册，独立完成变速器各挡传动比确定，在此基础上设计变速器各挡位传动齿轮、传动轴以及轴承[9]。在完成大作业的过程中，学生不但更好地掌握了汽车主要零部件设计及计算方法，还锻炼了严谨的工作态度和精益求精的工程意识，在专业知识学习过程中潜移默化的渗透工匠精神，完成课程思政教育目标。3.翻转课堂确定“翻转课堂”混合式教学模式改革专题，针对各总成结构形式选择的学习内容，设置若干案例教学专题。开课之初即布置给学生，学生组成学习小组，选择案例专题，组内分工协作、查找资料，讨论对比分析，课堂上进行分享。以整车布置形式学习为例，有一组学生选择了乘用车前置前驱布置形式，小组同学分工协作、搜集案例、分析优缺点，总结并形成报告，课堂上分享给大家。在专题学习的过程中，不但培养了辩证思维能力及团队协作精神，在查找资料对国内外相关技术进行对比分析的过程中，还感受到了汽车行业的飞速发展，增强了自信，厚植了爱国主义情怀。

三、改革成效

（一）拓展学习空间按照课程教学内容，将核心知识点分解，制作微视频，到学习中心平台。学生可以根据自身情况随时随地主动学习，积极思考，投身实践。教师通过学习中心平台讨论等形式予以补充答疑，加强师生线下线上互动、资料分享交流。将学习空间由课堂延伸到课外，促进了知识、能力和素质三位一体教学目标的实现。

（二）培养独立分析和解决问题能力大力倡导学生自学对课程体系进行梳理，将各总成结构及工作原理、零部件计算校核等内容整合，供课前预习及自学。将课件、案例、试题等教学资源进行碎片化整理，供学生线上学习并进行相关阶段学习考核。促进学生学习积极性和主动性，提高自主学习能力。

（三）培养综合能力将现代机械设计方法融合汽车设计过程，引导学生利用现代机械设计方法进行汽车产品设计。例如，在讲授离合器设计时，将优化设计方法介绍给学生，要求对离合器从动盘进行优化设计。这样既可以提高学生学习兴趣，也能培养对所学知识进行综合并加以利用的能力，培养科学素质，打好科学研究的理论基础。

四、结论

通过教学改革和实践探索，突破传统僵化的教学模式，建立与车辆工程专业培养目标相适应的理论教学体系和相应的实践环节。以“实际、实用、实践”为原则，确立学生在教学过程和学习过程中的主体地位，促进师生之间和学生之间信息沟通广度、深度，提升教学质量。丰富教学方式和实现教学方法创新，对于高等数学教学改革具有重要的实践意义。

参考文献：

[1]赵红，张洪信，陈焕明，等.专题讲座教学法在“汽车设计”课程教学中的探索与实践[J].科教导刊（下旬），2016（1）：60-61.

[2]喻厚宇，黄妙华，钟绍华，等.汽车设计课程研讨式教学方法研究[J].大学教育，2017（5）：56-58.

[3]王望予.汽车设计（第4版）[M].北京：机械工业出版社，2014：79-91.

[4]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.

[5]陈贵南.线上线下混合式教学模式在计算机课程中的应用与实施[J].电脑与电信，2015（12）：99-101.

[6]张国峰，樊增广.英国高校创新创业教育发展与启示[J].中国冶金教育，2020（2）：75-78.

[7]文少波，臧利国.计算机辅助设计在汽车设计课程教学中的应用[J].大学教育，2018（7）：49-51.

[8]张凯，焦洪宇，胡顺安.面向实践应用的“汽车设计”课程的教学探讨[J].教育教学论坛，2018（8）：207-208.

[9]王丰元，邹旭东，柳江，等.汽车设计课程教学改革的实施与评价分析[J].教育教学论坛，2018（6）：91-93.

作者：李胜琴 邓红星 张邢磊 单位：东北林业大学