工程應(yīng)用驅(qū)動下的城市軌道車輛專業(yè)實踐教學(xué)改革探討

1、工程應(yīng)用驅(qū)動下的城市軌道車輛專業(yè)實踐教學(xué)改革探討摘要：為加強(qiáng)城市軌道車輛專業(yè)學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，基于CAD/CAE技術(shù)提出理論講授與軟件實踐穿插式的教學(xué)模式。將專業(yè)主流工程應(yīng)用軟件作為學(xué)生的實踐平臺和設(shè)計分析手段并結(jié)合理論知識貫穿于專業(yè)教學(xué)，使理論知識和工程應(yīng)用有機(jī)結(jié)合。通過在教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等具體實施策略方面進(jìn)行改革，構(gòu)建工程應(yīng)用驅(qū)動下基于CAD/CAE技術(shù)的城市軌道車輛專業(yè)實踐教學(xué)模式，為培養(yǎng)具有城市軌道交通特色的車輛工程專業(yè)高級應(yīng)用型人才提供全新思路。關(guān)鍵詞：工程應(yīng)用教學(xué)改革CAD/CAE城市軌道車輛專業(yè)中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X202

2、110b-0210-04Abstract：Inordertostrengthentheengineeringapplicationabilityofurbanrailvehiclestudents，basedontheCAD/CAEtechnology，atheoreticalteachingandsoftwarepracticeinterspersedteachingmodeisproposed.Theprofessionalmainstreamengineeringapplicationsoftwareisusedasapracticalplatformanddesignanalysism

3、ethodsforstudentandiscombinedwiththetheoreticalknowledgethroughoutprofessionalteaching，sothatthetheoreticalknowledgeandengineeringapplicationsareorganicallycombined.Accordingtoreformonthespecificimplementationstrategiessuchasteachingsystem，teachingcontentandteachingmethods，apracticalteachingmodeforu

4、rbanrailvehiclesbasedonCAD/CAEtechnologydrivenbyengineeringapplicationsisconstructed，whichprovidesnewideasforthecultivationofadvancedapplication-orientedtalentswiththecharacteristicsofurbanrailvehicleengineering.KeyWords：Engineeringapplication;Teachingreform;CAD/CAE;Urbanrailvehicleengineering隨著城市化進(jìn)

5、程的逐步加速，中國的城市軌道交通建設(shè)將迎來黃金開展期。在國家宏觀政策引導(dǎo)和扶持下，中國在“十三五期間，全國城市軌道交通將會有3000km左右新建成并投入運(yùn)營，中國城市軌道交通將進(jìn)入另一個蓬勃開展時期，預(yù)計于2050年規(guī)劃線路將增加到289條，全國城市軌道總里程將到達(dá)11700km。隨著城市軌道的高速開展，對于城市軌道車輛相關(guān)專業(yè)的人才需求量也在逐年增加。特別是近些年隨著科技的高速開展，對于該行業(yè)中高級應(yīng)用型人才的需求更為迫切。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的巨大改變導(dǎo)致人才需求結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，為使人才供給結(jié)構(gòu)與需求結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，需依靠教育體系結(jié)構(gòu)的改革升級，因此高校在培養(yǎng)城市軌道車輛專業(yè)學(xué)生的過程中，應(yīng)注重學(xué)生實踐能力

6、和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。然而縱觀國內(nèi)目前大局部本科相關(guān)專業(yè)的實踐教學(xué)模式，主要還是側(cè)重于理論知識，盡管已經(jīng)加設(shè)了許多實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，但離高級應(yīng)用型人才的培養(yǎng)仍有差距。顯然，傳統(tǒng)的重理論輕實踐的實踐教學(xué)模式已無法滿足城市軌道車輛專業(yè)高級應(yīng)用型人才的能力需求。由于城市軌道車輛在科學(xué)技術(shù)的開展下集成了許多的新工藝、新技術(shù)和新方法，這就需要一大批既有一定專業(yè)理論知識，又有較強(qiáng)實踐能力，能綜合運(yùn)用所學(xué)的新理論、新知識分析新情況，解決新問題的城市軌道車輛高級應(yīng)用型人才。CAD/CAE技術(shù)作為工程應(yīng)用的必備技術(shù)，在工程應(yīng)用的驅(qū)動下，為促進(jìn)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新探索能力，實現(xiàn)高級應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，基于CAD/CAE

7、技術(shù)對城市軌道車輛工程專業(yè)的實踐教學(xué)進(jìn)行探索和研究勢在必行。1城市軌道車輛專業(yè)實踐教學(xué)問題分析通過對中車旗下多個車輛制造企業(yè)、多個地鐵運(yùn)營公司等相關(guān)用人單位走訪，普遍反映主要集中在學(xué)生的工程應(yīng)用能力較為欠缺，不能真正到達(dá)企業(yè)所需高級應(yīng)用型人才知識、技能和素質(zhì)的要求。反響到人才的培養(yǎng)過程中，發(fā)現(xiàn)實踐環(huán)節(jié)缺乏針對性、創(chuàng)新性，實踐學(xué)時遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論學(xué)習(xí)，學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新設(shè)計訓(xùn)練較為薄弱。究其原因，主要表現(xiàn)在教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式的評估方面。1教學(xué)體系中理論教學(xué)和實踐教學(xué)關(guān)聯(lián)性弱。城市軌道車輛人才需要極強(qiáng)的實踐動手能力，而在現(xiàn)有的工科教學(xué)體系中，首先，課程內(nèi)容和工程應(yīng)用脫節(jié)較大。并且理論課

8、程比重較大，工程實踐訓(xùn)練在學(xué)分比重上較比以往有所提高但受限于實習(xí)場地等因素而流于形式，缺少構(gòu)建面向工程應(yīng)用知識結(jié)構(gòu)的實踐內(nèi)容，理論學(xué)習(xí)和工程實踐嚴(yán)重脫離，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后在面對實際工程問題時無從下手。因此，在教學(xué)體系的改革中，需以工程應(yīng)用為驅(qū)動導(dǎo)向，將理論教學(xué)和實踐教學(xué)融合，穿插進(jìn)行，并通過這種方式將專業(yè)課程之間搭建連接平臺，實現(xiàn)全周期教學(xué)體系的綜合優(yōu)化。2實踐教學(xué)采用傳統(tǒng)單一灌輸式的教學(xué)方式?，F(xiàn)有的教學(xué)方式較為單一，大多仍采用教師為中心的單向傳授知識模式，在軌道車輛專業(yè)的授課內(nèi)容上仍是對結(jié)構(gòu)原理、計算分析、經(jīng)典例題進(jìn)行講解。在這種模式下，學(xué)生被動地接受知識，課堂交互性較差。盡管目前網(wǎng)絡(luò)課堂和翻

9、轉(zhuǎn)課堂已經(jīng)取得了一定成效，但如何做到課堂生動、學(xué)生主動，仍是一個難題。因此，在教學(xué)方式的改革中，需采用混合教學(xué)模式，充分結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和理論教學(xué)的優(yōu)勢，運(yùn)用多種新型教學(xué)方法以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)真正意義上的翻轉(zhuǎn)課堂。2基于CAD/CAE技術(shù)的城市軌道車輛專業(yè)實踐教學(xué)改革2.1教學(xué)體系與教學(xué)內(nèi)容改革基于城市軌道車輛專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，在工程應(yīng)用驅(qū)動下，為實現(xiàn)理論教學(xué)與CAD/CAE技術(shù)交互式的實踐教學(xué)模式，需要從教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行改革，首先是結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo)和人才需求對工程應(yīng)用軟件的合理選用，然后將工程應(yīng)用軟件與課程體系進(jìn)行“三模塊的全周期貫穿，根本思路如圖1所示。1工程應(yīng)用軟件的合理選用。圍繞

10、城市軌道車輛專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合社會和軌道車輛工程專業(yè)的人才需求，調(diào)研現(xiàn)行企業(yè)應(yīng)用或高校研究中城市軌道車輛的主流計算機(jī)輔助技術(shù)，大體可以分為二維設(shè)計、三維建模、動力學(xué)分析和有限元分析。結(jié)合現(xiàn)有平臺的師資、設(shè)備及工程領(lǐng)域狀況，對這些計算機(jī)輔助技術(shù)同類別的工程應(yīng)用軟件進(jìn)行篩選，選擇易于本專業(yè)教學(xué)實施的工程應(yīng)用軟件。目前初步設(shè)想為在二維設(shè)計中常用軟件為CAD專業(yè)圖紙查看編輯，在三維建模中常用軟件為Catia裝配模型處理、工程圖紙標(biāo)準(zhǔn)化，在動力學(xué)分析中常用軟件為Simpack軌道車輛動力學(xué)模塊，在有限元分析中常用軟件為Abaqus與Catia和Simpack有交互接口，強(qiáng)大的非線性問題分析能力。2

11、工程應(yīng)用軟件與課程體系的融合。基于城市軌道車輛專業(yè)現(xiàn)有教學(xué)體系，主要包括了三大模塊：車輛構(gòu)造、車輛強(qiáng)度和車輛動力學(xué)。車輛構(gòu)造主要是對軌道車輛根本原理和結(jié)構(gòu)原理的介紹，重點圍繞城市軌道車輛的部件和總體設(shè)計，可以在教學(xué)內(nèi)容的開展中貫穿二維設(shè)計軟件和三維設(shè)計軟件的教學(xué)。車輛強(qiáng)度主要是對軌道車輛結(jié)構(gòu)承受的作用載荷的分析，確定作用載荷在車輛結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的應(yīng)力和變形，確定結(jié)構(gòu)在保證運(yùn)輸平安和耐久條件下，許用應(yīng)力、剛度和疲勞評估方法，重點圍繞軌道車輛結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度評估，可以在教學(xué)內(nèi)容的開展中貫穿有限元軟件的教學(xué)。車輛動力學(xué)主要是對車輛動力學(xué)性能和評價指標(biāo)的分析，重點圍繞運(yùn)動過程中車輛系統(tǒng)的動力學(xué)性能，可以在教學(xué)內(nèi)

12、容的開展中貫穿動力學(xué)軟件的教學(xué)。綜合城市軌道車輛工程專業(yè)的課程體系，建立車輛構(gòu)造、車輛強(qiáng)度和車輛動力學(xué)“三模塊課程內(nèi)容和工程軟件結(jié)合的課程體系，根據(jù)工程軟件具有的功能與現(xiàn)代設(shè)計手段重新設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容，充分利用工程軟件給設(shè)計、分析、制造等帶來的便利，突破傳統(tǒng)教學(xué)中理論教學(xué)的單一性，使學(xué)生在理論學(xué)習(xí)中有工具可用，并在工具應(yīng)用過程中提高理論理解。2.2教學(xué)方法改革圍繞教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容的改革，在教學(xué)方法上也需要進(jìn)行改革和創(chuàng)新，主要從教學(xué)工具、教學(xué)案例和教學(xué)分組上“多方面貫穿整個教學(xué)過程。智能化的教學(xué)工具實現(xiàn)課前、課上和課后的貫穿，工程化的教學(xué)案例實現(xiàn)工程全周期的貫穿，分組協(xié)作實現(xiàn)“構(gòu)思-設(shè)計-實

13、現(xiàn)-反思的教學(xué)理念貫穿。1智能化教學(xué)工具貫穿課前、課上、課后。伴隨著信息化運(yùn)用教學(xué)的進(jìn)步和開展，互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用和開展促進(jìn)了教學(xué)手段的更新，作為一款適用于工科教學(xué)的智能化教學(xué)工具，雨課堂能夠?qū)⑿畔⒓夹g(shù)、PPT和微信結(jié)合，把課前、課上、課后貫穿，將面對面的教學(xué)方式和線上學(xué)習(xí)的方式融合，推進(jìn)學(xué)生和老師的互動交流。擬利用雨課堂將理論授課和軟件實踐穿插于課堂中。課前教師可以把視頻、課件等教學(xué)資料發(fā)布，學(xué)生可以實現(xiàn)在線的預(yù)習(xí)，教師可以通過了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。課堂學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過對教學(xué)內(nèi)容不懂處進(jìn)行標(biāo)注，讓教師得到相應(yīng)的教學(xué)數(shù)據(jù)，及時調(diào)整授課進(jìn)程。教師也可實時發(fā)布聯(lián)系，檢驗教學(xué)效果。同時，雨課堂的“彈幕功能可

14、以加強(qiáng)師生間的即時溝通，調(diào)動課堂氣氛。課后復(fù)習(xí)，雨課堂的資料保存可以使學(xué)生隨時對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行回憶。2工程教學(xué)案例貫穿工程全周期。典型的教學(xué)案例能夠優(yōu)化整個課堂教學(xué)過程，尤其是城市軌道車輛專業(yè)，需要結(jié)合工程需求選取教學(xué)案例。同時，考慮城市軌道車輛專業(yè)課程之間的關(guān)聯(lián)性，擬采用工程教學(xué)案例將理論課程串聯(lián)，比方不同型號轉(zhuǎn)向架、制動機(jī)構(gòu)、牽引機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計，在車輛工程的課程中對其構(gòu)造進(jìn)行講解，結(jié)合CAD初步設(shè)計尺寸，輔助Catia完成三維模型的建立。在有限元課程中基于有限元理論，采用Abaqus對關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能的提前預(yù)測和加工制造的可行性評估。進(jìn)而考慮車輛系統(tǒng)的動力學(xué)特性，基于動力學(xué)理論采

15、用Simpack完成產(chǎn)品的運(yùn)動特性模擬和運(yùn)行性能評估。通過工程案例，依據(jù)理論根底，結(jié)合軟件實踐，引導(dǎo)學(xué)生完成實際工程的全周期設(shè)計分析。3分組協(xié)作貫穿現(xiàn)代教育理念。在學(xué)生全周期實際工程的設(shè)計分析中，擬采用分組形式讓學(xué)生對全周期的實際工程問題進(jìn)行協(xié)同合作，把適宜的工程工程課題適當(dāng)融入到實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。首先，擬通過任務(wù)驅(qū)動，讓小組成員進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，提高其創(chuàng)新能力。然后，在整體任務(wù)的設(shè)置中考慮一定的難度系數(shù)，通過教師課上引導(dǎo)，學(xué)生課后查找資料，提高其檢索能力。確定方案后，結(jié)合理論教學(xué)和軟件實踐，成員分工合作，選擇最優(yōu)設(shè)計，提高其設(shè)計能力。最后通過小組任務(wù)小結(jié)和自評，提高其總結(jié)與反思能力。通過任務(wù)驅(qū)動，讓

16、學(xué)生學(xué)會創(chuàng)新思考，查詢資料，分工合作。通過這種分組競爭機(jī)制，遵循“構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-反思的現(xiàn)代工程教育理念，實現(xiàn)學(xué)生之間的優(yōu)勢互補(bǔ)，共同成長和共同進(jìn)步。3結(jié)語本文通過探索工程應(yīng)用驅(qū)動下基于CAD/CAE技術(shù)的城市軌道車輛專業(yè)實踐教學(xué)模式，為城市軌道交通車輛專業(yè)教學(xué)運(yùn)行模式提供可操作的全周期實踐教學(xué)方案，建立“三模塊工程應(yīng)用軟件與課程體系融合的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容，提出智能化、工程化、分組化的“多方面貫穿教學(xué)方法，從而促進(jìn)學(xué)生“理論知識、工程實踐、創(chuàng)新探索能力的全面開展。參考文獻(xiàn)【1】盛海洋，蘇漢美.城市軌道工程技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)改革的探索J.交通職業(yè)教育，20213：23-28.【2】左繼紅.基于中國制造下城市軌道交通車輛專業(yè)實踐教學(xué)改革與探索J.河北農(nóng)機(jī)，20214：54.【3】崔曉璐，陳星，陳兆瑋.車輛工程專業(yè)?有限元根底?本科教學(xué)改革探討J.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2021，1525：229+231.【4】羅洋.機(jī)械CAD/CAM技術(shù)課程教學(xué)改革與創(chuàng)新探討J.教育現(xiàn)代化，2021，42：62-63.【5】佟璐，陳金枝.工程驅(qū)動式教學(xué)對推動軟件工程改革的應(yīng)用分析J.信息系統(tǒng)工程，20213：171