陳兆瑋　梁棟

摘? 要：《軌道車輛設(shè)計(jì)理論》是車輛工程（軌道交通車輛方向）專業(yè)的核心專業(yè)課，但是隨著教育方法和車輛設(shè)計(jì)理論的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)教學(xué)手段和教學(xué)內(nèi)容逐漸不能適應(yīng)社會(huì)的需求，因此本文對該課程中存在的問題進(jìn)行了梳理，并有針對性地提出了改革措施。該改革方法在重慶交通大學(xué)車輛工程專業(yè)實(shí)際教學(xué)中得到了應(yīng)用，具有良好的效果，因此具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：軌道車輛設(shè)計(jì)? 教學(xué)方法? 虛擬仿真? CAE

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（b）-0209-03

Abstract： ‘Design of Railway Vehicleis a key course in the teaching of the structures in major of Vehicle Engineering. However with the rapid development of educational method and vehicle design technology， the traditional educational method of the mentioned course cannot match the requirement of the society. Aiming at this issue， this paper describes the existing issues in the course firstly. On this basis， the reform measures are proposed to solve the above issues. The proposed method has been adopted in the practical education in Chongqing Jiaotong University， which has a good application value.

Key Words： Design of railway vehicle; Educational method; Virtual reality; CAE

近年來，我國軌道交通的建設(shè)步入迅猛發(fā)展期，需要大量的軌道交通專業(yè)人才，因此我國許多高校開設(shè)了軌道交通車輛相關(guān)專業(yè)，但是該專業(yè)的課堂教學(xué)存在大量問題，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，因此亟需對該專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行改革，使學(xué)生掌握更全面、更先進(jìn)的文化知識。

理論課《軌道車輛設(shè)計(jì)理論》是高等院校車輛工程（軌道交通車輛方向）專業(yè)的核心專業(yè)課[1]，該課程主要培養(yǎng)學(xué)生在軌道交通車輛整車及關(guān)鍵零部件方面的設(shè)計(jì)能力。但是隨著面向產(chǎn)出培養(yǎng)模式的提出、軌道車輛技術(shù)的飛速發(fā)展以及課堂教學(xué)方法的變革，《軌道車輛設(shè)計(jì)理論》課程的傳統(tǒng)教學(xué)方法及內(nèi)容已經(jīng)逐漸跟不上現(xiàn)代本科教育及工程應(yīng)用的需求，因此急需對該課程的教學(xué)模式及教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革和創(chuàng)新[2-3]。

1? 《軌道車輛設(shè)計(jì)理論》課程教學(xué)存在的問題

《軌道車輛設(shè)計(jì)理論》是一門傳統(tǒng)專業(yè)課程，隨著多年的教授，該課程在教學(xué)方面存在的問題如下。

（1）學(xué)生現(xiàn)狀。

目前學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性普遍不高，學(xué)生來源的多元化導(dǎo)致其成績基礎(chǔ)個(gè)體差異越來越大。在當(dāng)前情況下，學(xué)生上課不注意聽講，很多學(xué)生精神不集中，有的時(shí)候?qū)W生白天上課的精神面貌也不好，甚至有上課睡覺的現(xiàn)象。另外，學(xué)生上課興趣不高，課堂積極性差，手機(jī)在課堂中屢禁不止已成為常態(tài)，如何發(fā)揮學(xué)生的主體作用，教師的主導(dǎo)作用是我們必須要想辦法解決的。

（2）課程現(xiàn)狀。

目前《軌道車輛設(shè)計(jì)理論》課程教學(xué)有如下主要問題：①課程教學(xué)內(nèi)容上，以知識為重點(diǎn)，弱化了應(yīng)用和拓展，過分強(qiáng)調(diào)邏輯關(guān)系體系，并且很多新興技術(shù)和設(shè)計(jì)方法均未涉及;②課程實(shí)踐上弱化教師與學(xué)生雙主體的交流，教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐常常脫節(jié);③課程考核以考試為主，缺乏多樣性和過程考核，偏重課堂知識評價(jià);④課程延伸方面，課堂教學(xué)始于課堂也止于課堂，學(xué)生在課下沒有自主學(xué)習(xí)的能力;⑤課程教學(xué)邊界狹隘片面化，過高估計(jì)課堂教學(xué)中教師的作用，沒有充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用;⑥計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)資源沒有充分利用。

（3）教材現(xiàn)狀。

現(xiàn)有《軌道車輛設(shè)計(jì)理論》相關(guān)教材存在的問題：①雖然將軌道交通車輛的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)案例和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)融入到教材的編寫中，但教材內(nèi)容體系沒有大的突破;②教材內(nèi)容上，以知識為重點(diǎn)，弱化了應(yīng)用和拓展，過分強(qiáng)調(diào)邏輯關(guān)系體系;③缺少軌道交通文化的融入，不利用提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和數(shù)學(xué)素養(yǎng);④缺少與教材相配套的電子化、網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)資源。例如，多媒體課件、微課、教學(xué)視頻、在線測試題庫等。

（4）當(dāng)前的教育形勢。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和計(jì)算機(jī)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，新的教學(xué)模式不斷涌現(xiàn)，翻轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課等眾多教學(xué)模式被應(yīng)用到現(xiàn)代教育教學(xué)中。

“翻轉(zhuǎn)課堂”使課堂變成了老師學(xué)生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互動(dòng)的場所，包括答疑解惑、知識的運(yùn)用等，從而達(dá)到更好的教育效果。“微課”是按照新課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)實(shí)踐要求，以教學(xué)視頻為主要載體，反映教師在課堂教學(xué)過程中針對某個(gè)知識點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)而開展教與學(xué)活動(dòng)的各種教學(xué)資源有機(jī)組合。“慕課”是在線開放課堂的一種獨(dú)特類型，大規(guī)模的開放在線課程，不僅是傳統(tǒng)教育形式、手段、過程的一種變革，更是對傳統(tǒng)教育觀念、內(nèi)容、方法的深刻顛覆，課堂變革成為現(xiàn)階段必須要面臨的問題。

在這種教育模式大變革情形下，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)面臨著改革和創(chuàng)新。車輛工程專業(yè)《軌道車輛設(shè)計(jì)理論》這門課要講什么內(nèi)容？怎么教？學(xué)生怎么學(xué)？怎么考？ 這是所有開設(shè)該專業(yè)院校教育工作者要思考的問題。

（5）教師教學(xué)現(xiàn)狀。

目前各學(xué)校車輛工程專業(yè)（軌道交通車輛方向）的專任教師普遍緊缺，每名教師都承擔(dān)了大量的教學(xué)課程?！盾壍儡囕v設(shè)計(jì)理論》是本專業(yè)很重要的一門課程，但是任課教師課時(shí)多、任務(wù)重，對該課程教學(xué)質(zhì)量的提升有一定的阻礙。

2? 《軌道車輛設(shè)計(jì)理論》課程教學(xué)的改革措施

針對該課程教學(xué)中存在的問題，本文提出如下措施：

（1）改變教師教育觀念、提高學(xué)生積極性。

教師應(yīng)更新自己的教育觀念，要以學(xué)生為中心，要以平等的關(guān)系對待學(xué)生。要多與學(xué)生交心，理解學(xué)生的困難，要樂于幫助學(xué)生。在課堂教學(xué)中，要千方百計(jì)地想辦法消除學(xué)生對教師的畏懼感。無論是講授知識還是與學(xué)生交談，都應(yīng)充分尊重和熱愛每一位學(xué)生，努力成為學(xué)生學(xué)習(xí)的引路人，使學(xué)生感到老師是和藹可親的、平等相待的。

同時(shí)，教學(xué)過程是一個(gè)多向互動(dòng)的過程[6]。要實(shí)現(xiàn)這一目的我們就應(yīng)該開放我們的課堂教學(xué)，形成師生積極互動(dòng)的局面，要?jiǎng)?chuàng)設(shè)寬松和諧的教學(xué)氛圍。引入虛擬教學(xué)[4-5]、雨課堂、翻轉(zhuǎn)課堂等先進(jìn)教學(xué)模式，打破教師傳統(tǒng)教學(xué)模式。

教學(xué)中教師要堅(jiān)持問題盡量讓學(xué)生自己去揭示，知識讓學(xué)生自己去探究，學(xué)法讓學(xué)生自己去創(chuàng)造。給學(xué)生提出問題讓他們多在小組內(nèi)、班上與同學(xué)、老師一起討論，充分發(fā)表自己的意見，登臺(tái)講解等，以逐步完善學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)。

（2）梳理課程體系、改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容。

傳統(tǒng)內(nèi)容應(yīng)保留關(guān)鍵部分，與此同時(shí)應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)增加大量新技術(shù)和新手段，從軌道車輛設(shè)計(jì)的角度來看，應(yīng)增加如下教學(xué)內(nèi)容：

軌道車輛安全性設(shè)計(jì)。軌道車輛設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和疲勞、系統(tǒng)可靠性等。

軌道車輛舒適性設(shè)計(jì)。軌道車輛設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其動(dòng)力學(xué)性能、車內(nèi)噪音等內(nèi)容。

軌道車輛低能耗設(shè)計(jì)。從節(jié)能環(huán)保的角度出發(fā)，增加低阻力轉(zhuǎn)向架、車輛節(jié)能技術(shù)、低噪音設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

軌道車輛CAE技術(shù)。在軌道車輛設(shè)計(jì)過程中，要引入動(dòng)力學(xué)、有限元、疲勞分析、虛擬設(shè)計(jì)等分析技術(shù)，將《軌道車輛設(shè)計(jì)理論》打造成一門多交叉學(xué)科的課程。

（3）增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)設(shè)計(jì)能力。

學(xué)生動(dòng)手能力不強(qiáng)是當(dāng)前教育的通病，可采用虛擬仿真的教學(xué)模式，讓學(xué)生身臨其境置身于實(shí)際設(shè)計(jì)場景中，并將自己通過三維建模軟件得到的零部件模型組裝為一個(gè)完整的軌道車輛。該模式既可避免實(shí)際制造過程中的成本問題、學(xué)生安全問題，又可極大程度提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

重慶交通大學(xué)機(jī)電與車輛工程學(xué)院配備有先進(jìn)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備，內(nèi)置地鐵車輛、汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)等結(jié)構(gòu)的拆裝機(jī)設(shè)計(jì)功能，可滿足學(xué)生主動(dòng)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。

（4）利用多媒體資源。

隨著科技的發(fā)達(dá)，新媒體的使用，教師應(yīng)把多媒體教學(xué)應(yīng)用在專業(yè)課堂上。通過豐富的圖形呈現(xiàn)，使學(xué)生通過感性認(rèn)識直觀地理解抽象的概念，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的不足。課堂教學(xué)把傳統(tǒng)教學(xué)與利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢有機(jī)結(jié)合起來，優(yōu)勢互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)線上線下“混合式”教學(xué)方法。這種教學(xué)模式既發(fā)揮教師的引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又要充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性。

課堂上利用二維碼“掃一掃”推送每節(jié)課的測試題，學(xué)生隨堂用手機(jī)網(wǎng)上答題，完成即可提交，提交后學(xué)生就可以看到結(jié)果，同時(shí)老師在后臺(tái)也可以看到每個(gè)學(xué)生和全班學(xué)生對這堂課學(xué)習(xí)的情況，這樣教師課堂上就可以對學(xué)生課堂學(xué)習(xí)進(jìn)行可視化診斷，進(jìn)而進(jìn)行精準(zhǔn)指導(dǎo)、精準(zhǔn)教學(xué)。

3? 結(jié)語

《軌道車輛設(shè)計(jì)理論》是車輛工程（軌道交通車輛方向）專業(yè)的核心專業(yè)課，隨著科技及教學(xué)方法的發(fā)展和改革，該課程的教學(xué)方法和內(nèi)容也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，才能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。本文針詳細(xì)分析了該課程所存在的弊端，并有針對性地提出了改革方法。

該改革方法已經(jīng)在重慶交通大學(xué)車輛工程專業(yè)的教學(xué)中得到了實(shí)際應(yīng)用，且具有較好效果。本文所提出的教學(xué)改革方法同樣適用于本專業(yè)及相近專業(yè)中相關(guān)專業(yè)課程的改革，亦可在其他開設(shè)該專業(yè)的高等院校中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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