《轨道车辆设计理论》课程教学存在的问题及改革措施

陈兆玮　梁栋

摘  要：《轨道车辆设计理论》是车辆工程（轨道交通车辆方向）专业的核心专业课，但是随着教育方法和车辆设计理论的飞速发展，传统教学手段和教学内容逐渐不能适应社会的需求，因此本文对该课程中存在的问题进行了梳理，并有针对性地提出了改革措施。该改革方法在重庆交通大学车辆工程专业实际教学中得到了应用，具有良好的效果，因此具有一定的推广应用价值。

关键词：轨道车辆设计  教学方法  虚拟仿真  CAE

中图分类号：G642                             文献标识码：A                    文章编号：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

近年来，我国轨道交通的建设步入迅猛发展期，需要大量的轨道交通专业人才，因此我国许多高校开设了轨道交通车辆相关专业，但是该专业的课堂教学存在大量问题，影响了学生的学习效果，因此亟需对该专业课教学内容和方法进行改革，使学生掌握更全面、更先进的文化知识。

理论课《轨道车辆设计理论》是高等院校车辆工程（轨道交通车辆方向）专业的核心专业课[1]，该課程主要培养学生在轨道交通车辆整车及关键零部件方面的设计能力。但是随着面向产出培养模式的提出、轨道车辆技术的飞速发展以及课堂教学方法的变革，《轨道车辆设计理论》课程的传统教学方法及内容已经逐渐跟不上现代本科教育及工程应用的需求，因此急需对该课程的教学模式及教学内容进行改革和创新[2-3]。

1  《轨道车辆设计理论》课程教学存在的问题

《轨道车辆设计理论》是一门传统专业课程，随着多年的教授，该课程在教学方面存在的问题如下。

（1）学生现状。

目前学生的学习积极性普遍不高，学生来源的多元化导致其成绩基础个体差异越来越大。在当前情况下，学生上课不注意听讲，很多学生精神不集中，有的时候学生白天上课的精神面貌也不好，甚至有上课睡觉的现象。另外，学生上课兴趣不高，课堂积极性差，手机在课堂中屡禁不止已成为常态，如何发挥学生的主体作用，教师的主导作用是我们必须要想办法解决的。

（2）课程现状。

目前《轨道车辆设计理论》课程教学有如下主要问题：①课程教学内容上，以知识为重点，弱化了应用和拓展，过分强调逻辑关系体系，并且很多新兴技术和设计方法均未涉及;②课程实践上弱化教师与学生双主体的交流，教学内容与实践常常脱节;③课程考核以考试为主，缺乏多样性和过程考核，偏重课堂知识评价;④课程延伸方面，课堂教学始于课堂也止于课堂，学生在课下没有自主学习的能力;⑤课程教学边界狭隘片面化，过高估计课堂教学中教师的作用，没有充分发挥学生的学习主体作用;⑥计算机技术、网络资源没有充分利用。

（3）教材现状。

现有《轨道车辆设计理论》相关教材存在的问题：①虽然将轨道交通车辆的设计思想、设计案例和数学实验融入到教材的编写中，但教材内容体系没有大的突破;②教材内容上，以知识为重点，弱化了应用和拓展，过分强调逻辑关系体系;③缺少轨道交通文化的融入，不利用提高学生的学习兴趣和数学素养;④缺少与教材相配套的电子化、网络化的教学资源。例如，多媒体课件、微课、教学视频、在线测试题库等。

（4）当前的教育形势。

随着互联网的普及和计算机技术在教育领域的应用，新的教学模式不断涌现，翻转课堂、微课、慕课等众多教学模式被应用到现代教育教学中。

“翻转课堂”使课堂变成了老师学生之间和学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识的运用等，从而达到更好的教育效果。“微课”是按照新课程标准及教学实践要求，以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源有机组合。“慕课”是在线开放课堂的一种独特类型，大规模的开放在线课程，不仅是传统教育形式、手段、过程的一种变革，更是对传统教育观念、内容、方法的深刻颠覆，课堂变革成为现阶段必须要面临的问题。

在这种教育模式大变革情形下，传统的课堂教学面临着改革和创新。车辆工程专业《轨道车辆设计理论》这门课要讲什么内容？怎么教？学生怎么学？怎么考？ 这是所有开设该专业院校教育工作者要思考的问题。

（5）教师教学现状。

目前各学校车辆工程专业（轨道交通车辆方向）的专任教师普遍紧缺，每名教师都承担了大量的教学课程。《轨道车辆设计理论》是本专业很重要的一门课程，但是任课教师课时多、任务重，对该课程教学质量的提升有一定的阻碍。

2  《轨道车辆设计理论》课程教学的改革措施

针对该课程教学中存在的问题，本文提出如下措施：

（1）改变教师教育观念、提高学生积极性。

教师应更新自己的教育观念，要以学生为中心，要以平等的关系对待学生。要多与学生交心，理解学生的困难，要樂于帮助学生。在课堂教学中，要千方百计地想办法消除学生对教师的畏惧感。无论是讲授知识还是与学生交谈，都应充分尊重和热爱每一位学生，努力成为学生学习的引路人，使学生感到老师是和蔼可亲的、平等相待的。

同时，教学过程是一个多向互动的过程[6]。要实现这一目的我们就应该开放我们的课堂教学，形成师生积极互动的局面，要创设宽松和谐的教学氛围。引入虚拟教学[4-5]、雨课堂、翻转课堂等先进教学模式，打破教师传统教学模式。

教学中教师要坚持问题尽量让学生自己去揭示，知识让学生自己去探究，学法让学生自己去创造。给学生提出问题让他们多在小组内、班上与同学、老师一起讨论，充分发表自己的意见，登台讲解等，以逐步完善学生思维，培养学生素质。

（2）梳理课程体系、改进教学内容。

传统内容应保留关键部分，与此同时应与时俱进增加大量新技术和新手段，从轨道车辆设计的角度来看，应增加如下教学内容：

轨道车辆安全性设计。轨道车辆设计时应考虑运行稳定性与安全性、结构强度和疲劳、系统可靠性等。

轨道车辆舒适性设计。轨道车辆设计时应考虑其动力学性能、车内噪音等内容。

轨道车辆低能耗设计。从节能环保的角度出发，增加低阻力转向架、车辆节能技术、低噪音设计、绿色设计等内容。

轨道车辆CAE技术。在轨道车辆设计过程中，要引入动力学、有限元、疲劳分析、虚拟设计等分析技术，将《轨道车辆设计理论》打造成一门多交叉学科的课程。

（3）增强学生主动设计能力。

学生动手能力不强是当前教育的通病，可采用虚拟仿真的教学模式，让学生身临其境置身于实际设计场景中，并将自己通过三维建模软件得到的零部件模型组装为一个完整的轨道车辆。该模式既可避免实际制造过程中的成本问题、学生安全问题，又可极大程度提高学生的动手能力。

重庆交通大学机电与车辆工程学院配备有先进的虚拟仿真实验设备，内置地铁车辆、汽车、发动机等结构的拆装机设计功能，可满足学生主动设计能力的培养。

（4）利用多媒体资源。

随着科技的发达，新媒体的使用，教师应把多媒体教学应用在专业课堂上。通过丰富的图形呈现，使学生通过感性认识直观地理解抽象的概念，弥补了传统教学的不足。课堂教学把传统教学与利用现代计算机技术、网络资源的优势有机结合起来，优势互补，实现线上线下“混合式”教学方法。这种教学模式既发挥教师的引导、启发、监控教学过程的主导作用，又要充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。

课堂上利用二维码“扫一扫”推送每节课的测试题，学生随堂用手机网上答题，完成即可提交，提交后学生就可以看到结果，同时老师在后台也可以看到每个学生和全班学生对这堂课学习的情况，这样教师课堂上就可以对学生课堂学习进行可视化诊断，进而进行精准指导、精准教学。

3  结语

《轨道车辆设计理论》是车辆工程（轨道交通车辆方向）专业的核心专业课，随着科技及教学方法的发展和改革，该课程的教学方法和内容也应该与时俱进，才能适应社会的发展。本文针详细分析了该课程所存在的弊端，并有针对性地提出了改革方法。

该改革方法已经在重庆交通大学车辆工程专业的教学中得到了实际应用，且具有较好效果。本文所提出的教学改革方法同样适用于本专业及相近专业中相关专业课程的改革，亦可在其他开设该专业的高等院校中进行推广应用。

参考文献

[1] 尧辉明，余朝刚，文永蓬，等.城轨车辆系统动力学“卓越计划”下课程实验设计与创新[J]. 大学教育，2015（8）：148-149.

[2] 丁军君，黄运华.轨道车辆专业知识结构升级拓展的思考与探索[J].教育教学论坛，2020（3）：117-118.

[3] 李吉.基于VR技术的中职学校轨道交通车辆构造课程课堂教学案例设计[D].长春：长春师范大学，2019.

[4] 陈兆玮，邓涛，梁栋.虚拟仿真技术在城市轨道交通车辆专业教学中的应用[J].科技创新导报，2018，15（13）：224，226.

[5] 陈兆玮，邓涛，梁栋.城市轨道交通车辆结构装配虚拟仿真实验教学[J].科技资讯，2018，16（14）：173，175.

[6] 崔晓璐，陈星，梁栋.轨道车辆动力学课程教学改革探讨[J].科技资讯，2018，16（26）：202-203.