新工科建設(shè)背景下項(xiàng)目學(xué)習(xí)在“汽車設(shè)計(jì)”課程中的應(yīng)用

翟昕 劉忠民 何海斌

[摘 要] 針對新工科建設(shè)要求，將項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方法引入“汽車設(shè)計(jì)”課程中，通過引進(jìn)CDIO教學(xué)理念、采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)的教學(xué)方法、補(bǔ)充學(xué)習(xí)內(nèi)容、改進(jìn)學(xué)生評價方法等一系列措施，探索新工科建設(shè)過程中課程改革，經(jīng)過三年的研究，取得了一定的進(jìn)展。

[關(guān)鍵詞] 項(xiàng)目學(xué)習(xí);ODCI教學(xué)模式;課程改革

[基金項(xiàng)目] 2020年度校高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（YBJG202034）

[作者簡介] 翟 昕（1975—），男，新疆喀什人，工學(xué)博士，杭州電子科技大學(xué)高級工程師，主要從事新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)、車輛NVH研究。

[中圖分類號] G642? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）02-0121-04? ? [收稿日期] 2020-04-30

高等教育水平是衡量國家發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦?biāo)志之一，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展密切相關(guān)。為了支撐我國正在實(shí)施的“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”和“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國”等重大戰(zhàn)略，我國教學(xué)系統(tǒng)開展了“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”“新工科”建設(shè)等改革舉措，探索工程教育的新模式。為了實(shí)現(xiàn)我國高等工程教育2020年“探索形成新工科建設(shè)模式，主動適應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟(jì)發(fā)展”的目標(biāo)[1]，各學(xué)科要把握技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史機(jī)遇，針對新工科和國際工程教育對學(xué)生、教師、學(xué)科和學(xué)校的新要求，肩負(fù)促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、深化校企合作的職責(zé)，培養(yǎng)具有較強(qiáng)專業(yè)知識和工程能力的技術(shù)人才。

一、新工科對專業(yè)課程的要求

新工科學(xué)科專業(yè)的建設(shè)要借鑒國內(nèi)外改革經(jīng)驗(yàn)，面向新經(jīng)濟(jì)，升級傳統(tǒng)專業(yè)知識，培養(yǎng)具有國際視野的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。對于車輛工程專業(yè)而言，節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)是我國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，因此，車輛工程專業(yè)要在工程技術(shù)人才培養(yǎng)中承擔(dān)重要的職責(zé)，努力創(chuàng)新，順應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

“汽車設(shè)計(jì)”是車輛工程專業(yè)承上啟下的核心課程，同學(xué)們在學(xué)習(xí)了“汽車構(gòu)造”“汽車?yán)碚摗钡葘I(yè)基礎(chǔ)課后，對專業(yè)知識有了一定的基礎(chǔ)，再通過“汽車設(shè)計(jì)”課程的學(xué)習(xí)，為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)奠定設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)思維和設(shè)計(jì)手段等基礎(chǔ)，因此在培養(yǎng)體系中有重要的地位和作用。該課程教授學(xué)生整車及各大總成的結(jié)構(gòu)方案與性能參數(shù)的合理選擇，以及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)用前期所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)基礎(chǔ)知識，提高學(xué)生系統(tǒng)分析的思維方式和解決工程問題的能力。在新工科和工程教育背景下，在培養(yǎng)創(chuàng)新型工程技術(shù)人才的要求下，課程面臨如下的挑戰(zhàn)。

（一）知識體系的變化

“新工科”關(guān)注面向未來的新知識體系，新知識體系比傳統(tǒng)體系更強(qiáng)調(diào)知識的整合性、貫通性和復(fù)雜性，課程教學(xué)也需聚焦更具體、目標(biāo)更明確、應(yīng)用更專業(yè)。這就要求教師在教授課程的過程中，一方面，優(yōu)化知識體系，講透基本原理，夯實(shí)基礎(chǔ)知識，同時去除部分陳舊和老化的知識，補(bǔ)充產(chǎn)業(yè)最新發(fā)展的節(jié)能與新能源汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、自動駕駛汽車等新知識和新技術(shù);另一方面，要培養(yǎng)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)、工程計(jì)算軟件等工具，解決復(fù)雜工程問題的能力。

（二）思維方式的變化

“新工科”要培養(yǎng)學(xué)生“數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程學(xué)知識的應(yīng)用能力;分析和解釋數(shù)據(jù)的能力;設(shè)計(jì)能力;多學(xué)科綜合運(yùn)用的能力;解決工程問題的能力;職業(yè)道德和倫理責(zé)任;交流溝通能力;寬厚的教育基礎(chǔ)知識;終身學(xué)習(xí)能力;有關(guān)當(dāng)代問題的知識;現(xiàn)代工程工具的使用能力”等11種能力[2]，原有的知識點(diǎn)講解的授課方式就不能再滿足要求了，應(yīng)該結(jié)合上述11種能力的培養(yǎng)改善教學(xué)方法，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生工程思維和考慮問題的全面性。與此相對應(yīng)的是教師需提升自身的工程能力，即建設(shè)雙師型教師隊(duì)伍。

（三）教學(xué)工作中心的變化

新工科教育要求以學(xué)生為中心，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和內(nèi)容，尊重學(xué)生的個體興趣與差異。而當(dāng)代大學(xué)生想法新穎、個性突出、善于表現(xiàn)、興趣和職業(yè)方向明確，但普遍存在學(xué)習(xí)態(tài)度不端正、知識融會貫通能力弱和職業(yè)發(fā)展規(guī)劃缺失等問題，需要教師積極引導(dǎo)。因此需要教師在教學(xué)過程中要充分顧及學(xué)生的差異性，投入大量的時間和精力，而目前高校教師的科研壓力普遍較大，協(xié)調(diào)教學(xué)和科研的關(guān)系是教師面臨的共同難題。

二、項(xiàng)目學(xué)習(xí)的改革思路

要培養(yǎng)得到國際工程教育界認(rèn)可的工程人才需要將工程教育理念運(yùn)用到教學(xué)中去，改革學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方式。在“汽車設(shè)計(jì)”課程改革中，將小組學(xué)習(xí)、信息化教學(xué)等方式和手段綜合應(yīng)用到項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，是培養(yǎng)車輛工程綜合型工程人才的積極嘗試。

（一）項(xiàng)目學(xué)習(xí)

項(xiàng)目學(xué)習(xí)是一種基于實(shí)際問題引導(dǎo)學(xué)生開展調(diào)查的教和學(xué)綜合教學(xué)法，其具有“圍繞著問題組織課程，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)環(huán)境中對問題進(jìn)行深層次的理解，脫離現(xiàn)有教學(xué)分離及以教師為中心的課堂教學(xué)方式”的特點(diǎn)[3]。項(xiàng)目學(xué)習(xí)最早始于美國，進(jìn)入我國的時間相對較晚，在21世紀(jì)前后才有學(xué)者開展這方面的實(shí)踐和研究。[4，5]

項(xiàng)目學(xué)習(xí)讓學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中學(xué)習(xí)，在教師的引導(dǎo)下自主地進(jìn)行知識建構(gòu)既可以是一種輔助教與學(xué)的方式，也可以成為教與學(xué)的中心環(huán)節(jié)。

在教學(xué)實(shí)踐的過程中，在“汽車設(shè)計(jì)”課程中應(yīng)用項(xiàng)目學(xué)習(xí)，一邊教授課本知識點(diǎn)，一邊指定與所學(xué)內(nèi)容有較大差異的車型讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)，能保證以學(xué)生為中心，結(jié)合工程實(shí)際問題，在掌握課本知識點(diǎn)的同時，積極進(jìn)行資料收集、探索研究等項(xiàng)目開展的手段，幫助學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的知識及技能來獲得項(xiàng)目成果所必需的能力。

（二）學(xué)生評價

目前高校學(xué)生的課程學(xué)習(xí)評價依據(jù)主要以知識點(diǎn)的記憶為主，專業(yè)能力的評價比例較低，甚至沒有。在采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)后，需要對學(xué)生的評價方式、評價模式以及評價指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，做到點(diǎn)面結(jié)合，既體現(xiàn)基本知識和理論，又要體現(xiàn)學(xué)生工程能力和工程思維。

“汽車設(shè)計(jì)”課程以前對學(xué)生評價采用日常的課后作業(yè)和標(biāo)準(zhǔn)化測驗(yàn)為主要評價方法。這種評價方式偏重于對知識點(diǎn)的死記硬背，不利于綜合能力突出但不愿花精力死記硬背的學(xué)生，不能科學(xué)地評價學(xué)生實(shí)際工程能力和工程思維方式。

在項(xiàng)目學(xué)習(xí)的情境式教學(xué)中，通過項(xiàng)目小組共同進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)報告、匯報PPT以及小組答辯，同時讓全體學(xué)生參與評價過程，對設(shè)計(jì)內(nèi)容、介紹及回答問題的情況進(jìn)行評價，使評價和教學(xué)融為一體，使評價盡可能地反映學(xué)生的實(shí)際工程能力和工程思維方式。學(xué)生評價的最終目標(biāo)應(yīng)是以評價來促進(jìn)學(xué)生達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)效果。學(xué)生工程能力的評價可以參照國內(nèi)外權(quán)威機(jī)構(gòu)的工科畢業(yè)生能力培養(yǎng)準(zhǔn)則、工程師資歷框架以及卓越工程師能力準(zhǔn)則等，如美國ABET的“工程準(zhǔn)則2000”、歐洲工程師協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn)等[6，7]。

三、項(xiàng)目學(xué)習(xí)在課程中的應(yīng)用

（一）引進(jìn)CDIO理念

CDIO即“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作”，CDIO工程教育理念由麻省理工學(xué)院等幾所著名大學(xué)提出，是全球培養(yǎng)工程人才最新、最實(shí)用的教學(xué)模式，得到了國際工程教育界廣泛認(rèn)可。將CDIO工程教育理念運(yùn)用到教學(xué)中，提升學(xué)生工程思維方式。在教學(xué)過程中將小組化教學(xué)形式與項(xiàng)目教學(xué)模式相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和解決復(fù)雜工程問題的能力。

我國要求工程教育學(xué)生應(yīng)具備的技能為：基本素質(zhì)（具有良好的工程職業(yè)道德、社會責(zé)任感和人文科學(xué)素養(yǎng)）;具有現(xiàn)代工程意識;掌握基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識;了解本專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)的政策法規(guī);終身學(xué)習(xí)能力;分析解決問題能力;創(chuàng)新意識和開發(fā)設(shè)計(jì)能力;管理與溝通合作能力;危機(jī)處理能力和國際交流合作能力[8]。在“汽車?yán)碚摗苯虒W(xué)過程中以學(xué)生為中心，將學(xué)生分成小組，通過項(xiàng)目學(xué)習(xí)，精心設(shè)計(jì)小組項(xiàng)目內(nèi)容，在教師講授完知識點(diǎn)后，由各小組完成自身項(xiàng)目的規(guī)劃、材料收集、實(shí)施、展示，讓學(xué)生在確定總體設(shè)計(jì)方案、具體零部件設(shè)計(jì)、相關(guān)強(qiáng)度校核計(jì)算、相關(guān)效果圖和工程圖紙繪制以及成果答辯并接受其他同學(xué)的質(zhì)疑的過程中，完成“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作”等工作。既可以最大程度訓(xùn)練學(xué)生上述能力，又能建立輕松愉快的教學(xué)環(huán)境，調(diào)動學(xué)生互動積極性，促進(jìn)學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識的掌握。

（二）課堂講授輔助項(xiàng)目學(xué)習(xí)

在教學(xué)過程中，知識要點(diǎn)和難點(diǎn)通過課堂講授的形式讓學(xué)生了解、掌握，同時在講授過程中強(qiáng)調(diào)本課程同其他課程的聯(lián)系、與已學(xué)知識點(diǎn)的關(guān)系以及相關(guān)知識在工程實(shí)踐中如何運(yùn)用等。學(xué)生在理解上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，再通過項(xiàng)目作業(yè)的形式鞏固知識點(diǎn)，利用互聯(lián)網(wǎng)工具收集資料開拓視野，綜合運(yùn)用各種知識解決項(xiàng)目中的難點(diǎn)問題。

在實(shí)踐過程中，按照目前市場熱門車型和學(xué)生感興趣的車型設(shè)計(jì)不同的項(xiàng)目，根據(jù)學(xué)生的意愿將其分成不同的項(xiàng)目組，每個項(xiàng)目組再按整體設(shè)計(jì)、各系統(tǒng)設(shè)計(jì)分成若干小組，每個小組需要根據(jù)項(xiàng)目的要求進(jìn)行團(tuán)隊(duì)分工，合作完成基本任務(wù)。這些基本任務(wù)包括：根據(jù)整車要求設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)、校核計(jì)算，完成設(shè)計(jì)計(jì)算報告;根據(jù)自己設(shè)計(jì)系統(tǒng)的向前置小組索取數(shù)據(jù)，向后置小組提供數(shù)據(jù);從互聯(lián)網(wǎng)收集國際知名企業(yè)同類產(chǎn)品的信息;根據(jù)項(xiàng)目小組工作內(nèi)容完成匯報PPT;向全體介紹項(xiàng)目設(shè)計(jì)情況（PPT），并回答相關(guān)問題。

（三）知識內(nèi)容與時俱進(jìn)

工科專業(yè)普遍存在授課教材的內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀存在一定的滯后現(xiàn)象，由于近年來我國汽車產(chǎn)業(yè)和新能源汽車發(fā)展迅速，因此車輛工程專業(yè)這一矛盾尤其突出。浙江省吉利、眾泰、萬向等汽車及零部件企業(yè)發(fā)展迅速，合眾、威馬、電咖、零跑等造車新勢力紛紛落戶，帶動了新能源、智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此在教學(xué)過程中，重視學(xué)生的疑惑，既講清楚課本關(guān)鍵知識點(diǎn)，又要講解清楚新舊產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)原理和各自的優(yōu)缺點(diǎn)，同時介紹學(xué)科研究新進(jìn)展，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

精心設(shè)計(jì)項(xiàng)目內(nèi)容，通過項(xiàng)目配合講授內(nèi)容，將產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的最新發(fā)展引入到教學(xué)中，更新學(xué)生的知識體系。在保證項(xiàng)目內(nèi)容涉及課本主要知識點(diǎn)的基礎(chǔ)上，每個項(xiàng)目要有自身的特色，需要學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目需要自己去完成相關(guān)設(shè)計(jì)，從實(shí)踐的效果看，對于課堂沒有教授的相關(guān)內(nèi)容，學(xué)生的項(xiàng)目作業(yè)的完成情況反而更好，這充分說明了學(xué)習(xí)積極性的重要作用。

（四）學(xué)生評價注重效果

為配合教改的實(shí)施，對學(xué)生的評價也應(yīng)做出相應(yīng)的調(diào)整，“汽車設(shè)計(jì)”課程采用形成性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合的評價方法?？傇u成績由平時成績和期末考試成績兩部分構(gòu)成。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)的成績作為平時成績計(jì)入總成績中。在成績評估環(huán)節(jié)，注重完成項(xiàng)目的過程，綜合對各環(huán)節(jié)給予評價。由于在改革探索階段，項(xiàng)目學(xué)習(xí)的成績組成：設(shè)計(jì)計(jì)算報告的完整、規(guī)范和正確性占40%;匯報PPT的邏輯、簡潔和完整性占25%;小組介紹語言表述和回答提問表現(xiàn)占25%;與國際知名企業(yè)同類產(chǎn)品對比的完整性和全面性占10%。為提升團(tuán)隊(duì)凝聚力，讓小組成員重視團(tuán)隊(duì)。給予兩項(xiàng)特別評價：一是每個小組的組長有權(quán)根據(jù)每個成員的貢獻(xiàn)和配合程度，在教師評定成績的基礎(chǔ)上，有5分的浮動分?jǐn)?shù);二是教師對每個小組對其他小組所需提供信息的配合程度，有5分的浮動分?jǐn)?shù)。這樣基本對項(xiàng)目學(xué)習(xí)進(jìn)行客觀評價。期末考試成績?nèi)匀话凑諛?biāo)準(zhǔn)試卷測試的方法。

（五）改革過程持續(xù)改進(jìn)

課程改革是一個持續(xù)改進(jìn)的過程，各項(xiàng)工作在探索和糾偏中不斷完善。所有教學(xué)手段需在一定的教育思想指導(dǎo)下，反映客觀規(guī)律。必須認(rèn)識到一些傳統(tǒng)手段的有效性。

在課程改革的幾年中也發(fā)現(xiàn)，對于基礎(chǔ)知識薄弱、自主學(xué)習(xí)積極性不高的學(xué)生，項(xiàng)目學(xué)習(xí)的效果不理想，學(xué)生對完成相關(guān)的工作感到非常吃力。因此，這類學(xué)生的項(xiàng)目內(nèi)容要盡可能貼近課本內(nèi)容，從實(shí)踐結(jié)果看這部分學(xué)生還是比較適應(yīng)期末試卷考核的方式。而對于學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、學(xué)習(xí)積極性高的學(xué)生，項(xiàng)目學(xué)習(xí)能充分調(diào)動其學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮其學(xué)習(xí)能力。

四、分析與總結(jié)

（一）效果分析

通過近三年的實(shí)踐研究，在綜合分析學(xué)生前后階段學(xué)習(xí)效果的基礎(chǔ)上，有以下結(jié)論。

1.學(xué)習(xí)態(tài)度是項(xiàng)目學(xué)習(xí)取得成效的關(guān)鍵。積極主動的學(xué)生學(xué)習(xí)效果非常好，在項(xiàng)目選擇和團(tuán)隊(duì)分工階段，他們會主動挑選有難度、工作量大的工作，并且很快完成小組分工、工作安排;在項(xiàng)目實(shí)施階段，他們主動查閱資料、挑戰(zhàn)有難度的內(nèi)容，遇到困難時會主動聯(lián)系老師，完善方案，課堂沒有介紹的內(nèi)容積極想辦法;在項(xiàng)目答辯階段，言簡意賅、重點(diǎn)突出。同時他們對其他小組需要的參數(shù)、資料等，也能積極主動提供。

2.合理的人員搭配是項(xiàng)目學(xué)習(xí)取得成效的保證。合理的項(xiàng)目組人員搭配能形成互補(bǔ)，有利于項(xiàng)目的完成。通常女生比較認(rèn)真仔細(xì)，因此計(jì)算準(zhǔn)確、內(nèi)容翔實(shí)、排版規(guī)范;對產(chǎn)業(yè)發(fā)展感興趣的同學(xué)思路廣、有想法，收集國際資料全，分析也到位，但是能反映到計(jì)算報告和PPT中的內(nèi)容較有限，給人虎頭蛇尾的感覺;部分內(nèi)向的同學(xué)，計(jì)算報告和PPT質(zhì)量非常高，但小組匯報時不善表達(dá)，感到?jīng)]內(nèi)容可說。從實(shí)際效果看，取得好成績的小組基本都是人員搭配合理。

3.項(xiàng)目學(xué)習(xí)能促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。通過課程學(xué)習(xí)后的問卷調(diào)查，同學(xué)們基本都認(rèn)可這種學(xué)習(xí)方式，認(rèn)為對自身能力的提高很大。同學(xué)間相互促進(jìn)，看到了差距會積極主動地想辦法彌補(bǔ)。

（二）總結(jié)

在新工科教學(xué)改革背景下，各學(xué)科專業(yè)課程應(yīng)突破傳統(tǒng)的、狹隘的觀念，拓寬人才培養(yǎng)工作的視野，實(shí)現(xiàn)適應(yīng)科技進(jìn)步和社會發(fā)展的培養(yǎng)方案。雖然目前在教學(xué)實(shí)踐中開展了積極的嘗試，也取得了一定的成效，但必須認(rèn)識到課程改革是一個長期探索和實(shí)踐的過程，我們應(yīng)立足當(dāng)前、面向未來，以發(fā)展的思維不斷探索。我們也應(yīng)該認(rèn)識到：（1）目前改革舉措開展的時間還比較短，取得的效果還需要在今后的工作中不斷完善。（2）“新工科”改革具有長期性和復(fù)雜性，要充分認(rèn)識到學(xué)生和社會需求的差異，很難有通用的標(biāo)準(zhǔn)和革新手段。（3）根據(jù)國家和學(xué)校的政策、學(xué)生的特性、學(xué)科的特點(diǎn)綜合考慮，從專業(yè)知識體系建設(shè)的角度，各專業(yè)課程密切合作才是改革的出路。

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Application of Project Learning in the Course of Auto Design under the Background of “Emerging Engineering Education”

ZHAI Xin， LIU Zhong-min， HE Hai-bin

（College of Mechanical Engineering，Hangzhou Dianzi University， Hangzhou，Zhejiang 310018，China）

Abstract： According to the requirements of the “emerging engineering education”， the method of project learning is introduced into the Auto Design course. By adopting a series of measures， including introducing the CDIO teaching concept， applying the project learning method， supplementing the learning content， and improving the evaluation methods， the course reform in the process of “emerging engineering education”construction has been explored. After three years of follow-up research， some progress has been made.

Key words： project learning; CDIO teaching model; teaching reform