任立海，黃 江，郭 棟，黃澤好

（重慶理工大學車輛工程學院，重慶 400054）

0 引言

《汽車設計》是以高等數(shù)學、力學、機械、材料等前述專業(yè)知識為基礎，系統(tǒng)講授汽車總體及零部件設計與計算方法的重要專業(yè)核心課程；同時，《汽車設計》也是支撐“綜合運用專業(yè)基礎知識和專業(yè)知識解決汽車設計領域實際工程問題”這一重要人才培養(yǎng)畢業(yè)要求的關鍵課程。

然而《汽車設計》在課程內容以及教學方式方面存在的問題難以支撐當前學生畢業(yè)要求，更難以滿足汽車行業(yè)當前對高素質綜合型應用人才的需求。在課程內容上，當前課程內容仍以傳統(tǒng)的商用車底盤設計為，且內容陳舊，與乘用車等現(xiàn)代汽車設計需求嚴重脫節(jié)。在教學設計上，由于課程內容過于強調知識體系的完整性，內容臃腫不堪，傳統(tǒng)的理論知識講授已經(jīng)占據(jù)全部課時，導致無法引入先進教學方式。

因此，本文擬以現(xiàn)代乘用車開發(fā)設計實際案例為對象，引入行業(yè)最新的汽車設計流程和體系，在更新教學內容的同時，實現(xiàn)以案例實踐教學為引領的課堂翻轉，踐行理論與實驗教學一體化人才培養(yǎng)理念。本課程的改革成果將有助于車輛工程專業(yè)學生掌握與行業(yè)無縫銜接的實際工程開發(fā)設計理念、思路、方法以及工具，實現(xiàn)對人才培養(yǎng)目標的強有力支撐。同時，課程改革經(jīng)驗也具備向本專業(yè)其他課程以及學校其他專業(yè)推廣的實際意義和價值。

1 專業(yè)課程教學現(xiàn)狀

以重慶理工大學（后文簡稱“我?！保┈F(xiàn)階段《汽車設計》課程教學為例，主要問題集中表現(xiàn)在教學內容和教學方式上。

1.1 教學內容陳舊

當前課程內容仍以傳統(tǒng)的商用車底盤設計為主、內容陳舊，與乘用車等現(xiàn)代汽車設計需求嚴重脫節(jié)，對我校高素質綜合應用型人才培養(yǎng)的支撐乏力。教學內容與汽車行業(yè)對人才需求的相匹配是本項目擬解決的首要教學問題。

1.2 教學方式單一

由于當前課程內容過于強調知識體系的完整性，內容臃腫不堪，教學方式主要理論講授為主，教學方式單一，不利于學生工程問題分析與解決能力的培養(yǎng)。如何以案例教學為引領，落實理實一體化教學，改進教學方式，提升教學效果，是本文解決的另一個教學問題。

1.3 學生的學習主動性

以上兩類問題也在一定程度上影響了學生的自主學習興趣和課堂積極性。當前教學主要以老師為中心，課堂的內容就是老師單方面地進行灌輸知識。學生的任務只是完成正?？记诤推谀y試，整個過程都是被動的,學生完全調動不起積極性；另外一方面在于學生的學習態(tài)度，表現(xiàn)在學習對課堂知識理解不夠通透，根據(jù)資料不加以分析，盲目模仿甚至抄襲，在大作業(yè)的完成質量上也有所欠缺[1]。

因此，針對教學內容和教學方式現(xiàn)狀，實施課堂改革將有利于學生更好地接受知識，同時不再限制學生學習的主動性，提供一個平臺給予互動展示，豐富學生所學知識并舉一反三，來培養(yǎng)出更多的專業(yè)領域人才。

2 案例教學構建理念和優(yōu)勢

2.1 案例選取與應用

針對現(xiàn)階段的教學內容陳舊，脫節(jié)的問題，本文提出基于工程開發(fā)實例的課程案例進行教學。工程開發(fā)案例的選取依據(jù)整車開發(fā)設計與驗證流程，依托我校車輛工程學院和汽車零部件先進制造技術教育部重點實驗的產(chǎn)學研合作平臺下的科研合作項目，選取了整車開發(fā)階段的關鍵和典型設計案例；工程開發(fā)實例的教學案例開發(fā)依據(jù)工程開發(fā)實際的性能要求、載荷與邊界條件、設計分析流程，設定教學案例分析的設計目標、輸入條件、評價指標及參考方法流程等，形成規(guī)范化的教學案例庫。

以案例“雙橫臂獨立懸架設計”分析為例，汽車懸架是連接車架和車橋的結構分為獨立懸架和非獨立懸架，其主要作用是緩沖地面沖擊減輕振動以提高車內舒適性。雙橫臂獨立懸架作為獨立懸架中的一種，有著不錯的性能且被廣泛應用于轎車的前輪上。雙橫臂獨立懸架設計在教學中可以分為導向機構、轉向機構設計等。

圖1 雙橫臂獨立懸架簡圖

雙橫臂懸架的導向機構設計又包括布置方案、參數(shù)設計和上下橫臂長度設計等環(huán)節(jié)。其中雙橫臂獨立懸架導向機構的布置方案主要分為三類：縱向布置、橫向布置、水平布置；布置參數(shù)主要有側傾中心、側傾軸線、縱傾中心等；上下橫臂的長度設計需要考慮其布置形式可分為等長與不等長結構，等長結構在車輛行駛過程中，車輪上下跳動的情況下可以保持主銷傾角不變，但是輪距會產(chǎn)生變化。轉向機構還包括轉向梯形結構的運動學設計，最終根據(jù)導向機構的結構、參數(shù)布置以及搭載主要承載構件后的受力分析進行強度校驗核算。該案例還采用 CAD/CAE模型進行教學，更加直觀地展現(xiàn)了設計部件在車輛中的位置和結構形式，能夠使學生對雙橫臂懸架有更清楚的認識，旨在培養(yǎng)學生的實踐能力，同時也能讓學生對案例的制作步驟有一定的了解。

2.2 案例教學的優(yōu)勢

基于整車開發(fā)實際工程案例，開發(fā)面向實車開發(fā)的《汽車設計》教學案例庫，構建基于工程開發(fā)實例的課程案例教學體系：一方面，全面更新了與行業(yè)需求的課程教學內容；另一方面有利于提升教學過程的生成性，突顯學生學習的主體性，有利于實現(xiàn)對學生解決復雜實際工程問題能力的高質量培養(yǎng)，實現(xiàn)人才培養(yǎng)與行業(yè)人才需求的無縫銜接。

3 教學方式的選擇

基于現(xiàn)代乘用車開發(fā)設計實際案例，在更新教學內容的同時，本文還設計以案例實踐教學為領的翻轉課堂教學方式，結合翻轉課堂的教學形式開展工程實例的案例教學，將形成可面向工科類專業(yè)大范圍推廣的教學經(jīng)驗和全新授課模式。

傳統(tǒng)教學模式中，教師給出預設的任務，學生按照既定任務進行學習，缺乏對設計原理和結果分析的認識與思考[2]。對于《汽車設計》這樣的工科類專業(yè)性強的課程，采用翻轉課堂的教學方式能夠讓學生清楚地認識到自己在哪些相關知識上有遺漏。同時在制作案例到課堂分享的過程中，學生也能夠展示自己在專業(yè)領域的興趣愛好并鍛煉自己的語言表達能力。最后通過問答環(huán)節(jié)使得師生、生生互動得以加強進一步發(fā)揮學生的主觀能動性[3]。

進行翻轉課堂教學在我?！镀囋O計》課程教學也有過取得不錯效果的嘗試前例。在“萬向傳動軸設計”章節(jié)中，講師設計了涵蓋零件建模、虛擬裝配、基于運動仿真的萬向傳動速度特性分析、結構剛強度有限元仿真分析的貼近工程實際的零部件設計分析案例。學生通過翻轉課堂的形式完成零部件設計與性能仿真分析，取得了良好的教學效果和我校教學督導團專家的認可?？梢姺D課堂的教學方式有助于讓學生在課堂前將知識內化；課堂中理解老師所講授知識點并演講PPT積極互動；課堂后查閱資料，整理消化所學內容[4]。

4 考核評價制定

案例教學和翻轉課堂的引進使得學生能夠對汽車的開發(fā)設計案例有一定程度上的認知，并能通過課堂這個舞臺充分展示自身所學。因此考慮將考核中考試環(huán)節(jié)的比重交接到案例制作和課堂展示上，根據(jù)課程實際考核內容，暫定課程目標僅有考察環(huán)節(jié)，并將考查環(huán)節(jié)分為平時成績、課堂表現(xiàn)、案例制作和課堂展示四個部分。

平時成績和課堂表現(xiàn)根據(jù)學生真實情況教師進行合理的打分評價，也是傳統(tǒng)課程中的必需部分；在案例制作的過程中，學生能夠自主查閱資料整理收集案例，自主學習和拓展相關專業(yè)知識。在這一環(huán)節(jié)的考核目標是學生能夠以課堂上涉及的教學案例為導向查閱資料，自主進行學習；課堂展示是學生表達能力和知識運用的綜合考察，指在學生能夠清晰、流暢以及準確的進行案例制作成果的匯報與展示，并能夠就專業(yè)問題與老師和同學進行交流，討論。通過實施該教學模式體系，學生也能夠提升自己對于汽車設計專業(yè)知識運用的能力：能夠通過自主學習，理解、歸納、總結設計中的技術問題；能夠依據(jù)汽車設計總體要求，確定汽車基本設計流程和方法，并運用基礎知識和專業(yè)知識，分析影響設計目標和技術方案的各種因素；能夠就設計中的專業(yè)問題有效的溝通、交流，通過設計說明書、工程圖紙、陳述發(fā)言等準確表達、描述設計方案；能夠掌握合適的開發(fā)工具或手段，進行系統(tǒng)總成及零部件的設計、計算與校核，并能夠針對現(xiàn)代汽車的需求進行關鍵總成、零部件的優(yōu)化設計；能夠在設計團隊中，獨立完成個人設計任務，協(xié)作完成團隊設計任務。為后續(xù)汽車設計課程設計的學習、總布置設計和圖紙繪制打下基礎。

根據(jù)評價結果以及學生的參與程度和任務完成情況，教師可以對達成度低或是學生參與熱情不足的環(huán)節(jié)進行分析探討，進一步對教學內容和教學方式進行優(yōu)化，以形成最合適的教學體系[5]。

5 結語

本文以重慶理工大學專業(yè)課程《汽車設計》為對象，介紹了以案例教學和翻轉課堂為主的教學體系，根據(jù)課程改革的教學內容和教學方式，構建了新的考核內容和評價。教學案例法的實踐，對于《汽車設計》課程來說，不僅能夠解決所學專業(yè)知識與應用的脫節(jié)問題，也能夠改善傳統(tǒng)的教學方式調動學生學習的主動性。