面向应用型人才培养的汽车CAD教学改革研究*

王文竹，刘刚，龚鹏，程勉宏，付强

面向应用型人才培养的汽车CAD教学改革研究*

王文竹，刘刚，龚鹏，程勉宏，付强

（沈阳航空航天大学，辽宁 沈阳 110136）

为了适应社会对车辆工程专业应用型人才的需求，以工程教育专业认证为契机，针对汽车CAD课程在传统教学中存在的问题，从教学目标、教学内容、教材、和教学方式等六个方面进行了全面的教学改革。经过一年的教学实践，新的教学模式取得了良好的教学效果，为培养车辆工程专业应用型人才提供参考。

汽车CAD；车辆工程专业；教学改革；应用型人才

前言

自从2010年汽车产业成为我国国民经济重要的支柱产业以来，对社会经济建设和科学技术发展有着极为重要的推动作用。当前，中国汽车产业处于一个快速发展时期，汽车年产销量连续11年位居世界第一，2017年创下2887.9万辆的历史新高。2018年和2019年的产销量仍遥遥领先。但我们国家是汽车的产销大国，还不是汽车强国，汽车的研发和制造水平与世界先进水平相比都还具有一定的差距。激烈的市场竞争加大了对高技术应用型人才的需求。

应用型人才是指将成熟的理论和技术应用到实际生产中的技术型人才。应用型人才既要具有扎实的理论功底和创造性思维，同时还应形成较强的知识转化和应用能力[1]。为了能够培养适应社会需求的应用型人才，从国家层面上，在《国家教育事业发展“十三五”规划》中明确提出了推进高等教育的分类发展，推动具备条件的普通本科高校向应用型转变，是高等教育结构调整的重要举措[2]。对于转型为应用型的高校而言，如何从专业体系、课程设置、课程内容、教学方法、师资结构等方面进行全方位、系统性的改革，成为了目前需要迫切解决的问题。

CAD（Computer Aided Design）是利用计算机、外围设备和系统软件辅助人们对产品进行设计的方法与技术。CAD 技术起源于20 世纪60 年代，其可以大幅度地提高了产品的设计效率和质量，成为现代工业中必不可少的技术手段[3]。汽车CAD课程作为车辆工程专业的专业课之一。在传统的教学中主要存在以下问题：课程教学和企业需求脱节；教学目标定位不准确；教学内容没有体现车辆工程专业背景；考核方式单一；课程没有和课程设计以及毕业设计等实践环节进行很好地结合等等。本文针对这些问题，将从以下几个方面进行教学改革，旨在通过教学改革培养出适应和支撑未来汽车产业发展的高素质应用型人才。

1 教学目标的再定位

为了培养卓越的应用型人才，教育部于2006年启动了国际工程教育专业认证工作。工程教育是我国高等教育的重要组成部分，工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础[4][5]。实践证明，工程教育专业认证尤其适合于应用型人才的培养[6]。工程教育专业认证的核心是以成果导向（Outcome Based Education, OBE）的教育[7]。要制定课程的教学目标，首先确定车辆工程专业学生的培养目标，即毕业生毕业五年左右所能达到的职业和专业成就，再根据培养目标来制定学生的毕业要求，最后根据毕业要求来确定课程的教学目标。汽车CAD课程支撑的毕业要求为使用现代工具：能够了解车辆工程领域常用的现代仪器设备、信息技术工具、工程工具等资源，并理解其局限性；能够针对车辆工程问题合理选择现代仪器设备、信息技术工具、工程工具。最终，根据毕业要求确定了汽车CAD的教学目标为：认识车辆工程领域常用的相关设计软件，并了解其优势和局限性；学习草图设计、零件三维设计、部件装配和工程图等设计模块，使学生掌握先进软件进行设计的基本方法；通过先进软件的学习，培养学生使用软件对复杂车辆工程问题进行设计的能力。

2 教学内容的改革

教学目标确定后，接下来对教学大纲进行修改。首先是选择什么软件的问题。不同高校开设的汽车CAD课程学习的软件有所不同，有的是学习CATIA软件，有的是学PRO/E软件，还有的学UG等软件。国际一些著名的汽车公司如宝马、克莱斯勒、沃尔沃、通用和福特等将CATIA作为他们的主流开发软件。国内如一汽集团、二汽集团、上海汽车集团、吉利、长城和长安等多家汽车厂也都选用CATIA作为新车型的开发平台。因此，为了满足汽车公司的需求，最后确定了选择CATIA软件。

汽车CAD课程为32学时，而原课程设置为CAD基本理论12学时，CATIA软件20学时。教学效果是理论部分晦涩难懂，而软件又没有很好地掌握。鉴于此，将基本理论学时压缩为2学时，30学时为学习CATIA软件。这样有利于学生能熟练掌握CATIA软件，提高学生的设计开发汽车零部件的能力，为毕业设计和未来工作打下良好的基础。

CATIA软件中一共有13个功能模块，由于学时所限，不可能学习每个功能模块，精选了汽车行业中经常用到的功能模块，以草图设计、零件的三维建模、部件装配、工程图设计和曲面设计为主要的学习内容。同时为了体现车辆工程专业背景，在讲解实例中多引入如发动机曲柄连杆机构、变速器和制动器等汽车类零部件设计的内容，使教学内容具有专业背景，增强学生的学习兴趣，锻炼使用先进软件解决车辆工程复杂问题的能力。

3 教材选用的改革

针对教材的选用的改革问题，市面上专门的汽车CAD教材很少，并存在纯理论部分内容较多，CATIA软件部分内容较少的问题。而专门CATIA软件的书籍很多，却没有体现车辆工程专业背景特色，因此没有一本特别适合的教材。根据教学目标和教学大纲，采取以CATIA书籍为主，参考其它CAD教材，并在各章节的实例中引入汽车零部件设计相关经典实例来制作讲义。在上课之前将讲义发给学生，以便学生在上课和课后复习时使用。并将汽车零部件设计的相关实例做成视频，以便学生在课后可以反复学习。

4 教学方式的改革

教学方式采用以线下为主，线上为辅的方式进行教学。在线下授课中，以往传统的上课方式为在多媒体教室上课，教师在讲台上进行软件具体操作的示范，学生在下面全程观看，而学生操作练习部分集中安排在机房进行。由于汽车CAD是实践性很强的课程，这样的效果并不好。为了改进不足，采取全程在机房进行上课，学生每人一台电脑，采用边讲边练的上课方式，当学生遇到问题时会及时地给予答疑解惑。同时讲授中结合汽车零部件的实例帮助学生理解教学内容。实践证明，通过实例教学可以加快学生掌握CATIA 软件的基本操作和相关命令，而达到熟练掌握的目的，大大提高了学习效率，达到了事半功倍的效果。在教学过程中，聘请在汽车研发部门工作的往届学生给学生作报告，从工程实践的角度，给学生介绍如何学习CATIA软件和如何利用CATIA进行汽车零部件的开发设计，通过这样的交流，会激发学生的学习兴趣，同时也了解了企业对学生的实际需求。

线上教学主要是利用中国大学慕课进行学习。虽然里面没有专门的汽车CAD课程，但是有CATIA软件学习的课程，课程名为《三维机械设计》，是由东北农业大学课程团队建设的精品课程。鼓励学生利用课余时间到该网站进行学习，只要在课程结课前学完即可。通过网站平台可以随时掌握学生的学习时间，学习的效果。通过这种线下为主，线下为辅的教学方式，可以充分利用各种教学资源，达到更好的教学效果。

5 考核方式的改革

课程考核是教学的重要组成部分，体现着检查测评功能、导向与激励功能、教学效果反馈功能[8]。因此重新设计考核方式具有重要的意义。针对考核方式的改革的问题，以前采用学生的出勤和最后上交的大作业的单一考核方式来评定成绩。这种考试方式往往不能全面反映学生的学习情况，也不能起到很好的激励作用。新的考核为多元化的考核方式，主要包括四个部分。第一部分为随堂小测验，学完某个功能模块后，会随堂出测试题。例如学完了草图设计，会给出一个草图的测试题，根据学生做的速度和准确程度打分，这样起到督促学生认真听课，准确掌握学生的学习情况，对于普遍掌握不好的命令可以重点强调。第二部分为线上中国大学慕课学习的成绩，根据学生在线上的学习情况，给出一部分成绩。第三部分为中间布置三次大作业，除了上交电子文档，并要求学生通过汇报的形式进行交流，这样可以有效地防止学生抄袭作业的现象。第四部分为期末上机测试，测试内容主要以汽车零部件的三维建模，装配和工程图为主，时间为120分钟。通过上机测试可以综合了解学生对这门课的掌握情况。四部分的成绩比例为1：2：2：5。这种多元化的考核方式贯穿学生的整个学习过程中，充分发挥了各种考核方式的长处，培养了学生的自主学习能力，激发了学生的学习热情，对学生的学习效果给予了客观的评价。

6 与其它教学环节相结合

要达到熟练掌握现代工具的毕设要求，仅仅靠汽车CAD的32学时的课程还远远不够，还需要与课程设计和毕业设计教学环节相结合。汽车CAD课程之后有两门课程设计，分别是汽车制造工艺学课程设计和汽车设计课程设计。在这两门课程设计中都是采用AutoCAD软件进行绘图，这与企业的需求严重脱节，将这两门课程设计改成CATIA绘图，这样既可以满足课程设计的绘图要求，又可以复习巩固CATIA软件。毕业设计是本科专业教育中最后的教学环节，也是综合性最强、最为重要的实践环节。对于汽车CAD课程来说，毕业设计是使用先进软件来解决车辆工程中复杂问题的一次重要的演练。然而在之前的毕业设计过程中仍然采用AutoCAD软件来绘制装配图。通过本次教改，对于汽车零部件设计类的毕业设计，全部改为用CATIA绘制零件的三维图，然后利用装配模块进行装配，最后利用工程图模块生成二维装配图。通过与课程设计和毕业设计实践教学环节的相结合，对CATIA软件的不断实践，解决具体的实际问题，可以熟练地掌握CATIA软件，达到很好的教学效果。

7 结论

我国汽车产业的高速发展为车辆工程专业应用型人才培养带来了良好的机遇，同时也面临着新的挑战。针对汽车CAD课程在传统教学中的突出问题，以开展工程教育专业认证为背景，从几个方面提出了全面的改革措施。通过该课程的教改后一年的教学实践，已经取得了较好的教学效果，学生的学习兴趣更浓，教学质量得到了提高，实现了课程的教学目标，更有利于应用型人才的培养。同时汽车CAD课程教学改革是一项长期工程，需要不断的持续改进，只有不断地进行摸索，不断地实践，才能顺应时代要求，培养出适应社会需求的应用型人才。

[1] 冯川.地方高校车辆工程专业应用型人才培养研究-以滨州学院为例[J].甘肃科技,2018,34 (6):17-19.

[2] 林苍松.转型背景下普通本科高校人力资源管理改革[J].福建工程学院学报,2016,(14):453.

[3] 郭荣春."汽车CAD"课程教学的研究与实践[J].科技信息,2010,000 (036):496.

[4] 杨洪刚.面向工程教育专业认证的《汽车CAD/CAE》教学改革实践[J].教育现代化,2019,6(18):62-63+94.

[5] 王振,冯世娟,周前能,杨虹.工程教育认证模式下半导体物理教学探讨[J].读写算（教师版）:素质教学论坛,2017,(17):4-5.

[6] 冒兴峰,罗鹰,张建峰,等.基于OBE理念的应用型本科车辆工程专业人才培养模式的改革研究[J].时代汽车,2019,307(04):64-65.

[7] 王伟,杨浩东.工程认证标准下《汽车电器与电子控制技术》课程教学改革研究[J].高教学刊,2016(17):156-157.

[8] 田杰,郑燕萍,羊玢,等.“汽车CAD/CAE”课程考核方式的改革与实践[J].中国西部科技,2013(11):110-111.

Research on Teaching Reform of Automobile CAD for the Training of Applied Talents*

Wang Wenzhu, Liu Gang, Gong Peng, Cheng Mianhong, Fu Qiang

( Shenyang Aerospace University, Liaoning Shenyang 110136 )

In order to meet the needs of the society for the applied talents of vehicle engineering specialty, taking the opportunity of engineering education professional certification, aiming at the problems existing in the traditional teaching of automobile CAD, a comprehensive teaching reform has been carried out from six aspects of teaching objectives, teaching contents, teaching materials and teaching methods. After one year's teaching practice, the new teaching mode has achieved good teaching effect, which provides reference for training applied talents of vehicle engineering specialty.

Automobile CAD; Vehicle engineering; Teaching reform; Applied talents

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.03.059

G632

A

1671-7988(2021)03-188-03

G632

A

1671-7988(2021)03-188-03

王文竹（1976-），博士，就职于沈阳航空航天大学机电工程学院，研究方向：汽车振动与汽车CAE。

沈阳航空航天大学本科教学改革研究项目《面向应用型人才培养的汽车CAD教学改革研究》2019023。