基于企業(yè)需求的《汽車設計》課程教學改革研究

1、    基于企業(yè)需求的汽車設計課程教學改革研究    丁福生 鄭堯剛 呂紅明 侯全會摘要：隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車企業(yè)對人才的需求量大增。傳統(tǒng)的汽車設計課堂教學模式已經無法培養(yǎng)出能滿足企業(yè)需求的學生。本文以企業(yè)需求為目標和導向，強化學生們的主體學習意識，提出了多種教學模式改進的方法，最終希求可以培養(yǎng)出能夠勝任企業(yè)崗位的學生。關鍵詞：汽車設計；教學；研究；企業(yè)需求一、 引言汽車設計課程是汽車類專業(yè)的一門重要專業(yè)課，它系統(tǒng)介紹了汽車設計理論與計算方法，包括整車及底盤各主要總成設計所需要的基本知識。課程的教學目標是使學生學會分析和評價汽車及其各總成的結構和

2、性能，合理選擇結構方案及有關參數，掌握先進汽車設計技術，學會汽車主要零部件的設計和計算方法以及總體布置的一般方法。汽車設計是汽車類專業(yè)的一門必修的核心課程，教學效果的優(yōu)劣直接關系到學生畢業(yè)后從事相關技術工作的職業(yè)適應能力。近十年，汽車行業(yè)快速發(fā)展，2006年，中國汽車產量為728萬輛；2016年，中國汽車產量為2819萬輛，比2006年增長了380%。但是我們所使用的教材以及教學大綱卻沒有大的改動，高校的教師都是按照課程的教學大綱進行教學。傳統(tǒng)的教學模式難以滿足快速發(fā)展的汽車設計的要求，不利于學生工程應用能力的培養(yǎng)和提高，使得學生的能力與企業(yè)的需求差距越來越大。基于課程的獨特特點，針對傳統(tǒng)教學

3、模式存在的問題，以提高學生適應企業(yè)需求的能力為宗旨，以傳授汽車設計相關的理論知識和設計方法為目標，提高學生解決企業(yè)實際工程問題的能力。在此基礎上提出了汽車設計教學的改進方法，并進行了相關教學實踐。二、 以企業(yè)需求為目標，激發(fā)學生們的學習熱情（一） 在教學過程中介紹企業(yè)需求隨著競爭激烈的汽車市場快速發(fā)展，新車型層出不窮地推出，與汽車相關的企業(yè)在招聘應屆畢業(yè)生時，提出的錄用條件愈加苛刻，希望被錄用的畢業(yè)生能直接頂崗，花在新員工身上的培訓時間越少越好。汽車設計課程是在大學四年級上學期開設的課程，此時學生們的學習積極性下降，僅對自己感興趣的課程或者是自認為對畢業(yè)后工作有幫助的課程才會認真學習。本課程的

4、自身特點是與多門學科知識相互交叉，涉及概念、公式較多，理論性強，內容難懂，但與實際產品設計結合緊密，使得絕大多數學生對汽車設計課程興趣不濃，抱著能通過最終考核即可的心態(tài)來學習本課程，這就造成學生的能力與企業(yè)的招聘要求存在較大的差距。針對這種現狀，在進行課堂教學的過程中，不僅要向學生介紹汽車設計課程知識在汽車整車或零部件開發(fā)、設計中的基礎作用，演示汽車設計知識在汽車開發(fā)中的具體應用案例，同時還要介紹不同的企業(yè)的招聘需求，讓學生們意識到所學的知識在以后的工作中是能實際應用的。將這兩方面的知識相結合，來培養(yǎng)學生們的學習熱情和工程應用意識。（二） 強化學生學習的主體意識學習過程也是實現人的發(fā)展的過程，

5、現代教學強調發(fā)揮學生學習主體性作用，教師不可能代替學生進行學習與認識，任何他人和前人的經驗轉變?yōu)閷W生的個人經驗都有待于學生自己的主動接收和積極活動。目前，學生們普遍存在著學習激情不高的現狀，如何提高學生們的學習興趣困擾著很多的高校教師。學生們學習汽車設計這門課激情不高的原因，個人認為是由于學生們對這門課的學習目的性不強，沒有意識到學習汽車設計知識的重要性，甚至很多學生認為畢業(yè)后不會再使用到汽車設計這門課的知識，因此，產生了厭學的情緒。在教授汽車設計這門課的伊始，首先要告訴學生們學習汽車設計的目標，讓學生們清楚地知道學好汽車設計這門課的作用，畢業(yè)后很快地適應汽車企業(yè)的設計工作崗位，即便以后不從事

6、汽車零部件的設計，只要在機械行業(yè)內從事設計工作，學好汽車設計依然是十分必要的，在學習汽車設計的過程中，可以很好地溫故了機械原理、工程力學、材料成型及熱處理等課程的知識。在授課的過程中，有意識地介紹一些出色的設計工程師的事跡，激發(fā)和引導學生們?yōu)樘岣咂囆袠I(yè)設計及制造業(yè)水平而奮斗的志向，成為一名真正的“大國工匠”，讓學生們能夠有主動學習的意識。三、 以市場為導向，進行課程教學改革探索（一） 多媒體演示教學汽車設計課程教學內容龐大、模塊眾多，而各模塊又相對獨立的，各個總成零部件的基礎設計理念、方法和技術手段相同，具有互通性的特點。多媒體教學比傳統(tǒng)教學具有更高效、更簡潔、更明了的優(yōu)勢，應認真組織多媒體

7、課件內容，以不同的表現方式來講授不同的模塊。例如：在進行變速箱的動力傳遞路線講解時，應配合動畫，讓學生清楚地看到不同擋位時，發(fā)動機動力是如何從變速箱的輸入軸傳遞到輸出軸的。在進行變速箱各擋傳動比選擇時，利用excel或matlab軟件繪制出不同擋位的汽車驅動力-行駛阻力平衡曲線，對比選擇不同的傳動比對汽車的動力性以及經濟性的影響。（二） 將先進設計方法，引入到課堂教學中隨著科學技術的迅速發(fā)展，人民的生活水平的提高，客戶對汽車的要求也越來越高，從最初的要求汽車的安全性高，在逐步地對汽車的美觀性、動力性、經濟性、平順性等方面提出了更高的要求。在汽車設計課程教學過程中，傳授學生在設計汽車零部件時，不

8、僅僅要考慮零部件的強度和剛度，還要考慮零部件在滿足強度和剛度的前提下，進行輕量化設計以及耐久疲勞性設計。從滿足企業(yè)的需求出發(fā)，在汽車設計課堂教學中，講解一些計算方法，如優(yōu)化計算等，同時引入一些設計軟件，如cad、cae和matlab等軟件。要求學生對一些典型的汽車零部件，如半軸、驅動橋殼體等，可以利用cad軟件繪制三維模型，掌握三維模型轉換工程圖的方法；可以利用cae軟件對繪制的三維模型進行強度和剛度的計算，對驅動橋進行疲勞分析；可以利用matlab編寫簡單的程序對半軸的花鍵進行尺寸計算、強度校核，以及對零件參數的優(yōu)化，使學生加深對優(yōu)化設計的理解和應用，利用程序減輕學生在設計中減少重復計算的工

9、作量。（三） 以企業(yè)案例為素材，引入到課堂教學中原有的汽車設計教材只局限于汽車零部件的參數選擇和零件的強度和剛度的校核；而現代汽車設計的流程的還包括結構優(yōu)化和性能優(yōu)化、運動仿真和校核以及結構、性能試驗，是優(yōu)化設計、可靠性設計和計算機輔助一體化設計相結合。原有的設計知識單一，考慮不全面，僅僅從滿足使用功能出發(fā)，去考慮設計零部件，而沒有融合多門學科的知識，以及現代汽車設計理念等，學生畢業(yè)后不能很快融合到企業(yè)的崗位中去。在汽車設計課堂教學中，以某一個汽車零部件的實際設計案例進行講解，例如，某企業(yè)委托分析一個變速箱振動噪音問題，該變速箱處于直接擋，發(fā)動機轉速處于 3000rpm 時，變速箱會有異常的噪

10、音產生，當變速箱處于其他擋位時，噪音很小。該變速箱在設計時，經過了嚴格的力學計算、然后進行材料選型、仔細校核了尺寸公差及配合，都沒有發(fā)現問題。課題組通過企業(yè)提供的模型，對變速箱進行了模態(tài)分析，發(fā)現變速箱有一階模態(tài)位于50hz左右，與發(fā)動機的轉動頻率相吻合，使用振動測試儀進行測試，驗證了分析計算的結果，對直接擋的齒輪和軸重新進行設計后，避開了與發(fā)動機共振的區(qū)域后，變速箱的異響消失。通過這個案例，讓學生們明白了，現代汽車零部件進行設計時，不僅僅要強度和剛度的設計，還要全面考慮零部件的經濟性、可靠性及對汽車整體性能的影響。（四） 強化學生們的設計能力，提高課程設計所占比重目前，多數高校在開展汽車設計

11、這門課時，仍以考試為主的方式進行考核?？荚嚥荒芡耆从吵鰧W生們對零部件設計方法的掌握程度，只有以課程設計的方式，才能很好地反映出學生對零部件的設計方法的掌握程度以及對設計流程以及以往學過的知識綜合運用的能力。例如課程設計可以檢驗出學生們對先修基礎課程的（機械制圖、公差配合與測量技術、工程力學等）掌握程度，還可以促進學生們對新設計方法學習和運用，以及對設計中常見軟件的學習和運用，如，通過學習cad軟件可以掌握創(chuàng)建三維模型和直接生成工程的方法，避免了在圖紙上進行手繪的時間；通過學習matlab軟件，可以節(jié)省大量重復計算的時間；通過學習cae軟件，可以檢驗出自己所設計出的零部件是否滿足強度和剛度以及可靠性等方面的要求。四、 結語通過汽車設計的課程改革，讓學生們更加了解企業(yè)需要什么樣的人才，提高了學生們的主動學習意識，使得他們學習更加有目標性；在課程教學的過程中，介紹企業(yè)的實際