韋韜

【摘 要】與生產(chǎn)企業(yè)對(duì)汽車空氣動(dòng)力學(xué)的重視程度相比較，國內(nèi)高校的相關(guān)學(xué)科建設(shè)略顯沉寂，其中以應(yīng)用型人才為主要培養(yǎng)方向的高校因教學(xué)需求與教學(xué)資源的不匹配，面臨更為被動(dòng)的局面。當(dāng)前的困難主要集中在教材老化、科研成果薄弱和理論與實(shí)際脫節(jié)等三個(gè)方面，因此非常有必要在教學(xué)方式改革方面做一番探索。以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的高校，應(yīng)該明確以提高學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力為基本的教學(xué)目標(biāo);突出知識(shí)重點(diǎn);設(shè)計(jì)走出課堂的實(shí)踐活動(dòng)。在資源有限的情況下，通過對(duì)學(xué)科教學(xué)和科研模式的深入思考，同樣能夠探索出一條適合于自身的教學(xué)模式，達(dá)到理想的人才培養(yǎng)效果。在這其中，對(duì)人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，是教學(xué)模式改革的關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】汽車空氣動(dòng)力學(xué);應(yīng)用型人才;教學(xué)目標(biāo);實(shí)踐活動(dòng);數(shù)值計(jì)算

中圖分類號(hào)： U461-4;G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）31-0116-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.31.055

Discussion on Automobile Aerodynamics Curriculum Reform Aiming at Cultivating Applied Talents

WEI Tao

（Guilin University Of Aerospace Technology，Guilin Guangxi 541004，China）

【Abstract】Compared with the attention paid by manufacturers to automobile aerodynamics，the construction of related subjects in domestic universities is a little quiet.Among them，universities with applied talents as the main training direction face a more passive situation due to the mismatch between teaching needs and teaching resources.The current difficulties are mainly concentrated in the aging of teaching materials，weak scientific research results and the disconnection between theory and practice，so it is very necessary to explore the reform of teaching methods.Colleges and universities aiming at cultivating application-oriented talents should make clear the basic teaching goal of improving students'knowledge application ability.Highlight the key points of knowledge;Design practical activities that go beyond the classroom.In the case of limited resources，through in-depth thinking on the subject teaching and research mode，we can also explore a teaching mode suitable for ourselves and achieve the ideal effect of talent training.Among them，the orientation of talent cultivation target is the key to the reform of teaching mode.

【Key words】Automobile aerodynamics;Applied talents;Teaching objectives;Practical activities;Numerical calculation

汽車空氣動(dòng)力學(xué)是研究汽車與空氣發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)兩者之間的相互作用力關(guān)系及運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科。在汽車研發(fā)過程中，如能對(duì)汽車內(nèi)外部流場(chǎng)加以考慮并進(jìn)行合理優(yōu)化，車輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和操縱穩(wěn)定性將會(huì)得到顯著提高。不僅如此，由于優(yōu)秀的空氣動(dòng)力學(xué)造型與大眾的審美高度契合[1]，所以甚至?xí)Q定一款汽車產(chǎn)品的市場(chǎng)銷售命運(yùn)。如今汽車空氣動(dòng)力學(xué)在車輛研發(fā)中的重要性已被廣泛認(rèn)知，相關(guān)理論知識(shí)的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)研究不同程度地被各汽車生產(chǎn)企業(yè)付諸實(shí)踐。一些汽車生產(chǎn)企業(yè)也相應(yīng)取得了顯著成果，比較有代表性的是上海榮威汽車有限公司研發(fā)的i6轎車，該車CD值僅為0.25，達(dá)到世界同類產(chǎn)品的頂尖水平。

在上述背景下，國內(nèi)設(shè)有汽車方向?qū)I(yè)的本科院校，本應(yīng)比從前更重視汽車空氣動(dòng)力學(xué)課程的教學(xué)工作，為國內(nèi)汽車行業(yè)培養(yǎng)符合要求的人才，引領(lǐng)汽車空氣動(dòng)力學(xué)科學(xué)研究并履行服務(wù)社會(huì)的職能。但是，與生產(chǎn)企業(yè)對(duì)汽車空氣動(dòng)力學(xué)的重視程度相比較，國內(nèi)高校的相關(guān)學(xué)科建設(shè)略顯沉寂，其中以應(yīng)用型人才為主要培養(yǎng)方向的高校因教學(xué)資源與教學(xué)需求的不匹配，面臨更為被動(dòng)的局面。

1 汽車空氣動(dòng)力學(xué)教育現(xiàn)狀及原因分析

1.1 汽車空氣動(dòng)力學(xué)教育現(xiàn)狀

1.1.1 教材老化

國內(nèi)有關(guān)汽車空氣動(dòng)力學(xué)方面的專著很少，高校在教材上的選擇面窄。而在僅有的可數(shù)教材中，內(nèi)容和知識(shí)陳舊，與時(shí)代脫節(jié)的情況比較嚴(yán)重[2]。有的教材已十多年沒有變動(dòng)，只是不停重印，用這樣的教材來進(jìn)行人才培養(yǎng)，效果顯然不會(huì)理想。

1.1.2 科研成果薄弱

以本文撰寫時(shí)為準(zhǔn)，根據(jù)知網(wǎng)檢索，以汽車空氣動(dòng)力學(xué)為關(guān)鍵詞的文獻(xiàn)數(shù)量僅為147條，其中博碩士論文81篇。從發(fā)表年度分析，近五年發(fā)表的文獻(xiàn)只有十?dāng)?shù)篇。在總共147篇文獻(xiàn)中，還有不少是偏離汽車空氣動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域的。從中可知，目前學(xué)術(shù)界對(duì)汽車空氣動(dòng)力學(xué)的研究沒有太多興趣。

1.1.3 理論與實(shí)際脫節(jié)

已公開發(fā)表的汽車空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)文獻(xiàn)中，汽車生產(chǎn)企業(yè)與高?；蜓芯繖C(jī)構(gòu)聯(lián)合署名的文獻(xiàn)非常少。這說明產(chǎn)、學(xué)、研各自為戰(zhàn)，科技成果的推廣和運(yùn)用是不成功的。從研究內(nèi)容分析，現(xiàn)有文獻(xiàn)更多側(cè)重于數(shù)值計(jì)算方面的仿真研究，缺乏風(fēng)洞或?qū)嵻嚨缆穼?shí)驗(yàn)對(duì)研究成果的驗(yàn)證。從中進(jìn)一步得知，現(xiàn)有研究并沒有實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)際的有效結(jié)合。

1.2 原因分析

汽車空氣動(dòng)力學(xué)從20世紀(jì)20年代開始應(yīng)用研究，發(fā)展到今天已經(jīng)將近100年，在這期間，無論是理論還是實(shí)踐都取得了長足進(jìn)步。雖然研究人員對(duì)于汽車細(xì)微結(jié)構(gòu)變化引起的空氣動(dòng)力特性變化規(guī)律和機(jī)理還不能完全掌握，但是憑借現(xiàn)代科技帶來的豐富實(shí)驗(yàn)手段，人們不需花費(fèi)更多精力去研究理論的完善和突破，就已能達(dá)到完善產(chǎn)品的效果。由于實(shí)車道路實(shí)驗(yàn)受氣候條件和道路條件的限制太多，所以當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)方式主要以模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和實(shí)車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)為主。風(fēng)洞的建造耗資巨大，沒有雄厚的資金實(shí)力或政府資助，一般的單位無力承受。到目前為止，高校中僅有同濟(jì)大學(xué)、吉林大學(xué)等有限幾所高校具備實(shí)驗(yàn)條件，在這其中，能做實(shí)車實(shí)驗(yàn)的風(fēng)洞又是屈指可數(shù)。汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的成本不僅僅體現(xiàn)在風(fēng)洞的初期建設(shè)上，每一次實(shí)驗(yàn)的用電和檢測(cè)設(shè)備損耗產(chǎn)生的費(fèi)用也是可觀的。所以，對(duì)于高?？蒲腥藛T來說，相對(duì)于可預(yù)期的研究成果，汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的投入產(chǎn)出比不大。

汽車制造企業(yè)對(duì)汽車空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)是非常重視的，一些實(shí)力雄厚的企業(yè)已經(jīng)開始使用自己建造的風(fēng)洞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，更多的是租用對(duì)外開放的機(jī)構(gòu)所擁有的風(fēng)洞。無論是哪種情況，同樣會(huì)花費(fèi)巨額成本。企業(yè)進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的主要目的是獲得產(chǎn)品的競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)，從中積累的理論和經(jīng)驗(yàn)自然會(huì)被當(dāng)作核心競(jìng)爭力來加以保密對(duì)待，有的企業(yè)甚至用制度來限制研發(fā)人員發(fā)表學(xué)術(shù)論文。此外，汽車空氣動(dòng)力學(xué)本質(zhì)上是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，所以企業(yè)在力所能及的情況下，沒有從高?；蚩蒲袡C(jī)構(gòu)獲得理論支撐的需求。

綜上所述，由于高校缺乏研究動(dòng)能，企業(yè)嚴(yán)守商業(yè)機(jī)密，造成了汽車空氣動(dòng)力學(xué)研究成果稀少的局面。嚴(yán)格來說，企業(yè)必然已取得了豐碩的成果，但知識(shí)僅僅在組織內(nèi)部沉淀。

以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的高校汽車空氣動(dòng)力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

2 以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的高校汽車空氣動(dòng)力學(xué)教學(xué)方式革新措施探討

2.1 明確以提高學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力為基本的教學(xué)目標(biāo)

對(duì)汽車空氣動(dòng)力學(xué)教學(xué)方式進(jìn)行革新，必須建立在明確自身教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上。汽車空氣動(dòng)力學(xué)這門課程的特點(diǎn)是一般原理及應(yīng)用基礎(chǔ)通俗易懂，涉及空氣動(dòng)力學(xué)部分的專業(yè)理論艱深復(fù)雜，許多地方的教學(xué)設(shè)計(jì)甚至是建立在默認(rèn)學(xué)生已具備空氣動(dòng)力學(xué)和有限元知識(shí)的基礎(chǔ)上展開的。以筆者所在的院校來說，這門課的理論課課時(shí)僅為24個(gè)學(xué)時(shí)。如果再授課過程中如不舍棄課本中相當(dāng)篇幅的內(nèi)容，對(duì)于科研型高校來說，可以根據(jù)學(xué)生的自學(xué)能力，加快一般原理的講解，在數(shù)值計(jì)算方面有所側(cè)重。但對(duì)于應(yīng)用型人才培養(yǎng)高校則非如此，教學(xué)改革方式必須圍繞學(xué)生將來的擇業(yè)方向，以培養(yǎng)能將專業(yè)知識(shí)和技能應(yīng)用于未來所從事的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)為改革目標(biāo)，才可能確保教育的效果和質(zhì)量。

2.2 突出知識(shí)重點(diǎn)

目前的教材中，用了比較大的篇幅來講解空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算理論，除此之外，在汽車內(nèi)部流場(chǎng)和空氣動(dòng)力噪聲等方面所占比例也較多。如上文所述，前者缺乏知識(shí)鋪墊，內(nèi)容晦澀難懂，后者看似豐富，實(shí)則語焉不詳。更大的缺陷是，許多章節(jié)都缺乏符合現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的案例支撐，大部分的表格引用的是20世紀(jì)的數(shù)據(jù)。教材內(nèi)容設(shè)置不合理的原因是學(xué)科教學(xué)研究跟不上現(xiàn)代科學(xué)實(shí)踐的發(fā)展，但現(xiàn)狀如此，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)太大的變化，各專業(yè)院校唯有重新審視知識(shí)重點(diǎn)，進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和模式的改革。首先是基礎(chǔ)理論的授課內(nèi)容改革，汽車空氣動(dòng)力學(xué)最基本的理論是伯努利方程、連續(xù)方程以及流場(chǎng)中物體的雷諾數(shù)，要側(cè)重這些方面的教學(xué)。而對(duì)于以納維爾-斯托克斯方程及衍生理論，讓學(xué)生作一般性了解即可，將節(jié)省下來的課時(shí)用在實(shí)際意義更大但教材中卻被簡化的“汽車空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)”這一章節(jié)中。最重要的是，要將氣流邊界層分離理論作為主線，貫穿在整個(gè)課程的教育過程中，讓學(xué)生學(xué)有所感，學(xué)有所得。

2.3 走出課堂的實(shí)踐活動(dòng)

雖然實(shí)驗(yàn)手段有限，但依托信息和傳媒技術(shù)的發(fā)展，實(shí)踐教育還是可以有所作為的。汽車動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)章節(jié)的授課，應(yīng)增加播放視頻的比重。有關(guān)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)方面的知識(shí)，即使對(duì)于教師來說都是薄弱的，所以借助視頻資料并進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v解來授課，將能最大限度地提升學(xué)生的興趣。

可將課外功課作為理論與實(shí)際相結(jié)合的教學(xué)重點(diǎn)來抓。例如，比較有效的方式是以課外論文的方式，要求每一位學(xué)生自己尋找一款感興趣的車型進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)研究，結(jié)合課本中的理論知識(shí)，描述相關(guān)車型的空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)概念并作出評(píng)價(jià)。這種學(xué)習(xí)方式，對(duì)于學(xué)生鞏固課堂知識(shí)和拓展學(xué)科視野的作用是非常明顯的。

3 結(jié)語

關(guān)于汽車空氣動(dòng)力學(xué)教學(xué)模式改革的設(shè)想，其實(shí)還有許多。比如在缺乏風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)手段時(shí)，可以用實(shí)車輔以傳感器技術(shù)進(jìn)行簡單的實(shí)驗(yàn)道路實(shí)驗(yàn)，同樣能將學(xué)生對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)要義的認(rèn)識(shí)實(shí)現(xiàn)從抽象化到具體化的轉(zhuǎn)變，而且這在成本上對(duì)一般高校來說都是可以承受的。限于篇幅，本文在此不一一展開?？傊?，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的高校，在資源有限的情況下，通過對(duì)學(xué)科教學(xué)和科研模式的深入思考，同樣能夠探索出一條適合于自身的教學(xué)模式，達(dá)到理想的人才培養(yǎng)效果。在這其中，對(duì)人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，是教學(xué)模式改革的關(guān)鍵。

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