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摘要：汽车设计的专业课程设计，作为汽车设计方向的一个重要教学实践环节，是面向机械设计制造及其自动化（汽车）专业学生的一次较全面的设计能力训练，也是培养学生解决工程实践问题和创新能力的一种具体手段。本文对专业课程设计的教学模式进行了改革与实践，通过引入企业案例，培养学生解决工程实际问题的能力，锻炼学生运用设计资料和计算机软件进行辅助设计的能力；并通过分组合作的训练模式，着重培养学生的团队合作能力，从而提升学生的专业素养和创新能力，为今后从事车辆工程领域相关的工作打下基础，并为提高我国自主汽车产品的竞争力，为振兴中华民族汽车工业贡献自己的力量，为实现中华民族伟大复兴的中国梦而不懈奋斗。
关键词：汽车设计;专业课程设计;教学模式改革
本文引用格式：邵建旺，等.汽车设计的《专业课程设计》教学模式改革与实践[J].教育现代化,2020,7(38):81-84.
Reform and Practice of Teaching Mode of"Professional Course Design"in Automobile Design
SHAO Jian-wang,WU Xu-dong,WU Xian
(School of Automobile of Tongji University,Shanghai)
Abstract:As an important teaching practice link in the direction of automotive design,the specialized curriculum design of automotive design is a comprehensive design ability training for students majoring in mechanical design and manufacturing and automation(automobile),and also a specific means to cultivate students’ability to solve engineering practice problems and innovation ability.The paper carries on the reform and the practice to the specialized curriculum design teaching mode.Through the introduction of the enterprise case,the abilities of students are trained to solve the engineering practice problems and to use the design material and the computer software to carry on the auxiliary design.And through the grouping cooperation training pattern,the student’s team cooperation ability is emphatically trained.Finally,the student’s specialized accomplishment and the innovation ability are enhanced to lay a foundation for the future work in the field of vehicle engineering.And it will also improve the competitiveness of the automobile products,contribute the strength to the revitalization of the automobile industry of China and make unremitting efforts to realize the Chinese Dream of the great rejuvenation of the Chinese nation.
Key words:Automotive design;Specialized curriculum design;Teaching mode reform
一 引言
“一带一路”建设中提到的中国汽车企业“走出去”的目标，亟需为中国汽车工业的创新发展助力。新能源汽车作为当前新兴产业，高校应为汽车行业内新方向的探索输送优质人才，特别是在新能源汽车技术方面的研发类人才，提高我国自主汽车产品的竞争力，因此，面向机械设计制造及其自动化（汽车）专业学生的课程教学模式需要不断改革和实践，并且更新后的课程教学模式需满足“立德树人”育人内涵[1-4]。
汽车设计方向的一个重要教学实践环节，一次较全面的设计能力训练，培养学生解决工程实践问题和创新能力的一种具体手段。了解企业在汽车总体设计和各系统设计的一般开发流程，正确理解和掌握汽车总体设计、汽车悬架系统设计、汽车转向系统设计、汽车制动系统设计、汽车动力传动系统设计的一般方法、步骤和特点，选择汽车底盘中某子系统或部件的设计作为实践对象，利用设计资料如手册、图册、标准和规范等）和计算机辅助工具（如AutoCAD、UG、Catia、Adams、Ansys等）完成汽车底盘中某子系统或部件的设计。分析和解决工程实际问题的能力、理论联系实际的工程实践能力、在任务规划、时间管理、冲突管理、沟通协作等方面的组织管理能力、自主学习和探索的能力、创新意识能力、语言表述能力。激发学生对汽车专业的兴趣，使其在团队活动中了解自己的专长，建立起明确的职业规划，提升自己的忧患意识和历史责任感，并且要使自己坚定中国特色社会主义的信念，为振兴中华民族汽车工业贡献自己的力量[5-9]。
二 专业课程设计存在的不足
汽车设计的课程设计是汽车工程学科各方向的专业核心课程，也是作为工科专业由理论走向实践的综合运用型的课程，通过与企业实际开发案例的教学实践总结，发现该课程目前主要存在以下方面的不足。
（一）现行教材不能满足汽车设计专业课程设计的需求
汽车设计的课程设计是一门以汽车构造、汽车理论、汽车设计等主干课程为基础的实践性课程，课程设计内容涉及所有底盘系统，需要设计的内容多、设计问题多样性强。目前，理论教材和企业培训教材不能覆盖所有设计内容，无法满足课程设计的需求。
（二）实践训练案例涉及计算机软件和设计对象零散，对促进学生能力提高的效率低
汽车设计的课程设计由于设计过程中的需要，学生往往花费大量时间来进行计算机软件知识的学习，容易设计时间的拖延；学生缺乏对设计对象的感观认识，从设计参数到设计实物的过程中存在困难，往往使得学生对课程的兴趣下降，完成内容雷同现象严重，导致课程设计对部分学生无法起到训练的效果，也限制了同一课题下不同的创新思维。
（三）专业课程设计的训练方法单一，并且往往相互独立
汽车设计的专业课程设计目前由四位校内指导老师负责，学生按照导师选择分组，最终学生分为四组，主要是汽车悬架系统设计组、汽车转向系统设计组、汽车制动系统设计组和汽车动力传动系统设计组。从专业课程设计完成的质量来看，四组的设计任务关联性不强，任务彼此之间相互独立，并且专业课程设计任务重复性高，无法调动学生的积极性。
综合以上，目前汽车设计的专业课程设计在教学以及训练方法等方面的不足，专业课程设计的教学改革成为培养学生汽车专业核心知识能力、实践能力、创新能力和协作能力，同时完善一支汽车设计的专业课程设计高水平教学团队的迫切需要。
三 专业课程设计的教学改革方案
针对目前专业课程设计中存在的不足，本文对专业课程设计建设的教学改革进行方案研究，开展与汽车企业的校企联合培养模式，通过以企业主导的工程实践培训促进学生综合运用先修课程的理论知识分析和解决工程实际问题的能力；通过以高校主导的实战课题演练与设计过程指导培养学生理论联系实际的工程实践能力；通过分组合作的任务模式培养学生在任务规划、时间管理、冲突管理、沟通协作等方面的组织管理能力；加强学生自主学习和探索的能力，鼓励学生在掌握传统方法的同时寻求方法的创新，培养创新意识；通过讲演的形式对各组的设计成果进行答辩，为学生提供展现个人魅力的平台，提高学生展示团队、表达自我的语言表述能力。并通过与汽车企业的交流合作和实际任务的演练，了解行业的发展动态和新兴技术，激发学生对汽车专业的兴趣。在当前世界汽车行业背景下，我国汽车工业面临着新的挑战和机遇，国家层面针对新能源汽车替也提出了一些列指导性文件，引导学生时刻关注我国汽车行业的新的发展动态，培养学生对于汽车新技术和专业知识的学习兴趣，使其在团队活动中了解自己的专长，建立起明确的职业规划，提升自己的忧患意识和历史责任感，并且要使自己坚定中国特色社会主义的信念，为振兴中华民族汽车工业贡献自己的力量。总之，本专业课程设计教学模式改革与实践达到的培养目标包括：培养目标1为能够掌握和运用车辆工程领域相关知识，并具有终身学习和适应发展的能力；培养目标2为具有创新意识和工程实践能力，能够解决车辆工程领域设计、科研开发、应用研究等复杂工程问题；培养目标3为具备可持续发展意识和社会责任感，能够理解并遵守工程职业道德和规范；培养目标4为具有国际化视野、团队合作精神和协调组织能力，能够在跨文化和多学科背景下进行沟通交流。本文专业课程设计的教学改革方案主要从以下几方面进行。
（一）指导教材的更新和完善，补充设计理论
1.讨论现行的专业课程设计教学和实验大纲，基于目前汽车行业的前瞻性对课程要求和基本内容做必要的补充和更新。
2.形成子系统到系统的设计、选型、匹配等方面的综合设计方法以及实际相关案例库和设计资料，为后面专业课程设计中的实际操作提供有效的指导，起到了承上启下的作用。
3.形成一份可行的汽车设计专业课程设计的指导手册及参考流程，既规范专业课程设计的流程，增强专业课程设计的可参考性，又可以作为参考范本推广至汽车专业其他方向。
（二）专业课程设计的选题要求
本专业课程的设计任务主要以汽车底盘的设计为实践对象，开展与汽车企业的校企联合培养模式，引进企业全新电动底盘设计课题，包括汽车悬架系统设计、汽车转向系统设计、汽车制动系统设计、汽车动力传动系统设计、汽车动力总成悬置系统设计等，实践过程中需要完成以下环节的内容。
1.工程实践培训。通过使用现代计算机设计工具训练学生能够针对复杂工程问题开发、选择与使用恰当的工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性，使得学生了解和掌握企业在汽车底盘开发中的一般设计流程、方法和特点；底盘各系统设计及其零部件选型、匹配的工程计算方法和相关实际案例；企业在底盘设计中的基本操作模式和实际问题；底盘设计产品的测试及检验；底盘在未来设计中的理念。
2.设计任务分配。以分小组的方式完成设计任务，在汽车悬架系统设计、汽车转向系统设计、汽车制动系统设计、汽车动力传动系统设计中选择某一子系统的设计作为小组的实践对象，并在组内进行设计任务的分解和分配。
3.设计任务执行。子系统的总体布置方案分析；系统结构及关键零部件的运动分析、受力分析和参数计算；子系统结构的主要承载部件强度校核与优化设计等。
4.设计工作展示。绘制子系统的装配总成图；绘制关键零部件的设计图纸；编写设计计算说明书；编写专业课程设计总结报告；制作成果展示答辩PPT等。
（三）设计实践模型的丰富和软件知识的培训
1.利用汽车企业和学院平台，增加汽车子系统的感观认识，提供学生可参观的教具、零部件模型等。
学院与国内多家汽车企业建立了工程中心、联合实验室、研究所等，以及学院大学生汽车科技创新实践基地、新能源汽车工程中心实验室等，可以为学生提供底盘系统的样件和模型，使得参与课程设计的学生快速地了解设计的内容。
2.软件学习。
增加国内外知名汽车企业工程师以及相应的软件培训人员对提前对学生进行相关软件的集中培训，形成相应的培训资料，为后续学生快速地掌握软件知识提供基础。主要包括三维建模软件、多体动力学分析软件、有限元分析软件、编程语言、优化软件等。并根据每年的设计内容，形成简单零部件的基本软件操作指导书，具体包括系统关键零部件的三维模型建立、以及工程图纸的绘制；系统结构及关键零部件的运动学分析、受力分析；主要承载部件强度校核与参数优化；绘制子系统的总成装配图；绘制关键零部件的零件图、部件装配图等。
（四）分组协作方法的完善，强化训练模式
将专业课程设计的训练方法设计成分组协作的方法，主要分为以下几方面。
1.组内管理。各组的指导老师加强组内的指导和培训，加快前置设计工作的进程。后置设计工作可先完成性能参数的设计，以假设前置参数作为输入，首先熟悉设计流程，以至于前置参数确定之后，可以快速的完成后置参数的设计，保证整个课程设计的进度不受影响。
2.小组间的协作。学生分组完成后，由指导老师选择一名学生担任组长，整个团队推举一名总负责人，负责总体统筹和协调。每组和整个团队定期召开讨论会，并做好会议纪要和签到表。组长在讨论会结束后应立即向组内指导老师如是汇报设计内容和进度情况，总负责人同样在组长讨论会结束后向整个课程设计负责老师汇报各组的设计内容和进度情况。同样建立组内协同工作的机制，防止由于某一小组设计内容进度影响整个课程设计大组的进度。
3.专业课程设计的指导。对于专业课程设计过程中出现的问题，由指导老师及时给出解答，并聘请多名校内和企业专家担任技术专家，对设计内容进行技术指导。
（五）对专业课程设计学生要求
1.实验或上机内容本专业课程设计需要使用计算机进行辅助工作，主要包括以下上机内容：系统关键零部件的CAD模型建立和绘制；系统结构及关键零部件的运动分析、受力分析；主要承载部件强度校核与参数优化；绘制子系统的总成装配图；绘制关键零部件的零件图、部件装配图等。
2.能力培养与人格养成教育。自主学习的能力：设计过程中要求学生能够自行查阅和学习任务相关的参考文献、资料手册、标准规范和计算机辅助软件等。分析和解决问题的能力：设计任务具有较强的专业性和综合性，需要学生能够综合运用先修课程的理论知识分析和解决实际问题。工程实践的能力：组织汽车企业对学生进行实际操作培训并提供相应的实战任务，要求学生能够理论联系实际地完成设计任务。团队协作和组织管理的能力：通过分组合作的方式由若干名学生共同承担设计任务，要求学生能够进行合理的任务规划、时间管理、冲突管理、沟通协作等。国际视野与未来意识：通过与汽车企业的交流合作和实际任务的训练，了解行业的发展动态和新兴技术，激发学生对汽车专业的兴趣，把握国际动态，建立起明确的职业规划。
3.前修课程要求。能够运用前修课程的知识进行任务的设计，包括：汽车构造、汽车设计、汽车理论、机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、机械制图、机械制造工艺、互换性原理与测量技术等。
（六）指导教师的能力要求
指导教师应由中级以上职称、有经验的教师担任。指导教师在汽车设计的专业课程设计中坚持把培养人放在首位，坚持教书育人，坚持教学基本要求。
1.从教学内容出发，根据汽车工业发展的需要和新能源汽车的实际诉求，逐步开展新能源汽车底盘设计的培训内容，提出能够促进学生创新思维的实战性课题。
2.探索新的教学模式，通过与国内、外知名汽车企业交流学习，不断提升专业课程设计师资的理论基础和实战经验；通过与国外名牌大学强势专业的交流学习，汲取国外实践课程演练模式中的长处，开展教学模式的改进探索，逐步形成专业课程设计教学的特色。
3.形成完善的教学教案，不断积累专业课程实践中的课题特色和指导经验，逐步形成可为学生提供实战指导的教案、题库、所需分析软件地流程和操作指导书等，并根据每年的教学情况保持跟进与完善。在指导学生专业课程设计期间，因材施教，定期地有准备地为学生答疑，并仔细审阅学生的设计方案、计算数据及图纸等资料，及时给予必要的指导，使学生独立完成专业课程设计所规定的任务，并得到全面的训练。
（七）专业课程设计的评价与考核要求
专业课程设计采用多元化的评价内容和考核方式，主要包含以下几个方面。
1.工作表现。根据理论授课的出勤率、平时小组讨论会出勤率以及小组与协作的情况进行评分。
2.操作技能。根据学生查阅资料文献的情况、上机操作的熟练程度等进行评分。
3.设计成果。根据各小组成员的分工情况、设计完成质量、设计说明书、总结报告、零部件及装配图纸等进行评分。
4.成果展示。最终以PPT讲演的形式对设计成果进行展示和必要的陈述，根据每一名学生对设计的理解程度、口头表达的情况以及回答提问的情况进行评分。
5.创新加分。鼓励每一位学生在完成设计的过程中，掌握传统方法的同时，可以大胆地提出创新的方法并付诸实践，对此予以酌情加分。
专业课程设计的最终成绩根据（1）-（4）项的评价内容按照适当的比例进行综合计算评分后，加上第（5）项的附加评分，按5级评分制综合评定成绩。
四 结论
汽车设计的专业课程设计，符合《中国制造2025》的国家战略和“一带一路”建设中提到的中国汽车企业“走出去”的目标。通过本文的教学改革与实践，完善学生的专业、能力和人格的培养，德、智、体、美全面发展，掌握车辆工程学科的基本原理和基本知识，具有扎实的基础理论、宽厚的专业知识，获得工程师的基本训练，具备良好职业素养、较强工程实践、一定的工程研究及创新能力。锻炼学生运用设计资料和计算机软件等设计辅助工具的能力，培养学生合理的任务规划、时间管理、冲突管理、沟通协作、团队合作等能力，使得学生能够就复杂工程问题与业界同行进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。在真实的项目训练中，学生主动学习积极性增强，从项目选题，到前期调研，到运用理论知识和现代计算机设计工具进行方案设计与校核，到最后的成果汇报，每个环节都吸引学生创造性地参与；并拓展了学生的国际视野，获得了学科知识贯通能力的训练，提高了实践能力。使学生能从理论付诸实践的过程中真正掌握汽车设计的理念和方法，并在解决汽车设计中的工程实践问题和提升专业素养和创新能力方面得到充分锻炼，为中国汽车工业的创新发展助力，为汽车行业内新方向的探索输送优质人才，使其具有较强社会责任感、国际视野的创新性实践型工程技术人才，提高我国自主汽车产品的竞争力，为实现中华民族伟大复兴的中国梦而不懈奋斗。
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