基于云平臺的汽車設計課程教學改革初探

郭棟　馮仁　李文禮

摘 要 汽車設計是車輛工程專業非常重要的一門專業核心課程。本文介紹了汽車設計課程的主要內容并分析了目前該課程教學中存在的一些問題，提出了基于云平臺的汽車設計課程教學改革方案。

關鍵詞 汽車設計 云平臺 教學改革

1課程意義及內容

汽車設計是車輛工程專業非常重要的一門課程。該課程幾乎涵蓋了車輛工程專業所有基礎課程和專業課程的全部知識，它融合了機械、電子、液壓、材料、軟件工程和人機工程等多個學科，能夠讓學生將自己在三年多的時間里學到的所有知識充分糅和起來，并能夠體現車輛工程專業學生的綜合專業素養。所以，汽車設計課程是車輛工程專業教學成效的一個重要體現點，也是展現學生學習效果，體現學生綜合素養的重要窗口。

傳統的汽車設計課程教學分為理論教學和課程設計兩大部分。理論教學主要講授包括汽車整車設計基本原則及步驟；離合器、變速器、萬向傳動軸、驅動橋、懸架、轉向系和制動系等各總成的基本設計方法。課程設計一方面是對理論教學的補充和完善，另一方面也能夠培養和提高學生運用理論于實際的能力。課程設計一般選擇理論教學中難度適中的零部件或總成進行設計（如機械式變速器，轉向系），訓練學生的載荷確定、強度分析和繪圖等方面的能力。

2目前教學中存在的問題

2.1教學內容缺乏“時代感”

隨著汽車技術逐漸成為一個多學科交叉且日新月異的技術領域，很多新技術、新材料、新結構、新方法在實際中已得到大量應用。然而和其他一些專業課程一樣，目前汽車設計課程仍然主要以老舊的傳統技術為講授對象，很少涉及到已經得到充分運用的新技術和新觀點。比如，目前汽車設計課程中針對變速器的設計主要是傳統的手動變速器，關于自動變速器的設計內容非常有限，更談不上液力變矩器、濕式多片離合器、行星齒輪等關鍵零部件的設計，而這些內容又是目前的變速器生產企業進行技術改革和創新所急需的掌握的技術。

2.2課堂教學形式單一

傳統的課堂教學是教師通過放映PPT展示教學內容。一頁接一頁的PPT不僅使得課堂變得單調乏味，降低了學生的學習熱情，同時也使得學生缺乏對學習對象直觀而深刻的認識，導致學生對汽車零部件及總成的認識停留在抽象的文字概念上。

2.3理論與實踐分離

目前我校汽車設計課程的理論教學與實驗教學相分離，且時間間隔較長。一方面導致學生在理論學習過程中缺乏對實體的直觀感受，從而對抽象枯燥的理論學習的興趣降低，使教學效果大打折扣；另一方面，由于間隔時間較長，學生對理論知識的遺忘比較嚴重，導致實驗教學過程中學生不能很好地將理論知識運用到實驗課環節，從而使得實驗教學的效果也不盡如人意。甚至有時理論教學和實驗教學的教師也不同，使得學生對于不同教師教學特點的把握更加困難，這又進一步割裂了理論與實驗教學，削弱了教學效果。

2.4學科交叉程度大，專業跨度大

目前的汽車設計雖然主要是以零部件的機械設計為主，但各個零部件之間的要求、結構和工況都存在著較大的差異。這就要求教師熟悉汽車構造、汽車理論和機械設計方法。如果考慮到機電一體化設計，還需要教師具有汽車軟件工程、電子技術等方面的知識，要求非常高，還要起到對本科課程總結和應用的作用。所以汽車設計不僅是專業課程，也是總結提高的課程，其授課難度較大。

2.5缺乏課外答疑途徑

無論是理論教學還是實驗教學，都幾乎只限于課堂上的講授。由于學生和老師之間缺乏一種及時有效的交流渠道，所以當學生在課外遇到疑難問題時無法得到最及時的指導和解答，這會在一定程度上削弱學生學習的積極性和思考的主動性。

3基于云平臺的教學改革

一所學校、一位老師、一間教室，這是傳統教育?！盎ヂ摼W+教育”、“云平臺”給傳統教育提供了無限發展空間，可以實現資源共享，促使理論教學和實驗教學在時空上高度融合，同時能夠補充教材上沒有涉及到的新技術、新方法，顯著提升教學的效果。

3.1教學內容中引入新技術

教學內容陳舊和課堂教學形式單一的問題，可以通過云平臺添加當前汽車設計中的新技術、新思想、新潮流為教學內容而得到很好的解決。教師在備課階段收集和整理出有關汽車設計的新新技術和具備發展潛力的未來技術，在云平臺上形成一個“新技術教學資源庫”。在課堂教學中，將汽車設計教材的基礎知識與云平臺的“新技術教學資源庫”相結合，形成“新”、“舊”搭配的新的教學模式。在傳統教學內容的基礎上通過云平臺補充新技術教學，一方面可以使學生對汽車設計課程的基礎知識理解更加透徹，提升學生的專業素養；另一方面開闊學生視野，使學生對汽車設計技術的發展方向有更為清楚的把握，有助于學生明確學習目標，提升學習熱情和學習主動性。云平臺具有使用方便、資源豐富、可實時更新資源等諸多傳統教學所不具有的優點。在“互聯網+”時代，有效地將互聯網應用到教育中去，形成“互聯網+教育”的新型教學模式，是教育模式的一大創新，也是未來教學模式的發展方向。

3.2引入模型教學

對于復雜的機械結構，僅僅依靠文字描述或者圖片展示難以使學生對其有很清晰的認識，這會導致學生在理解復雜的結構特點和工作原理時比較吃力。通過云平臺引入相應教學案例的三維模型，可以非常直觀地觀察任何一個部位的結構，極大地幫助學生對于案例的認知和理解。在準確認知的基礎上繼續開展教學，不僅可以加快教學進度，提升教學質量，更能在減輕學生理解困難的基礎上提升學生的學習熱情和學習積極性。除了在課堂上借助模型幫助學生認識和理解，同樣可以通過云平臺將模型進行共享，讓學生在課外結合教材對模型進行進一步討論、研究，進行更深層次的思考和探究，使學生形成自己對該案例的理解和觀點。

3.3搭建虛擬實驗室

搭建基于云平臺的虛擬實驗室，形成理論教學與實驗教學的無縫對接，解決理論與實驗分離的問題。理論教學和實驗教學是汽車設計課程的“姊妹篇”，二者是“鳥之兩翼，車之雙輪”，起到相輔相成的作用。云平臺教學虛擬實驗室通過虛實耦合，依托基于云平臺技術的智慧校園，重構實驗硬件，將理論講授和實驗資料存放在數據庫中，虛擬實驗通過超鏈接與虛擬場景聯系，生成交互式虛擬教學實驗數據，達到課堂就是實驗室，實驗室就是課堂的效果。依托學校建設的私有云平臺，可以保證計算存儲設施的靈活性、可用性、低成本和穩定性。通過私有云平臺，實現中心理論講授資源和實驗教學資源在校內、校外的共享，提高教學資源的利用率和共享面，有助于提升學生課堂效果、學習興趣和實踐操作能力。

3.4開辟師生溝通渠道

由于種種原因，大學生和老師之間的課外交流很少，而很多問題的發現和解決往往又是通過這種交流完成的，云平臺為學生和教師的交流提供了渠道。首先，云平臺可以消除時空上的差距，學生在課外遇到任何問題都可以通過云平臺向教師反映，教師可以實時解答。同時每一個問題和相應的解答都將積累在云平臺的“問答資源庫”中并向每一個學生開放，成為學生總結和回顧知識的重要素材。另外，云平臺為學生和教師提供在線面對面的交流渠道?？梢允且粚σ?，一對多，也可以是多對多的交流模式，形成學生和學生、學生和老師以及教師之間相互交流的課外交流模式。

參考文獻

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