加強汽車制造技術課程內涵建設

周 萍， 孫躍東， 王小燕

(上海理工大學 機械工程學院， 上海 200093)

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加強汽車制造技術課程內涵建設

周 萍， 孫躍東， 王小燕

(上海理工大學 機械工程學院， 上海 200093)

優化汽車專業課教學是培養新形勢下汽車行業需要高質量人才的重要途徑。依托汽車制造技術重點課程建設，對汽車制造技術課程進行了案例教學法探討和實踐。針對案例教學法的特點，分析了其在汽車制造技術課程中運用的適用性和必要性。精選本校大學生方程式賽車設計制造案例進行案例教學法實踐。實踐教學效果表明，新的教學法能激發學生的學習興趣、提高學生分析和處理實際問題的能力，培養學生的團隊精神，對于提高學生的創新能力發揮了重要作用。

汽車制造技術； 課程建設； 案例教學法

0 引 言

優化汽車專業課教學是培養新形勢下汽車行業需要的高質量人才的重要途徑，傳統的應試教育逐漸成熟完善并走過鼎盛時期，21 世紀的教育目標不再是為獲得現成的知識，而是為培養一種獲取知識、處理知識和創造知識的能力，我們的教學方式必須變革以適應新時期的社會需求，滿足多層次的學生需要。在汽車制造技術課程中進行案例教學法實踐是加強課程內涵建設提高本科教學質量的一種手段，汽車制造技術課程理論聯系實際，通過大學生方程式賽車設計制造案例進行了案例教學法實踐。

1 案例教學法

案例教學法自20世紀初在美國哈佛大學開創以來，已被廣泛應用到許多國家不同領域的教育培訓實踐中[1-2]，取得了較好的效果，因而國內許多高校在研究案例教學法[3-4]。簡單地說，案例教學法就是利用案例作為教學媒介的以提高學生綜合能力為目標的教學方法。有別于以教師為中心的傳統教學方法，案例教學法具有過程的開放性和思維的多元性與創新性等特征，在知識傳授、學生的接受程度、知識鞏固、分析能力培養方面都有顯著的成效[1]。案例教學法本著整合理論與實踐的宗旨, 以真實和具體的案例為基本素材, 將學習者引入特定事件的實境之中, 學習者積極參與、平等對話, 通過教師與學生之間、學生與學生之間的多向互動, 促使學習者充分理解問題的復雜性、變化性和多樣性, 重點培養學習者分析和處理實際問題的能力、批判反思意識和團隊合作精神?？梢? 案例教學法對過程的重視遠遠超越對結果的追求。這對學生來說, 學習的過程就是最好的學習內容; 對教師而言, 教學的過程就是最好的教學內容[5]。

2 案例教學法對汽車制造技術課程的適用性

汽車制造技術是我校車輛工程專業的一門主干專業課，在專業教學體系中占有重要地位，課程較全面地介紹汽車制造的生產過程；金屬切削原理與刀具、切削機床與刀具；機械制造加工工藝及裝配工藝的知識；介紹汽車制造技術的發展概況及本學科理論與技術的新發展[6]。針對汽車制造技術課程的特點，圍繞學生創新能力的培養，在汽車制造技術課程六個基本要素：講授、討論、作業、實踐、考核和教材[7]進一步改革實踐基礎上，在實踐創新環節植入大學生方程式賽車設計制造這一案例進行教學實踐，架構起理論和實踐的聯系，對于提高學生的創新能力發揮積極的作用。

3 案例教學法對汽車制造技術課程的必要性

21世紀教育的中心必須由知識的系統積累轉變為開發學生的智力潛能，所以，案例教學法確實是一種致力于提高學生綜合素質面向未來的教學模式。提高教學方法與手段，改革教學模式以適應不同學習目標的個性化發展要求，根據汽車制造技術課程的特點，圍繞教學的六大要素，依托汽車制造技術課程重點課程建設，適時開發新多媒體課件，規劃和整合課程內容，構建了創新教學空間，加強課程內涵建設，彌補了傳統教學的缺點，提高了汽車制造技術專業課的教學質量。

4 案例教學法的課程實施計劃

4.1 案例教學法的特點

案例教學對學生學習的主動性和自覺性要求較高。由于案例教學過分側重于分析案例，學生主要通過課前預習掌握相關理論知識，課前準備的程度如何主要取決于學生的主動性和自覺性。由于準備不夠充分會使學生在案例討論時陷入困境。并不是每位學生都能事先做出充分的準備。所以案例教學法的成效可能因學生背景、學科類型及班級人數而異，中等程度以下的學習者不十分適于參加這樣的課堂教學。案例自身也有其局限性。案例與實際情境畢竟是有差距的，不及實地親身經歷，缺乏實證研究。因受教學內容、教學對象以及案例教學法自身的限制, 案例教學法具有其適用性和局限性。案例所附的研究問題很難一體適用，恰當的案例很難選取，不當的案例會適得其反，使學生無法掌握到學習的要點和理論知識。使用多樣的案例有助于收到案例教學預期的效果[8]?？山浀浒咐?，有限的教學時間限制了案例的使用，因此汽車制造技術課程教學的案例有三類[9]：① 課堂教學中的案例，適合全班學生；② 課程設計中的案例，適合分組學生；③ 實踐創新環節的案例，適合創新意識強中等程度以上的少部分學生。本文討論的是第三類。

4.2 案例教學法設計方案

4.2.1 案例類型選擇

精選 “中國大學生方程式賽車大賽”項目(已獲上海理工大學大學生實踐創新項目支持)參賽車設計與制造過程中遇到的技術問題作為本教學法中的案例[10]，本項目的主要任務是：使用排量不超過610 mL的四沖程汽油機 ，安裝內徑20 mm的進氣限流閥 ，軸距不小于1 525 mm ，輪輞不小于20.32 cm，必須能夠制動全部四個車輪 ，懸架行程不小于50.8 mm。

項目中的技術問題主要有：

(1) 賽車總布置設計。賽事規則要求，賽車汽車輪胎外露和座艙敞開，且四輪不能在一條直線上，所設計的賽車總布置方案應解決：① 兼顧賽車動力總成、車架、車身等部分位置的合理性；② 賽車的行駛安全性，賽車總布置方案可為汽車各部分提供設計依據。

(2) 車架的結構設計和材料選擇。賽車車身結構必須包含兩個帶有支撐的防滾架、有支撐系統和緩沖結構的前隔板以及側邊防撞結構。因此替代車架設計和加工中應解決三個問題：① 車架選材、結構類型等方面是否符合賽規；② 需要通過人機試驗和車架力學分析對車架結構的合理性和可靠性進行論證；③ 設計車架加工工藝(如車銑工藝、焊接工藝)和解決加工誤差控制方面的問題。

(3) 發動機的改裝。賽事規定賽車所用發動機排量應小于600 mL，進氣系統限流閥最大口徑為20 mm，因此，根據賽車總體布置要求，對發動機的進氣系統和排氣系統進行結構改造，通過流動分析軟件論證所設計的進排氣結構是否具有較好的流動性，另外，通過標定臺架試驗對發動機進氣限流后各工況下ECU的噴油量和點火噴油提前角等進行標定，保證在進氣量改變的情況下，發動機仍能工作平順。

(4) 車身的設計。車身設計應兼顧輕量化和低空氣阻力兩個特性，前者可通過使用新型材料(如碳纖維)作為車身成型材料實現，后者則需對所設計車身進行空氣流動分析，并在賽車制造完成進行風洞試驗。

(5) 賽車底盤的設計。底盤部分包括：傳動、行駛、轉向系統。傳動系統采用鏈輪主要減速機構，從車輛動力輸出需求選取合適的減速比，并對鏈輪結構進行強度校核；行駛系統主要包括懸架、車輪、制動，主要通過計算懸架的簧載質量、制動力矩兼顧輪邊布置完成行駛系統的設計與選配；轉向系統的設計主要通過計算所需的輪距與最大轉向角進行設計與選配[11]。

4.2.2 案例教學法實施過程

由于本教學法中案例分析過程對學生的綜合知識水平與理論聯系實際的能力要求較高，因此，將本案例教學法貫穿汽車制造技術的整個教學周期，讓學生有充足時間去收集相關資料，充分了解案例的問題所在并最終解決難點問題。整個過程分為：

(1) 精選并羅列以上技術難題作為案例并由學生自主選擇案例類型組成討論小組，為了提高案例討論的有效性，小組人數控制在10人左右，由于這些案例涉及到的知識極為廣泛，對已學的基礎知識掌握水平要求極高，并對每組成員適當調整，盡量使每個組既有對已學知識掌握較好的學生，也有掌握差的學生，以“好”帶“差”，充分調動學生的自學積極性；

(2) 把所選案例難題和解決思路分發給每個小組，要求每組學生深入了解案例并思考相關問題，查閱相關文獻資料，組織每組學生定期進行匯報工作進展并分配下一步工作，為解決該案例問題做好前期準備；

(3) 進行小組交流討論與工作分配，每個學生根據自己對所分配任務完成相關設計后，小組對每個人的設計進行討論最后確定實施方案 ，在這個過程中要充分利用各大交流平臺，包括各大技術論壇等實現同學之間的實時交流，充分發揮團隊協作的精神；

(4) 將各小組最終解決方案進行課堂討論，由每組選出一名代表發言，對所選案例進行分析并展示解決方法及成果，在此過程中其他學生可以提問，教師現場進行指導和評論，以實現廣泛交流與探討；

(5) 每組學生完成案例分析報告，重點是分析此次案例中的成果展示(如圖紙、三維裝配圖、材料分析報告等)、解決問題的方法、心得體會。

4.3 教學考核

以上案例作為汽車制造技術課程教學的切入點，本案例教學法貫穿本門課程教學周期，持續時間較長，整個實施過程中教師須定期指導，確保每個小組階段任務按時按量完成，保證案例教學實施過程與本門授課內容有機融合，加深學生對該門課程知識的理解和鞏固，學會運用理論知識解決實際問題，為保證本教學法的有效性，必須定期檢查教學效果[12]，因此，須建立一套有效的教學效果評價機制——學生階段成績評定表，如表1所示[13]。

表1 學生階段成績評定

按表1內容定期對每組學生階段任務完成情況進行評分，最后計入本門課程總成績。最后，對每位成員發放調查問卷，問卷內容包括任務與課程關聯度、是否有效提高自身學習積極性與主動性及學習效果等，問卷發放率與回收率須保證達到100%。

4.4 小 結

通過調查問卷結果顯示，本教學方法在汽車制造技術課程中應用，改變了以往理性認知為主的教學格局，一方面能充分加深學生對理論知識的理解和掌握、激發學生學習的熱情和積極性、又能提高自身動手實踐能力，將汽車制造技術完全融匯在整個賽車設計制造中；另一方面，通過案例教學法增強了學生的求知欲，鍛煉了學生的思維、分析和創新能力，學生在整個教學法實施期間互相學習、共同提高，增強了學生的團隊合作意識。通過實踐檢驗，本課學生參與設計與制造的大學生方程式賽車符合賽事要求且運行情況良好，并于2015年10月代表本校參加中國大學生方程式汽車大賽(Formula Student China，FSC)，如圖1～3所示。實踐證明，將案例教學法應用于汽車制造技術課程教學中，加強了課程的內涵建設，能極大提高學生的學習熱情與本課程教學質量。

圖1 賽車設計圖

5 結 語

隨著“互聯網+制造”工業4.0技術的不斷發展，教育信息化背景下 “互聯網+汽車”新工業革命對傳統汽車設計制造技術提出了新的挑戰[14]，改變傳統的教學模式，對汽車制造技術教學內容和方式進行持續的改進是時代的需要，也符合目前教育部正在大力開展的工程教育專業認證工作要求[15]。我校車輛工程專業采用成果導向教育的理念正在進行新的教學設計，持續改進是成果導向教育的核心[16]，采用“中國大學生方程式賽車大賽”項目進行案例教學法正是遵循以學生為中心、持續改進的一項具體措施，不僅解決了該課程理論教學枯燥與實踐教學相脫節的矛盾，而且有效提高了教學時效性，提高了本科教學質量，對工程類專業課教學改革有一定的指導意義。

圖2 賽車實物圖

圖3 “湛恩1號”新車發布會

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Strengthening the Construction of Curriculum Connotation of the Course of Automotive Manufacturing Technology

ZHOUPing,SUNYue-dong,WANGXiao-yan

(College of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093, China)

It is an important way to optimize automobile specialized course teaching for cultivating high quality talented persons whom are the car industry need under the new situation. Depending on the key course construction of automobile manufacturing technology, we carried on the practice of case discussion and teaching on automotive manufacturing technology course. According to the characteristics of case teaching, we analyze its applicability and necessity for the auto manufacturing technology course. The university students formula design and manufacture are selected as the practice of case teaching. The practice indicates that the new teaching method can stimulate the students' interest in learning, improve students' ability to analyze and deal with practical problems, and cultivate the students' team spirit. It also plays an important role for students to improve the innovation ability.

automotive manufacturing technology; course construction; case teaching methodology

2015-10-22

上海市2015年重點課程建設項目(1K-16-304-001)；上海理工大學“精品本科”2016年度教學改革項目

周 萍(1964-), 女，浙江寧波人，碩士，副教授，主要研究發動機動力傳動匹配技術。

Tel.：13621950604; E-mail: zhouping@usst.edu.cn

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1006-7167(2016)08-0177-04