汽车构造课程教学模式的改进思路探讨

宁佐归，张 彬，李光明，伏 军，马 仪

（邵阳学院机械与能源工程学院，湖南 邵阳 422004）

汽车的零部件很多，如构成汽车发动机的零件就有上千个，结构非常复杂。因此，汽车构造这门课程成为了车辆工程专业的基础课程，让学生掌握汽车的详细结构，并为后续的课程学习打下基础。同时，汽车构造课程还是培养学生车辆专业兴趣爱好的重要载体，能够极大地激发学生对汽车知识的探索，很好地培养学生积极主动学习自己所感兴趣的专业知识，为之后从事汽车类相关工作打下坚实的基础。

长期以来，汽车构造课程的主要教育手段是：通过课堂理论教学，介绍汽车的基本结构；然后通过汽车拆装实习，培养学生的动手能力，并可进一步加强学生对汽车结构的认识和巩固。这个教学过程不是同步进行的，并且由于课堂教学对汽车结构的描述比较抽象（只能通过相关图片和动画来描述汽车结构），所以学生在拆装实习时，对之前的课堂教学内容会有所遗忘，最终造成教学效率的降低，除此之外，学生通过本课程的学习，并不能单独地对汽车零部件进行三维设计和虚拟装配，仍停留在认识结构的层面上，创新设计和思维能力缺乏，工程综合能力和科学研究能力低下，无法适应社会对高层次大学生的需求。上述现状表明，汽车构造课程在教与学方面的效率与其期望值之间存在一定距离，这门课程的教学模式可以进一步得到创新和优化，使学生通过本课程的学习，能让自身的设计能力、对汽车结构的理解能力、实践动手能力等综合素质得到全面提高。

1 改进思路和意义

1.1 合理安排教学计划使教学更具效率

汽车构造在车辆工程专业的整个专业体系中，起着承前启后的作用，因此，在教学内容上，应与先修课程和后续课程做好合理的衔接，做到教学内容不重复，不脱节，能为后续课程打下坚实的基础。将实践教学与理论教学交叉进行，以提高教与学之间结合度和效率，对培养具有较强动手能力的实用型人才具有深远的意义。

1.2 改革教学模式，提高学生的自主学习兴趣，提高教学质量

汽车构造是一门理论与实践结合性较强的课程，在现在的教学过程中强调的是知识的系统性与完整性，理论与实践存在脱节现象，这就导致学生在学习的过程中觉得枯燥、乏味，从而失去了自主学习的兴趣。在对教学进行改革时，建立“理论教学-实践教学-虚拟教学”的教学模式，让学生在感兴趣和亲身感知的结构案例中，从理论到实践，认识汽车结构。在理论教学过程中先阐明汽车基本结构，再通过实践教学，让学生独立拆装汽车零部件，使学生全面了解和巩固汽车各部件的结构和工作原理，在拆装同时对汽车零部件结构进行测绘，并进行三维设计，最后在课堂上用虚拟教学工具（如Pro/E三维软件）来演示汽车零部件的工作原理和结构装配。通过改革教学方法与教学手段，给枯燥的内容以活力、给抽象的理论以形象，改变单一的书本式教学模式，调动学生的学习热情和积极性，提高课程教学质量。

1.3 引入新的设计理念，提高学生的综合素质

产学研结合是目前高校教学与科研的重要方向，企业往往重视的是产品的设计方法和产品的最终性能，所以高校能将新的设计理念引入到高校的教学当中，已显得非常重要。

Top-down设计是一种新的设计思想，独立于软件工具。其实从某种角度讲，无论使用什么CAD设计工具，其设计的过程都是Top-down设计的过程。然而，不同的CAD设计工具对于Top-down的支持是不一样的。PTC公司Pro/Engineer软件产品有一系列专门的设计工具和方法支持Top-down设计的过程。除了能够支持实际的开发流程外，Pro/Engineer还提供了更加强大的功能。Pro/Engineer的Top-down设计方法通过参数可以传递设计意图，利用Pro/Engineer基本的相关性的功能，使得设计意图的变更可以自顶向下传递，直到最底层的零件和图纸。从而使产品的修改性大大提高，修改的工作量也大大降低，同时还能保证各部件设计的一致性。透过PTC公司的设计数据管理平台PDMLINK软件的支持，使得设计项目组能够实时的协同设计，设计的变更无缝地传递到每一个设计者，使得所有设计者操作的是同一套产品数据，极大地促进了设计沟通，保证整个项目组能够协同、快速完成产品开发。

通过引入Top-down设计理念，并把传统教学方法和现代教学方法有机的结合起来，把这些教学方法与教学手段运用到这门课程的理论教学和实践教学中去，提高教学质量和加强学生综合素质能力的培养，培养出合格的应用型人才。

2 改进内容和方案

汽车构造是车辆工程专业一门重要的学科基础课，它所研究的对象具有实用性、普遍性，在课程设置中具有关键性地位，为学生能在在今后的汽车设计、汽车维修、汽车服务等打下基础。本文以“课程理论与实践相结合，虚拟教学作为辅助，新的设计理念引入课堂”的方式改革汽车构造课程的教学模式。

2.1 教学前的准备

理论教学前，应秉着“理论教学-实践教学-虚拟教学”的教学模式理念，应准备好虚拟多媒体教室和汽车实训室。虚拟多媒体教室为虚拟拆装和三维设计装配相融合的多媒体教室，教室包含多媒体教学设备、黑板、电脑等，可以进行理论教学和虚拟教学。汽车实训室则包含汽车发动机、汽车底盘和整车，可以进行实践教学，如汽车拆装。

在本课程教学的第一次课，专业教师需在实训室给学生讲解汽车的基本结构、主要零部件的工作原理和目前汽车的主流技术，让学生对汽车有个整体的认识，为后续学习打下基础。

2.2 教学内容的更新

汽车新技术的出现，使得汽车构造的课程内容也发生变化，如新版的汽车构造教材删除了化油器和柴油机调速器部分的内容，强化了汽油和柴油的电控喷射内容，增加了缸内直喷技术、双离合技术内容，增补了可变配气定时、电动转向助力器、驱动防滑转系统、汽车电子导航系统等。这就需要教师对课程内容和教学课件进行及时更新，且在讲授的时候，也不能按照参考教材内容按部就班去进行。课堂中要能把握整车构造的结构主线，并进行汽车新技术和新结构的介绍。

另外，在课程教学内容上，还可以通过教学计划修订和课程改革，将三维软件应用这门课程融入进来，作为其中的一部分教学内容，使软件应用更具针对性。

2.3 虚拟教学和实践教学

这里的虚拟教学包括虚拟试验教学和虚拟设计教学，分别在虚拟仿真试验平台和三维设计软件中进行。在汽车仿真试验平台中，还安装了虚拟拆装软件，该软件基于3D虚拟平台技术，可对汽车各个部件，如发动机、悬架系统、变速器等进行虚拟拆装。反复进行练习，直到掌握某个零部件的拆解和装配过程。通过虚拟拆装让学生了解汽车各系统零件的名称、相互装配关系及拆装顺序，然后在实训室进行汽车各部件的实物拆装，能够加深汽车结构认识，从而更深刻地理解汽车构造及其工作原理。在汽车实物拆装时，必须能保证拆装前后能保持一致，并能正常运行。

2.4 多媒体教学与实践教学和虚拟教学交叉融合

汽车构造课程中涉及到很多的汽车零部件，内容繁多、原理抽象，如发动机的结构和工作原理，教师很难讲授清楚，学生理解起来也很吃力。理论教学时，很难做到将每一个零部件实物搬到课堂上进行讲解，而实训室又很难容纳一个班的学生，因此，只能在多媒体教室中，通过多媒体课件，增加一些发动机和其他零部件的结构分解示意图、实物图，并充分利用网络资源，让学生观看真实的工作流程或动画演示，使学生对发动机的内部结构有清晰的认识，加强了教学的生动性，使学生更熟练地掌握知识。

同时，强调“边教学、边操作、边实践”，每上完一章知识或教完某一个部件，需先在电脑中进行虚拟装配，然后在实训室进行实物的拆装，并同时对主要零件进行测绘（标准件不需测绘，可在设计时可直接调用），最后根据测绘好的零件尺寸，在Pro/E中利用Top－down设计方法进行三维设计和装配。通过这样的交叉结合，能够很好地将理论教学和实践教学融合在一起，既能提高学生的理论水平，又能提高学生的动手和设计能力。

在三维设计和装配时，汽车各个零部件可以采取分组设计方法，将学生分成若干组，每组负责一个零部件的设计和装配。最后将各个部件组装在一起，实现整车的装配。

3 结 语

本课程的主要教学特点为理论与实践相结合，能使学生深入了解汽车的结构，培养学生动手、解决实际问题的能力，从而从理论知识、设计应用能力、综合能力和科研能力等多方面使学生得到全面的锻炼，为学生以后的课程学习或者就业打下坚实的基础。通过教学模式的改进，强调“边教学、边操作、边实践”的教学方案，采用“理论教学－实践教学－虚拟教学”的教学模式理念，并将Top－down设计理念融入其中，使课程中抽象难学理论部分变得直观、形象，提高课程教学质量和效果，最终能提高学生对汽车结构的理解能力、设计能力、实践动手能力等综合素质。