工程教育認(rèn)證體系下的專創(chuàng)融合課程教學(xué)改革與實(shí)踐

譚草 葛文慶 李波

[摘 要] 為了滿足創(chuàng)新型專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)需求，著力培養(yǎng)學(xué)生將創(chuàng)新思維與創(chuàng)新方法應(yīng)用于解決復(fù)雜工程問題的能力，符合工程教育認(rèn)證的專創(chuàng)融合課程教學(xué)改革成為教育的大勢(shì)所趨。團(tuán)隊(duì)在車輛工程專業(yè)的教學(xué)過(guò)程中，將創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法融入教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生為中心設(shè)計(jì)教學(xué)方法，以產(chǎn)出為導(dǎo)向調(diào)整課程考核方法，并探索課程教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，提高學(xué)生的專業(yè)水平和創(chuàng)新能力。以“汽車構(gòu)造”為例，對(duì)該課程工程教育認(rèn)證背景下的專創(chuàng)融合進(jìn)行了嘗試與探索。

[關(guān)鍵詞] 工程教育認(rèn)證;專創(chuàng)融合;車輛工程;汽車構(gòu)造

一、引言

創(chuàng)新是第一動(dòng)力，是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，也是實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造、新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)化等國(guó)家戰(zhàn)略的基礎(chǔ)。創(chuàng)新靠人才，工程教育認(rèn)證體系為高級(jí)專業(yè)人才的培養(yǎng)提供了重要的參考。人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，離不開課程教學(xué)的支撐，工程教育認(rèn)證體系下的專創(chuàng)融合課程教學(xué)改革具有重要意義。

李克強(qiáng)總理提出的“雙創(chuàng)”精神，掀起了“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的浪潮，高校的創(chuàng)新教育也如雨后春筍般展開。在高校，創(chuàng)新教育主要以公共選修課的形式開課，部分課程由輔導(dǎo)員承擔(dān)，在教學(xué)管理、學(xué)生學(xué)習(xí)方面沒有得到足夠重視。公選課教師以及部分輔導(dǎo)員與學(xué)生專業(yè)不一致，導(dǎo)致課程內(nèi)容在學(xué)生參加專業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新競(jìng)賽等活動(dòng)時(shí)，難以發(fā)揮作用，創(chuàng)新課程被視為“水課”[1]。部分創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革較早的學(xué)校，為專業(yè)學(xué)生開設(shè)了相關(guān)課程，但課程往往安排在低年級(jí)，學(xué)生尚未接觸專業(yè)知識(shí)、對(duì)專業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題理解、分析能力欠缺，使得即使達(dá)到了課程目標(biāo)，也未能較好地支撐相關(guān)畢業(yè)要求[2]。在專業(yè)基礎(chǔ)課程中開展專創(chuàng)融合教學(xué)，是提升學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域中創(chuàng)新能力的有效途徑。

我國(guó)成為《華盛頓協(xié)議》的第18個(gè)正式成員單位，象征著我國(guó)工程教育質(zhì)量及其保障機(jī)制得到國(guó)際工程教育界的認(rèn)可，目前大量的本科專業(yè)建設(shè)難以達(dá)到工程教育專業(yè)認(rèn)證底線。工程教育專業(yè)認(rèn)證遵循“產(chǎn)出導(dǎo)向、以學(xué)生為中心和持續(xù)改進(jìn)”三個(gè)基本理念，國(guó)內(nèi)外在基于基本理念的畢業(yè)要求、培養(yǎng)方案、課程體系、課程教學(xué)建設(shè)等方面展開研究，獲得了大量研究成果[3-5]。然而，達(dá)到課程教學(xué)的課程目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)畢業(yè)要求、進(jìn)而完成培養(yǎng)目標(biāo)的根本，既要符合工程教育認(rèn)證要求、又要進(jìn)行有效的專創(chuàng)融合，成為專業(yè)課程教學(xué)改革的難點(diǎn)。

本文以“汽車構(gòu)造”為例探索工程教育認(rèn)證體系下的專創(chuàng)融合課程教學(xué)改革與實(shí)踐?！捌嚇?gòu)造”是車輛工程、交通工程等專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，在國(guó)家級(jí)一流專業(yè)建設(shè)、工程教育認(rèn)證、創(chuàng)新型專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的工作中，起到重要的支撐作用。然而，作為一門傳統(tǒng)課程，在汽車行業(yè)智能網(wǎng)聯(lián)化的浪潮中需要持續(xù)改進(jìn)課程教學(xué)，才能滿足面向產(chǎn)出的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)需求。

二、汽車系列課程教學(xué)的困境

汽車系列課程作為車輛工程、交通運(yùn)輸?shù)葘I(yè)的主干課程，主要包括汽車構(gòu)造、汽車?yán)碚?、汽車設(shè)計(jì)、汽車車身設(shè)計(jì)、汽車電器、汽車動(dòng)力裝置等。其特點(diǎn)是學(xué)科知識(shí)面廣泛、交叉性強(qiáng)，涉及機(jī)械、電子、液壓、控制等諸多學(xué)科，課程的理論性、實(shí)踐性都很強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)比較困難。近年來(lái)，在新能源汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等浪潮的沖擊下，“汽車構(gòu)造”課程在授課與學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)均面臨著一些困境，具體如下。

1.課程學(xué)時(shí)與教學(xué)目標(biāo)之間的矛盾。課程內(nèi)容繁多而學(xué)時(shí)相對(duì)較少，出現(xiàn)進(jìn)一步減少學(xué)時(shí)的趨勢(shì)，每節(jié)課的授課知識(shí)量大，學(xué)生剛剛接觸專業(yè)知識(shí)，難以及時(shí)消化和理解，課程目標(biāo)難以達(dá)成。

2.“填鴨式”教學(xué)與學(xué)生為中心之間的矛盾。作為傳統(tǒng)專業(yè)課程，教學(xué)內(nèi)容相對(duì)固定老套，課程知識(shí)與實(shí)踐體系中將以淘汰的實(shí)車作為教具，缺乏對(duì)新技術(shù)、新理論的科普和講解，導(dǎo)致學(xué)生缺乏主觀能動(dòng)性。

3.行業(yè)技能需求與實(shí)際人才培養(yǎng)的矛盾。近年來(lái)部分車企對(duì)新能源技術(shù)、智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)、無(wú)人駕駛技術(shù)等新興技術(shù)青睞有加，而對(duì)車輛工程方向?qū)W生招聘需求不大，進(jìn)一步打壓了學(xué)生對(duì)該類課程的學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)力。

4.傳統(tǒng)知識(shí)與專創(chuàng)融合之間的矛盾。作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)創(chuàng)新思維的較少，能結(jié)合創(chuàng)新方法的知識(shí)點(diǎn)有待挖掘，難以培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新思維，創(chuàng)新方法難以運(yùn)用到解決復(fù)雜工程問題中。

5.考核方式與面向產(chǎn)出之間的矛盾?？己朔绞竭^(guò)于刻板，目前大多數(shù)學(xué)校針對(duì)內(nèi)燃機(jī)系列課程都采用期末閉卷考試的方式，導(dǎo)致學(xué)生通過(guò)死記硬背、被動(dòng)學(xué)習(xí)的情況，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

因此，從國(guó)家級(jí)一流專業(yè)建設(shè)、工程教育認(rèn)證、創(chuàng)新型專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的角度考慮，對(duì)“汽車構(gòu)造”等傳統(tǒng)專業(yè)課程持續(xù)改進(jìn)，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性，著力培養(yǎng)學(xué)生將創(chuàng)新思維與創(chuàng)新方法應(yīng)用于解決復(fù)雜工程問題的能力。

三、課程教學(xué)目標(biāo)

“汽車構(gòu)造”以幾種比較常見的、具有代表性的典型車型為例，系統(tǒng)講授現(xiàn)代汽車的構(gòu)造和工作原理。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)ζ嚨恼w、發(fā)動(dòng)機(jī)及底盤的結(jié)構(gòu)和工作原理有比較全面的認(rèn)識(shí)，并理解汽車結(jié)構(gòu)的一般規(guī)律，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定專業(yè)基礎(chǔ)。面向工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和畢業(yè)要求，修訂了“汽車構(gòu)造”課程的知識(shí)、能力和素質(zhì)目標(biāo)[6]。

1.課程目標(biāo)1。熟悉三、四種典型車型的基本結(jié)構(gòu)和汽車領(lǐng)域技術(shù)前沿及發(fā)展趨勢(shì)，并理解掌握汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤各部分的組成及工作原理等基本知識(shí)。

2.課程目標(biāo)2。運(yùn)用所學(xué)過(guò)的畫法幾何與工程制圖、機(jī)械原理和汽車結(jié)構(gòu)及工作原理等基礎(chǔ)知識(shí)提升汽車結(jié)構(gòu)圖等識(shí)圖技能。通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)合理論學(xué)習(xí)能夠掌握基本的拆裝要領(lǐng)和裝配技法，鍛煉實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。能夠進(jìn)行汽車主要系統(tǒng)及零部件的結(jié)構(gòu)分析、材料及制造工藝的分析等，并結(jié)合技術(shù)前沿知識(shí)鍛煉在設(shè)計(jì)開發(fā)汽車產(chǎn)品過(guò)程中的創(chuàng)新意識(shí)。

3.課程目標(biāo)3。掌握汽車構(gòu)造知識(shí)技能，并能與數(shù)學(xué)、工程制圖、力學(xué)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、機(jī)械設(shè)計(jì)等知識(shí)相結(jié)合，綜合考慮汽車性能的需求，將汽車結(jié)構(gòu)原理知識(shí)應(yīng)用于解決汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)分析等具體工程問題。

4.課程目標(biāo)4。理解汽車各總成結(jié)構(gòu)及工作原理對(duì)能源消耗、尾氣排放、安全舒適等方面的影響。

四、教學(xué)內(nèi)容深度專創(chuàng)融合

實(shí)現(xiàn)課程專創(chuàng)融合的途徑主要有兩條：創(chuàng)新思維與教學(xué)內(nèi)容融合，創(chuàng)新方法與教學(xué)內(nèi)容融合。前者著眼于提升學(xué)生的分析能力，而后者聚焦于提升學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。在課程教學(xué)之中適當(dāng)增加創(chuàng)新性思維、創(chuàng)新方法及其應(yīng)用、TRIZ理論體系及主要工具、40個(gè)發(fā)明原理及其應(yīng)用等內(nèi)容，結(jié)合專業(yè)知識(shí)，學(xué)生能夠掌握創(chuàng)新性思維規(guī)律和創(chuàng)新方法，并養(yǎng)成良好的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

創(chuàng)新思維與教學(xué)內(nèi)容融合方面。傳統(tǒng)汽車構(gòu)造每個(gè)章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容思路主要為：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理、分類，基本系統(tǒng)中關(guān)鍵零部件，現(xiàn)有典型系統(tǒng)。教學(xué)中將TRIZ（Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch）中的技術(shù)系統(tǒng)S-曲線進(jìn)化法則、八大技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則、九屏幕法等創(chuàng)新思維融入教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生更加清楚地理解汽車結(jié)構(gòu)的一般規(guī)律，同時(shí)預(yù)測(cè)在課本之外的發(fā)展現(xiàn)狀，并通過(guò)前沿知識(shí)引入課堂對(duì)學(xué)生的預(yù)測(cè)進(jìn)行證明。由此，目前的章節(jié)教學(xué)內(nèi)容思路調(diào)整為：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理、分類，基本系統(tǒng)及關(guān)鍵零部件，系統(tǒng)發(fā)展一，系統(tǒng)發(fā)展二（如果有），系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律與預(yù)測(cè)。

創(chuàng)新方法與教學(xué)內(nèi)容融合方面。將TRIZ理論中40個(gè)發(fā)明創(chuàng)新原理及其應(yīng)用融合進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，在系統(tǒng)迭代發(fā)展的過(guò)程中進(jìn)行對(duì)比，分析系統(tǒng)性能的改善是運(yùn)用了何種發(fā)明原理;同時(shí)使用發(fā)明原理對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行進(jìn)一步的改善，預(yù)測(cè)未來(lái)可能的產(chǎn)品。由于學(xué)校在本科一年級(jí)下學(xué)期即開設(shè)了“創(chuàng)新思維與綜合素質(zhì)”作為公共基礎(chǔ)課，對(duì)TRIZ理論進(jìn)行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，在“汽車構(gòu)造”的教學(xué)內(nèi)容中融合創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法是水到渠成。

五、教學(xué)方法突出以學(xué)生為中心

為了提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性，著力培養(yǎng)學(xué)生將創(chuàng)新思維與創(chuàng)新方法應(yīng)用于解決復(fù)雜工程問題的能力，結(jié)合“汽車構(gòu)造”課程特點(diǎn)，探索了新的教學(xué)方法和手段。

1.緊密結(jié)合學(xué)院搭建的“一專業(yè)、一社團(tuán)、一賽事”創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，著力培養(yǎng)“有社會(huì)責(zé)任、有創(chuàng)新精神、有專門知識(shí)、有實(shí)踐能力、有健康身心”的應(yīng)用型高級(jí)專門人才。目前車輛工程專業(yè)主要聚焦中國(guó)大學(xué)生方程式汽車大賽、智能車大賽，建有至尚方程式賽車隊(duì)、智能車協(xié)會(huì)等學(xué)生組織，至尚方程式賽車隊(duì)、智能車協(xié)會(huì)等在學(xué)生中具有較高知名度和認(rèn)可度，本專業(yè)學(xué)生對(duì)車隊(duì)、協(xié)會(huì)活動(dòng)參與度較高。在“汽車構(gòu)造”教學(xué)中，減少老舊汽車型號(hào)作為教具的講解，將方程式賽車、智能車作為學(xué)習(xí)對(duì)象，顯著增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣，解決了學(xué)生科創(chuàng)競(jìng)賽遇到的具體問題，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生參加科創(chuàng)競(jìng)賽的熱情。

2.精細(xì)化多媒體教學(xué)，圖文并茂，讓圖片動(dòng)起來(lái)。人工智能、智慧學(xué)堂、慕課等的迅速流行，對(duì)課題教學(xué)的吸引力提出了重大的挑戰(zhàn)。從課件制作方面考慮，應(yīng)盡可能減少文字內(nèi)容，以圖片、動(dòng)畫和視頻形式為主進(jìn)行展示和講解，激發(fā)學(xué)生的興趣點(diǎn)和課堂感染力，避免傳統(tǒng)課堂中板書為主的枯燥無(wú)味。結(jié)構(gòu)形式、系統(tǒng)部件以及性能特點(diǎn)等方面能更好地展示，使學(xué)生能夠深入理解課堂內(nèi)容。

3.增強(qiáng)課堂互動(dòng)、線上互動(dòng)?；谥腔蹣涞染€上教學(xué)平臺(tái)，在案例引入、規(guī)律分析、發(fā)展預(yù)測(cè)等方面，通過(guò)分組討論、課題彈幕等形式增加師生互動(dòng);重要知識(shí)點(diǎn)講解之后隨即設(shè)置知識(shí)點(diǎn)在線測(cè)試習(xí)題，學(xué)生能及時(shí)鞏固所學(xué)、并且學(xué)以致用。結(jié)合學(xué)科專業(yè)發(fā)展前沿、重要技術(shù)發(fā)展、創(chuàng)新思維與創(chuàng)新方法等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，建立線上課程，供學(xué)生課下查看。通過(guò)課下線上發(fā)布公告、組織討論等方式，帶動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

六、考核方式聚焦產(chǎn)出導(dǎo)向

課程考核以評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)達(dá)成課程目標(biāo)情況為目的，并通過(guò)形成性評(píng)價(jià)及時(shí)監(jiān)控和反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，以促進(jìn)教師改進(jìn)教學(xué)和學(xué)生調(diào)控學(xué)習(xí)。本課程考核總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)（20%）、期末考試成績(jī)（70%）和實(shí)驗(yàn)成績(jī)（10%）三部分組成。

平時(shí)成績(jī)主要通過(guò)課堂表現(xiàn)、上線學(xué)習(xí)、課下作業(yè)等形式進(jìn)行考核，考查學(xué)生掌握汽車構(gòu)造知識(shí)、技術(shù)前沿及發(fā)展趨勢(shì)的情況（課程目標(biāo)1），考核學(xué)生識(shí)圖論述主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成、動(dòng)力傳遞等相關(guān)知識(shí)的能力（課程目標(biāo)2）。期末考試考核學(xué)生掌握汽車構(gòu)造各大系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)、功能，掌握各個(gè)系統(tǒng)中有代表性構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、工作原理、動(dòng)力傳遞，分析主要結(jié)構(gòu)相關(guān)的其他機(jī)構(gòu)的組成和功用（課程目標(biāo)3），重點(diǎn)考查專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握（課程目標(biāo)1）、識(shí)圖論述主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成、動(dòng)力傳遞等相關(guān)知識(shí)的能力（課程目標(biāo)2）以及綜合考慮舒適、節(jié)能、環(huán)保等因素的汽車產(chǎn)品分析設(shè)計(jì)能力（課程目標(biāo)4）。鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)積極動(dòng)手、動(dòng)腦，主要考核學(xué)生掌握重要組成及部件的結(jié)構(gòu)，以及工作原理（課程目標(biāo)3），掌握基本的拆裝要領(lǐng)、裝配技法、各種調(diào)整數(shù)據(jù)等實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力的情況（課程目標(biāo)2）。

七、課程教學(xué)持續(xù)改進(jìn)機(jī)制

通過(guò)長(zhǎng)期專創(chuàng)融合的課程教學(xué)改革與實(shí)踐，團(tuán)體建立了工程教育認(rèn)證體系下的專創(chuàng)融合課程教學(xué)持續(xù)改進(jìn)機(jī)制如圖1所示，定期安排團(tuán)隊(duì)教師參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)師資培訓(xùn)，將創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法與教學(xué)內(nèi)容融合，針對(duì)大學(xué)生科技比賽、大學(xué)生社團(tuán)等載體進(jìn)行教學(xué)，同時(shí)基于線上教學(xué)平臺(tái)增強(qiáng)線上線下混合模式下的師生互動(dòng)，以提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性，通過(guò)產(chǎn)出導(dǎo)向的考核方式，持續(xù)調(diào)整師資隊(duì)伍、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等，最終有效培養(yǎng)學(xué)生將創(chuàng)新思維與創(chuàng)新方法應(yīng)用于解決復(fù)雜工程問題的能力。

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