互聯(lián)網(wǎng)+汽車設(shè)計(jì)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(tái)，采用專題講座、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)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(jìn)師生之間、學(xué)生之間進(jìn)行資源共享、問題交流和協(xié)作學(xué)習(xí)，增強(qiáng)教學(xué)吸引力，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。通過開展多主體、多元化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)與能力提升。

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

汽車設(shè)計(jì)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(jì)前沿技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)，掌握汽車各總成設(shè)計(jì)基本過程、基本理論和方法；依據(jù)國(guó)內(nèi)外汽車行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、政策和法律法規(guī)，進(jìn)行汽車典型零部件設(shè)計(jì)、計(jì)算與校核；綜合考慮環(huán)境及社會(huì)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(duì)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行對(duì)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(duì)汽車產(chǎn)品問題分析及設(shè)計(jì)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(dòng)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(gè)性發(fā)展，為從事汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)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(jì)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(diǎn)及難點(diǎn)。兩者融合，形成課前自學(xué)和課上強(qiáng)化為主要形式的混合學(xué)習(xí)模式，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體、個(gè)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(dòng)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(jì)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(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，具有重要的實(shí)踐意義。

一、課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

汽車設(shè)計(jì)課程主要內(nèi)容包括汽車總體設(shè)計(jì)，離合器、變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋、懸架、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系等各總成設(shè)計(jì)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(jì)及零部件載荷確定、強(qiáng)度計(jì)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(jì)課程具有以下幾方面的特點(diǎn)。一是強(qiáng)調(diào)機(jī)械基礎(chǔ)。汽車設(shè)計(jì)是一門以機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)及分析檢測(cè)的最優(yōu)化手段，屬于機(jī)械設(shè)計(jì)范疇，要求學(xué)生具有扎實(shí)的機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)及金屬工藝學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)[4-5]。二是多學(xué)科交叉。汽車設(shè)計(jì)是一門涉及多個(gè)學(xué)術(shù)領(lǐng)域的學(xué)科，如汽車構(gòu)造、汽車?yán)碚?、機(jī)械原理等相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)及理論知識(shí)，知識(shí)點(diǎn)多且分散，將全部知識(shí)點(diǎn)放在線下課堂講授，無(wú)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(jì)課程的零部件設(shè)計(jì)及選型涉及各種參數(shù)選取，對(duì)所設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行強(qiáng)度、壽命等校核涉及計(jì)算公式較多。傳統(tǒng)的教學(xué)模式單純將計(jì)算公式及計(jì)算依據(jù)交代給學(xué)生，不進(jìn)行實(shí)際問題演練，無(wú)法實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)[6]。如果將強(qiáng)度計(jì)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(tái)，供學(xué)生隨時(shí)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(huì)課下忘記”的問題。四是實(shí)踐性強(qiáng)。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(jì)理論及方法，能夠?qū)ζ嚠a(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案及性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，需要查找相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品評(píng)價(jià)，課程學(xué)習(xí)任務(wù)量大、實(shí)踐性強(qiáng)。每章教學(xué)結(jié)束，都會(huì)有相關(guān)系統(tǒng)或零部件設(shè)計(jì)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(shí)[7-8]。因此，要求教師在課堂上教授汽車設(shè)計(jì)的基本理論及方法的同時(shí)，還要注重學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)。上述特點(diǎn)決定了本課程既不同于機(jī)械設(shè)計(jì)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(shí)踐應(yīng)用。為了提高學(xué)生對(duì)汽車設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)興趣，夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，培養(yǎng)具有設(shè)計(jì)分析能力和優(yōu)化意識(shí)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(shì)在必行。

二、改革實(shí)踐

（一）建立課程資源共享及學(xué)習(xí)平臺(tái)根據(jù)汽車設(shè)計(jì)課程的教學(xué)目標(biāo)、課程特點(diǎn)、學(xué)生認(rèn)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(jì)算校核、發(fā)動(dòng)機(jī)選擇等內(nèi)容設(shè)計(jì)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(tái)還能夠完成包括作業(yè)、測(cè)試、通知、答疑、討論、評(píng)價(jià)等互動(dòng)教學(xué)活動(dòng)，以促進(jìn)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(duì)課程改革目標(biāo)，依據(jù)汽車設(shè)計(jì)課程具體內(nèi)容，采用專題講座、項(xiàng)目研究、實(shí)踐專題等教學(xué)方法。1.專題講座汽車設(shè)計(jì)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(jì)基本知識(shí)和方法，以此為參照，將課程內(nèi)容劃分為汽車整體設(shè)計(jì)、總成設(shè)計(jì)和關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)3個(gè)大的方向，總成設(shè)計(jì)專題又可以根據(jù)實(shí)際內(nèi)容劃分為離合器、變速器、驅(qū)動(dòng)橋、制動(dòng)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(jì)及計(jì)算校核等共性內(nèi)容作為基礎(chǔ)知識(shí)做成專題，供學(xué)生進(jìn)行總成及零部件設(shè)計(jì)時(shí)參考。以制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，本專題教學(xué)目的是使學(xué)生充分理解制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求、制動(dòng)器結(jié)構(gòu)及工作原理，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和前后輪制動(dòng)力矩的分配設(shè)計(jì)。授課過程中，邀請(qǐng)相關(guān)教師講授利用差動(dòng)制動(dòng)實(shí)現(xiàn)車輛穩(wěn)定性控制的相關(guān)課題，了解主動(dòng)差動(dòng)制動(dòng)的工作原理及實(shí)現(xiàn)功能。帶領(lǐng)學(xué)生針對(duì)具體車輛進(jìn)行制動(dòng)器制動(dòng)力矩設(shè)計(jì)計(jì)算，分析車輛所需制動(dòng)力矩計(jì)算與制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)力矩進(jìn)行對(duì)比分析，由此學(xué)習(xí)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)而理解制動(dòng)力矩分配的必要性。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，既可以體驗(yàn)老師對(duì)待科研項(xiàng)目的嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真態(tài)度，又可以拓展專業(yè)學(xué)習(xí)知識(shí)，了解學(xué)科領(lǐng)域最新成果和發(fā)展動(dòng)向，培養(yǎng)學(xué)以致用、實(shí)事求是工作作風(fēng)，以及團(tuán)隊(duì)配合及協(xié)作意識(shí)。2.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)利用學(xué)習(xí)中心平臺(tái)以階段性大作業(yè)形式，設(shè)置任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)專題，進(jìn)行某總成結(jié)構(gòu)選型、參數(shù)選擇及零件設(shè)計(jì)計(jì)算、校核。要求學(xué)生獨(dú)立完成從選型到校核的整個(gè)設(shè)計(jì)過程，模擬汽車產(chǎn)品開發(fā)，以培養(yǎng)法律法規(guī)意識(shí)、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(jì)為例，由于學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中已經(jīng)詳細(xì)學(xué)習(xí)過齒輪和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)，在講授機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)，以“機(jī)械式變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算”大作業(yè)形式，讓學(xué)生獨(dú)立完成某一形式變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分零件設(shè)計(jì)。要求學(xué)生通過查找資料和手冊(cè)，獨(dú)立完成變速器各擋傳動(dòng)比確定，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)變速器各擋位傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)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(jì)及計(jì)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(shí)，在專業(yè)知識(shí)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(duì)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(duì)比分析，課堂上進(jìn)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(diǎn)，總結(jié)并形成報(bào)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(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，在查找資料對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)進(jìn)行對(duì)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(qiáng)了自信，厚植了愛國(guó)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(shí)點(diǎn)分解，制作微視頻，到學(xué)習(xí)中心平臺(tái)。學(xué)生可以根據(jù)自身情況隨時(shí)隨地主動(dòng)學(xué)習(xí)，積極思考，投身實(shí)踐。教師通過學(xué)習(xí)中心平臺(tái)討論等形式予以補(bǔ)充答疑，加強(qiáng)師生線下線上互動(dòng)、資料分享交流。將學(xué)習(xí)空間由課堂延伸到課外，促進(jìn)了知識(shí)、能力和素質(zhì)三位一體教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（二）培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決問題能力大力倡導(dǎo)學(xué)生自學(xué)對(duì)課程體系進(jìn)行梳理，將各總成結(jié)構(gòu)及工作原理、零部件計(jì)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(jìn)行碎片化整理，供學(xué)生線上學(xué)習(xí)并進(jìn)行相關(guān)階段學(xué)習(xí)考核。促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高自主學(xué)習(xí)能力。

（三）培養(yǎng)綜合能力將現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法融合汽車設(shè)計(jì)過程，引導(dǎo)學(xué)生利用現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法進(jìn)行汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)。例如，在講授離合器設(shè)計(jì)時(shí)，將優(yōu)化設(shè)計(jì)方法介紹給學(xué)生，要求對(duì)離合器從動(dòng)盤進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，也能培養(yǎng)對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)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(shí)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(shí)踐環(huán)節(jié)。以“實(shí)際、實(shí)用、實(shí)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(jìn)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(shí)現(xiàn)教學(xué)方法創(chuàng)新，對(duì)于高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革具有重要的實(shí)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)