新工科背景下車輛工程專業(yè)課程體系重構與優(yōu)化

曠水章 王虎

摘要：新工科建設要求面向產(chǎn)業(yè)、面向全球、面向未來，構建科學合理的新工科專業(yè)結構，要時刻關注產(chǎn)業(yè)發(fā)展對工科科技人才需求的變化，積極推動傳統(tǒng)專業(yè)的轉型升級和改革創(chuàng)新[1]。隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的快速發(fā)展，致使新型汽車專業(yè)人才數(shù)量與質量極度匱乏。本文對車輛工程專業(yè)課程體系進行重構與優(yōu)化，使培養(yǎng)目標滿足新工科時代人才的需求。

關鍵詞：新工科;車輛工程專業(yè);課程體系;重構與優(yōu)化

1 背景

隨著“創(chuàng)新驅動發(fā)展”“互聯(lián)網(wǎng)+ ”等國家重大戰(zhàn)略的實施，我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)面臨轉型升級，并催發(fā)了許多新技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為保持和提升國際競爭力，構筑工程人才創(chuàng)新培養(yǎng)的高等教育體系，2017年以來，教育部不斷推進新工科建設，圍繞 “讓工程教育回歸工程本質”“創(chuàng)新與共享”和“交叉與融合”等理念，逐漸形成了“復旦共識”“天大行動”與“北京指南”。

2018年1月5日，發(fā)改委對《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》（ 征求意見稿） 公開征求意見。征求意見稿中提到，到2020年，中國標準智能汽車的技術創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)生態(tài)、路網(wǎng)設施、法規(guī)標準、產(chǎn)品監(jiān)管和信息安全體系框架基本形成。智能汽車新車占比達到50%。到2025年，新車基本實現(xiàn)智能化，高級別智能汽車實現(xiàn)規(guī)?；瘧??！叭?車-路-云”實現(xiàn)高度協(xié)同。

智能汽車的發(fā)展應用，新能源汽車必將逐步取代內(nèi)燃機汽車，然而當前車輛工程專業(yè)課程體系還是以傳統(tǒng)內(nèi)燃機知識為主，沒有設置足夠的智能汽車、電動汽車方面的課程，課程體系建設不能適應新工科人才能力培養(yǎng)的需要，出現(xiàn)了教學內(nèi)容較為落后的情況。課程作為人才培養(yǎng)的基本要素，課程設置的合理性直接影響人才培養(yǎng)質量。為了使培養(yǎng)的人才能適應行業(yè)發(fā)展的需要，培養(yǎng)能夠適應經(jīng)濟社會發(fā)展的人才，本項目對車輛工程專業(yè)課程體系改革開展研究，將提出車輛工程專業(yè)課程體系的改革調(diào)整方案，對車輛學科和專業(yè)建設有較大的指導意義。

在新時代發(fā)展背景下，汽車產(chǎn)業(yè)正悄然地朝智能化、電動化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展，汽車人才培養(yǎng)速度明顯跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，傳統(tǒng)汽車專業(yè)人才過剩和新時代新型汽車人才短缺已成汽車行業(yè)的常態(tài)。人才培養(yǎng)的過程中，學校應該以產(chǎn)業(yè)發(fā)展為導向[2]。探究構建車輛工程專業(yè)課程體系的主要目的就是適應新形勢下汽車行業(yè)和汽車就業(yè)市場對于人才的全新要求，注重培養(yǎng)目標的多元性，不斷根據(jù)產(chǎn)業(yè)變化對課程及課程教學內(nèi)容進行動態(tài)調(diào)整，并將工程實踐能力與創(chuàng)新能力作為車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，重構課程體系，以此實現(xiàn)產(chǎn)學深度融合。

傳統(tǒng)的車輛工程專業(yè)課教學和實踐內(nèi)容大多數(shù)以傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車為主要對象，而新能源+智能網(wǎng)聯(lián)汽車已是大勢所趨，傳統(tǒng)車輛工程專業(yè)課程體系已經(jīng)無法滿足汽車產(chǎn)業(yè)“新三化”對人才知識、能力和素質的要求，必須做出調(diào)整和改變，以適應新時代本科教育的要求。本文分別從電動化、智能網(wǎng)聯(lián)化、實踐能力三個方面探討了課程體系改進的內(nèi)容和方案[3]。

2 “電動化”背景下的課程體系改進

中國在傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)起步較晚，落后與一些工業(yè)發(fā)達國家，很多汽車技術需要依賴于進口引進。但是，在電動車領域，我國與發(fā)達國家的科技水平差距不是很大，尤其在動力電池這一決定電動汽車發(fā)展的核心技術方面更是處于領先地位。中國電動車企業(yè)可以利用這一優(yōu)勢和生產(chǎn)成本優(yōu)勢等迅速做大做強，成為新能源汽車行業(yè)的領跑者，實現(xiàn)中國汽車行業(yè)的跨越式發(fā)展。新能源汽車是我國從汽車大國到汽車強國的必由之路，而電動汽車是新能源汽車最重要的發(fā)展方向，動力電池、驅動電機、電控管理系統(tǒng)是汽車電動化三大核心技術。

我國將會是未來純電動汽車行業(yè)中的領頭者。根據(jù)汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃和行業(yè)共識，未來15年汽車電動化將加速發(fā)展，市場占有量會快速提升。預計到2025年，新能源汽車保有量將超過2500萬輛，銷量占比大致在15%到25%之間;2030年保有量會超過8000萬臺，銷量占比在30%到40%;2035年保有量會超過1.6億輛，銷量占比50%到60%，純電動車占比在90%以上。課程是人才培養(yǎng)的核心要素，完善的課程體系，是實施人才培養(yǎng)的必要前提。因此，需要依據(jù)產(chǎn)業(yè)技術變革，不斷優(yōu)化完善課程體系設計，重構專業(yè)方向課程及內(nèi)容。針對新能源汽車產(chǎn)業(yè)，為了引入行業(yè)新技術、新理論、前沿知識，專業(yè)調(diào)整了原來的專業(yè)選修課程，打造了全新的專業(yè)方向課程模塊，以完善學生在汽車電動化方面的知識結構。代表課程有：電驅動及控制技術、電動汽車技術、電動車輛原理與構造、電動車輛設計、電動汽車動力電池技術、新能源汽車技術。

電動汽車課程還設計了兩個實驗： 混合動力汽車動力系統(tǒng)及燃料電池動力系統(tǒng)實訓、純電動汽車綜合實訓及電池管理系統(tǒng) （BMS） 實訓?；旌蟿恿ζ噭恿ο到y(tǒng)及燃料電池動力系統(tǒng)實訓的內(nèi)容是通過混合動力汽車動力系統(tǒng)及燃料電池動力系統(tǒng)實訓臺架，完成混合動力電動汽車及燃料電池汽車的工作演示;設置混合動力電動汽車常見故障，通過故障顯示，引導學生進行故障分析、檢測診斷實訓。純電動汽車綜合實訓及電池管理系統(tǒng) （BMS） 實訓的內(nèi)容是通過純電動汽車動力性系統(tǒng)實訓臺架，完成純電動汽車的工作演示; 設置常見故障，采用故障顯示的方式，引導學生完成故障分析、檢測和診斷訓練; 通過電池管理系統(tǒng)實訓臺架，完成 BMS 系統(tǒng)單體電池電壓檢測、溫度檢測、電流檢測、SOC 估算等功能，設置常見故障并會讀取數(shù)據(jù)流。通過這兩項課內(nèi)實驗，使學生在課堂教學所獲得的理性認知的基礎上，建立更易記憶和掌握的感性認知基礎，鞏固和加強學生對動力電池、驅動電機及不同類型的電動汽車的掌握。

3 “智能網(wǎng)聯(lián)化”背景下的課程體系改進

隨著信息化與汽車的深度融合，汽車正在從傳統(tǒng)的交通運輸工具轉變?yōu)樾滦偷闹悄艹鲂休d體，發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)車對一個國家而言具有戰(zhàn)略意義，因此近年來各國大力支持智能網(wǎng)聯(lián)車的發(fā)展，我國也不例外，從政策扶持、制定道路測試法規(guī)、建設示范區(qū)、基礎數(shù)據(jù)平臺、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟和批準重點項目等多方面推進我國智能網(wǎng)聯(lián)車的發(fā)展。發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)車有助于改善交通安全，提高交通效率。另一方面，智能網(wǎng)聯(lián)車能夠有效減少污染物的排放量，起到環(huán)保的作用。近年來，各國紛紛推出相關政策大力支持智能網(wǎng)聯(lián)車的發(fā)展，我國也不例外，將智能網(wǎng)聯(lián)車上升到國家發(fā)展戰(zhàn)略高度。從政策扶持、制定道路測試法規(guī)、建設示范區(qū)、基礎數(shù)據(jù)平臺、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟和批準重點項目等多方面推進我國智能網(wǎng)聯(lián)車的發(fā)展。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是指搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)車與X（人、車、路、云端等）智能信息交換、共享，具備復雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實現(xiàn)“安全、高效、舒適、節(jié)能”形式，并最終實現(xiàn)代替人來操作的新一代汽車。

汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化是汽車產(chǎn)業(yè)新革命下一個風口，中國汽車產(chǎn)業(yè)在政策+技術+產(chǎn)業(yè)鏈變革驅動下，2020-2030年市場空間有望達到2萬億，智能網(wǎng)聯(lián)滲透率在2025年有望達到75%。自動駕駛高景氣度帶動環(huán)境感知系統(tǒng)及車載操作系統(tǒng)裝載率提升，攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、高精度地圖、車載AI芯片、計算平臺等市場空間持續(xù)擴大。通過設置傳感與檢測技術、信號分析與處理、智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論、自動駕駛概論、汽車測試技術，再加上原有的汽車電工電子技術等課程，使學生熟悉和掌握激光雷達技術、攝像頭技術、毫米波雷達技術等汽車智能化傳感器技術、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、車輛控制等智能化計算機及控制技術，無線通訊技術等汽車網(wǎng)聯(lián)化通訊技術，具備智能網(wǎng)聯(lián)汽車的知識結構，基本滿足汽車“智能化”“網(wǎng)聯(lián)化”對人才的需求。

4 產(chǎn)學研合作加強實踐教學

實踐教學是培養(yǎng)學生工程實踐能力、創(chuàng)新能力和解決復雜工程問題能力的有效手段和重要途徑，通過產(chǎn)學研深度合作，加強校外實踐教學基地建設，開展實習實訓教學，發(fā)揮校企技術創(chuàng)新平臺的作用，開展課外創(chuàng)新實踐，服務應用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[5]。積極開展產(chǎn)學研合作教育，培養(yǎng)具有良好科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的綜合性人才。為了更好地實現(xiàn)車輛工程專業(yè)的培養(yǎng)目標，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，積極開展產(chǎn)學研合作教育，加強和企業(yè)的合作，充分發(fā)揮高校和企業(yè)各自的優(yōu)勢，提高學生的實際應用能力。

學校所在城市區(qū)域擁有多家新能源汽車領域的整車及關鍵零部件企業(yè)，瞄準企業(yè)需求，通過開展“暑期實習”“生產(chǎn)+畢業(yè)實習”活動，主動深入企業(yè)對接服務，和地方內(nèi)的骨干企業(yè)建立緊密的校企合作關系。通過持續(xù)深入開展產(chǎn)學研合作，為企業(yè)解決實際問題，調(diào)動企業(yè)參與校企合作的積極性，推動校外實踐教學基地建設，促進企業(yè)從合作單位向協(xié)同育人單位轉變。目前已經(jīng)與衡陽地區(qū)內(nèi)的10余家企業(yè)建立產(chǎn)學研合作關系，領域涵蓋新能源汽車整車、動力電池系統(tǒng)、電驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、高壓線束、充電機等，完全能夠容納車輛工程專業(yè)本科生的實習實訓任務。通過產(chǎn)學研結合設置試驗內(nèi)容，即試驗內(nèi)容項目化。比如我們的汽車理論、汽車試驗學等課程實驗采用與企業(yè)汽車性能試驗和機動車檢測相結合的方式。產(chǎn)學研結合進行畢業(yè)論文（設計），產(chǎn)學研結合完成畢業(yè)論文（設計），可使學生直接接觸生產(chǎn)實際，縮短畢業(yè)生適應學習、工作環(huán)境的時間。我們有50%以上的畢業(yè)設計選題是來自工程實踐，可使學生理論聯(lián)系實際，學以致用。開展產(chǎn)學研結合進行畢業(yè)論文（設計），可使高校教師、科研人員和企業(yè)富有經(jīng)驗的工程技術人員共同指導學生，加強了教學指導力量，改善了辦學條件，激發(fā)了教師和學生的創(chuàng)造性，促進了教育教學質量的提高。

5 結語

人才是推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展和轉型升級的重要支撐，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的技術變革和轉型升級，地方高校車輛工程專業(yè)需要深入分析區(qū)域產(chǎn)業(yè)的人才需求，以新工科教育理念為指導，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

新工科背景對工科專業(yè)包括車輛工程專業(yè)提出了更高的要求，伴隨“自動駕駛”“共享汽車”等概念的深入人心和相關關鍵技術的研究和發(fā)展，汽車“電動化”“智能化”“網(wǎng)聯(lián)化”已是大勢所趨。地方本科院校應該響應教育部建設“新工科”的號召，適應汽車“新三化”的需求，徹底摒棄高校的重理論輕實踐的培養(yǎng)模式，積極推進車輛工程專業(yè)課程體系改進，提升人才知識結構和能力素質，為所在區(qū)域汽車經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)合格的新型應用型工程科技人才。

參考文獻：

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[2]許濤，嚴驪，殷俊峰等.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育視角下的“人工智能+ 新工科”發(fā)展模式和路徑研究[J].遠程教育雜志，2018（1）：80-88.

[3]黃登峰，閆曉磊，面向“新四化”的車輛工程專業(yè)課程體系改進初探[J].海峽科學，2020（4）：87-90.

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[6]朱由鋒，王素玉，新工科背景下本科課程體系的對比研究[J].教育教學論壇，2019（11）：223-224.

基金項目：湖南省普通高校教學改革研究項目：新工科建設背景下車輛工程專業(yè)課程體系的優(yōu)化研究（18975）、地方應用型高校新工科人才創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)模式研究（18979）。

湖南交通工程學院 湖南 衡陽 421009