以实践为导向的非工艺因素在汽车设计课程中的教学方法

董隆

（河南交通职业技术学院，郑州 450000）

0 引言

在现代车辆工程教育领域，汽车设计教学占据了极其重要的地位。随着技术的快速发展和市场需求的日益增长，汽车设计不仅仅局限于工艺技能的培养，更涉及到多元化、跨学科的能力培育。本文将深入探讨问题导向学习和基于项目的学习在汽车设计教育中的应用。这些教学方法不仅强调理论知识的学习，而且更加注重实践经验的积累和应用。通过实际案例分析，本文展示了这些教学方法如何有效地帮助学生理解和应用汽车设计中的非工艺因素，以及这种教学方式如何增强学生的综合素养，满足当前汽车工业的需求。

1 教学理论与方法选择

1.1 问题导向学习的理论基础

问题导向学习（Problem-Based Learning, PBL）作为一种先进的教育理论，其核心在于通过解决实际问题促进学生的主动学习。PBL的主要特点是强调问题驱动、学生主动性和跨学科性，以及反思和评估的过程。在PBL模式下，学生不是被动接受预设的知识，而是通过探索和解决具体的、现实世界中的问题来学习。

汽车设计是一个涉及多个学科的复杂领域，不仅需要工程技能，还涉及到设计美学、用户体验和环境可持续性等多方面。通过PBL，学生可以在真实的或模拟的工作环境中面对实际设计挑战，例如设计低碳排放的车辆或开发新的智能驾驶辅助系统。这种情境学习不仅促进了学生对汽车设计各个方面的深入理解，还鼓励他们跨学科思考和创新。

PBL在汽车设计教育中的应用，尤其是对非工艺因素的教学，如安全性、可持续性和人性化设计等，带来了多方面的理论支持。首先，它强调了学生的主动参与和自主学习，使学生能够根据自己的兴趣和需求来探索这些领域。其次，PBL促进了学生的批判性思维和解决复杂问题的能力，这对于应对汽车设计中的实际挑战至关重要。最后，PBL的跨学科特性鼓励学生将工程、设计、环境科学等不同学科的知识综合运用到汽车设计中，从而培养出更全面、更具创新能力的汽车设计师。

1.2 基于项目的学习方法

基于项目的学习（Project-Based Learning, PjBL）是一种高度实用和交互性强的教学方法，特别适用于汽车设计等应用科学领域。PjBL的核心在于以真实或模拟的项目作为学习的主导，通过这些项目的实施，学生能够将理论知识与实际操作相结合，从而获得深刻的学习体验[1]。

在汽车设计教育中，PjBL方法尤为重要。汽车设计是一个需要多学科知识和技能结合的复杂过程，包括工程学、设计、环境科学和市场学等多个领域。通过PjBL，学生可以参与到设计实际汽车原型或解决特定汽车设计问题的项目中，如研发低排放汽车、改进驾驶辅助系统等。这种实践经验不仅帮助他们更好地理解汽车设计的各个方面，还培养了他们面对实际工作挑战时的能力。

更重要的是，PjBL在教授汽车设计课程中的非工艺因素方面提供了理论支持。非工艺因素，如可持续性、安全性和用户体验等，是现代汽车设计中不可或缺的部分。在基于项目的学习环境中，学生不仅能够学习这些概念，更能在项目中实际应用这些原则。例如，学生可能参与设计一个环保的汽车原型，这要求他们不仅要考虑技术的可行性，还要考虑到环境影响和用户需求。通过这样的项目，学生能够综合运用他们的知识，解决复杂的实际问题，同时提升创新思维和批判性思维能力。

1.3 汽车设计课程中的非工艺因素

在汽车设计领域，非工艺因素扮演着至关重要的角色，因为它们直接影响汽车的市场竞争力和用户体验。这些因素包括人性化、安全性和可持续性。人性化在汽车设计中至关重要，它关乎驾驶员和乘客的舒适感和便捷性[2]。例如，人机交互界面和座椅设计必须考虑用户的需求和体验，以提高驾驶和乘坐的舒适性。安全性是汽车设计的首要考虑因素之一。汽车必须具备被动安全性和自主安全性，以保护驾驶员和乘客免受潜在危险的伤害，这包括碰撞安全、防翻车技术和驾驶辅助系统的设计。可持续性也是汽车设计不可忽视的方面，减少排放、提高燃油效率、使用可再生能源等可持续性实践对环境影响至关重要，而这些因素也在汽车市场中变得越来越受欢迎。

2 创新的课程方案设计

2.1 设定学习目标

汽车设计课程的首要任务是明确定义学生需要掌握的知识和技能范围。在涉及汽车设计原理与技术时，学生需要深入研究汽车设计的核心原理、材料科学、工程技术和美学，还需要了解与汽车设计相关的前沿技术和创新。

非工艺因素在汽车设计中具有至关重要的地位，包括人性化、安全性和可持续性等因素，学生必须深刻理解它们对汽车设计的关键作用，并学会如何巧妙地将它们融入设计中，以创造出更符合市场需求和用户期望的汽车产品。项目管理和团队合作技能同样不可或缺。汽车设计通常需要多方面的协作和协同努力，因此学生需要掌握项目管理的方法和技巧，以确保团队协作高效而有序，任务能够按期完成。培养学生的创新思维和问题解决能力也是课程的关键目标。在汽车设计领域，寻找新颖的解决方案并解决复杂问题至关重要[3]。

2.2 项目选题与设计

在汽车设计教育的项目选题与设计阶段，重点在于创造一个仿真的工作环境，通过具体且前瞻性的任务，激发学生运用课堂所学，培养他们的创新思维、问题解决能力及跨学科合作技巧。这样的实践经历不仅让学生深入理解汽车设计的各个方面，还为他们未来在此领域的工作打下坚实的基础。这些项目的选题应该涵盖以下方面。

（1）智能驾驶辅助系统设计。此选题让学生有机会从基础开始，设计和测试新一代的智能驾驶辅助系统，以提升汽车的安全性和自动化程度。在此过程中，学生需要深入探究传感技术、人机交互界面和自动化控制系统的细节，以创造创新的解决方案。

（2）环保汽车设计。在这个选题中，学生将研究如何设计更环保、低排放的汽车。他们将被鼓励引入新能源技术、探索材料科学的创新，并思考如何减少汽车对环境的负面影响。这一过程有助于他们在可持续发展方面建立深厚的知识基础。

（3）未来移动出行解决方案。此选题旨在促使学生探索适应不断变化的城市交通需求和挑战的新兴汽车共享模式及未来的出行方式。这要求学生深入研究城市规划、交通管理以及社会趋势，以便提出创新且实用的解决方案[4]。

2.3 教材与资源准备

为确保汽车设计课程的成功教学，高质量的教材和资源准备是关键。这不仅涉及到课堂理论的学习，还包括实践操作的训练。

首先，选用的教材必须体现最新的汽车设计理论和实践。在迅速发展的汽车设计领域，更新及时的教材对于学生建立坚实的理论基础和了解行业最新趋势至关重要。教材应涵盖汽车设计的基本原理、材料科学、工程技术、美学等多方面内容，并包含相关的案例研究，以便学生能够全面理解并应用这些知识。

其次，为学生提供现代化的实验室和汽车设计工具至关重要。实验室应配备先进的设备和工具，使学生能够在类似实际工作环境中进行操作和项目开发。通过这种实践性学习，学生不仅能够将理论知识转化为实际技能，而且能积累宝贵的实际项目经验。

此外，与汽车设计行业的专业人士合作对于提高教学质量也非常重要。通过邀请行业专家参与教学，学生不仅能从他们的实践经验中学习，还能了解行业最新的动态。这种互动不仅提供了宝贵的行业见解，而且有助于学生建立与潜在雇主的联系，为他们未来的职业生涯铺平道路。

2.4 课程与课程大纲

基于项目导向教学的核心理念，学生将直接参与解决实际汽车设计问题的项目，通过这种实际工作来学习和应用他们的知识。这种教学方法旨在培养学生的创新思维和实际问题解决能力，使他们能够在未来的职业中胜任各种挑战。教学方案流程提供了整个过程的从项目选择到职业准备（图1），为学生提供了全面的教育和培训。这些步骤旨在培养学生的创新思维、实际问题解决能力和跨学科合作技能，使他们能够成功应对汽车设计领域的挑战。

图1 教学方案流程图

学生将与不同专业背景的同学一起工作，模拟实际汽车设计项目的多样性和复杂性。通过与其他领域的学生合作，他们将能够获得更广泛的知识，提高团队合作和沟通技能。学生将有机会参与真实的汽车设计项目，与行业专业人士互动，了解汽车设计领域的实际需求和趋势。这种实际经验将增强他们的就业竞争力，并为未来的职业生涯做好准备。课程的整体将始终关注最新的汽车设计技术和趋势。学生将接触到数字化技术、智能系统和可持续性创新等前沿领域，以确保他们具备未来职业所需的技能和知识。此外，课程还将提供职业规划和就业准备的支持，以确保学生能够在汽车设计领域成功就业。这包括职业指导、实习机会、行业导师的建议和就业资源，帮助学生顺利过渡到职业生涯的下一步[5]。

3 案例分析与效果对比

3.1 实施案例

某大学汽车设计工程系的环保汽车课程设计项目，融合了PBL和PjBL方法，旨在训练学生在实际环境中应用材料科学、工程技术和可持续性原则。在这个课程项目中，学生们面临的挑战是设计一款低碳排放的电动汽车。项目要求学生不仅要考虑车辆的动力效率，还要关注其生产过程中的环境影响。此项目背景是汽车行业对可持续性的日益重视，以及日益严格的环保法规。

学生首先进行市场和技术研究，了解当前电动汽车的设计趋势和可持续性挑战，包括对电池技术、材料选择、制造过程及其环境影响的深入分析。在教师的指导下，学生团队开始设计汽车原型。他们考虑到汽车的整体设计，包括轻量化材料的使用、高效电池系统的集成以及车辆的空气动力学特性。完成设计后，学生团队构建汽车模型并进行测试，以评估其性能和环境影响。这包括对汽车的能效、排放水平和整体环保特性的评估。

通过这个项目，学生不仅学到了关于汽车设计的核心技术和可持续性原则，还提升了他们的团队合作能力和跨学科协作技能。他们成功设计出一个既环保又高效的电动汽车原型，这对他们未来的职业生涯具有重要影响。此案例充分展示了将PBL和PjBL方法应用于实际教学中的有效性，不仅增强了学生的专业知识和技能，而且培养了他们的创新思维和实际问题解决能力，为他们将来在汽车设计领域的工作打下了坚实的基础。

3.2 反馈与持续改进

通过问卷调查、小组讨论和个别访谈收集学生对课程的看法。重点关注他们对PBL和PjBL方法的感受、所面临的挑战以及学习成果。通过问卷收集得到的数据可以看出（图2），大多数学生（60%）对课程表示“非常满意”或“满意”，表明课程在整体上能够满足学生的期望，尤其是在实践操作和跨学科学习方面。这可能归功于结合PBL和PjBL的教学方法，这些方法强调实际应用和团队合作。有22%的学生给出了“一般”的反馈，而18%的学生表示“不满意”或“非常不满意”。这一部分反馈指出课程存在可改进的空间。可能的原因包括学生在特定技能上的需求未得到充分满足，或者课程内容与行业最新趋势之间存在差距。

图2 课程满意度学生占比

对于那些反馈“一般”或“不满意”的学生，可考虑提供更多个性化的学习体验，如针对性的辅导或调整项目难度。同时，老师需要同步行业的最新发展，更新课程内容，特别是在新兴技术如自动驾驶、电动车等领域。在课程的设计上，需要提供更多实际操作机会，如实验室工作、实地考察或与企业的合作项目，以提升学生的实践技能。

对于课程的反馈更新上，需要定期收集学生和行业专家的反馈，以便及时调整教学方法和课程内容。另外，也可以增加与行业专家的互动，如邀请他们参与课程设计和评估，以确保教学内容的实际应用性和前瞻性。

3.3 教学成果的应用

基于实践导向的教学方法，特别是PBL和PjBL在汽车设计领域的应用，不仅在学术界产生了显著的影响，也在汽车设计行业中展示了其巨大的应用潜力。这种教学方法的优势和创新之处在于其强调实际操作和跨学科知识的融合，这些都是现代工业界尤其是汽车设计行业中极为重视的方面。

在PBL和PjBL的混合教学模式下，学生通过实际操作和解决真实问题来学习。这种方法不仅提高了他们的技术技能，还增强了他们面对复杂问题时的实际操作能力。在汽车设计领域，这意味着学生能够快速适应工业环境，有效地应用他们的技能来解决实际问题。汽车设计是一个涉及多个学科的领域，包括工程学、材料科学、环境科学和美学等。问题导向和基于项目学习方法促使学生从多个角度思考问题，促进跨学科知识的整合。这种综合性思维方式对于创新汽车设计至关重要，因为它可以帮助设计师考虑到设计的各个方面，从而创造出更优秀的产品。这种教学方法鼓励学生创新思维，特别是在解决环境和可持续性问题方面。在汽车设计中，这意味着新一代的设计师能够开发出更环保、更高效的汽车，不仅满足市场需求，还能推动整个行业朝着可持续发展的方向前进[6]。

这种教学方法的成果不仅限于教育领域。学生通过这种教学方式获得的知识和技能直接对应行业需求，使他们能够在汽车设计领域的各种职位上发挥作用。例如，他们可以参与汽车制造公司的设计团队，或在汽车工程咨询公司中担任关键角色。这种以实践为导向的教学方法同样适用于其他工程领域，如航空航天、机械工程等。这些领域同样需要强大的实践能力和跨学科知识整合能力。因此，将这种教学模式应用于这些领域，可以帮助培养具有创新能力和综合素养的工程师。

4 结论与展望

本文的研究强调了以实践为导向的非工艺因素在汽车设计课程中的教学方法的重要性和优势。通过结合问题导向学习（PBL）和基于项目的学习（PjBL），课程不仅能有效地教授汽车设计的基本原理和技术，更能培养学生在人性化设计、安全性和可持续性等非工艺因素方面的深刻理解和应用能力。这种教学方法的实施，不仅提高了学生的专业技能，更加强了他们的创新思维和团队合作能力，为满足汽车工业的多元化需求奠定了坚实基础。

未来的教育应更加注重跨学科的整合和国际化视野的拓展，同时增加与工业界的互动和合作，以确保教学内容的前瞻性和应用性。通过这些改进，我们可以期待培养出更多适应现代汽车设计挑战的优秀工程师。