新工科背景下車輛工程專業(yè)教學(xué)改革

陳一哲 于成杰 王輝 王曉麗 段芳芳

摘? 要：在新工科的背景下，為了適應(yīng)新一輪的科技革命和汽車行業(yè)的革新，迫切需要開展車輛工程專業(yè)教學(xué)改革，從而推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量高效益發(fā)展，對突破關(guān)鍵核心技術(shù)、提高高校畢業(yè)生就業(yè)水平和產(chǎn)學(xué)研的合作水平具有重要意義。該文對目前普通高校車輛工程專業(yè)存在的問題，提出教學(xué)改革的目標(biāo)和解決方法，為高校車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式提供新方向和新思路。

關(guān)鍵詞：新工科;教學(xué)改革;車輛工程;汽車行業(yè);科技革命

中圖分類號：G640? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）23-0036-04

Abstracts： In the context of new engineering， in order to adapt to a new round of scientific and technological revolutionand the innovation of the automobile industry， it is urgent to carry out the teaching reform of the vehicle engineering major， which can promote the high-quality and cost-effective development of the automobile industry. And it is of great significance for breaking through the key core technology， improving the employment level of college graduates and the cooperation level of industry-university-research. This paper proposes the goals and solutions to the problems existing in the vehicle engineering major of ordinary colleges and universities， and provides a possibility for the reform of the vehicle engineering major.

Keywords： new engineering; teaching reform; vehicle engineering; automotive industry; scientific and technological revolution

“十三五”時(shí)期電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)迅猛，碩果累累，給我國汽車產(chǎn)業(yè)電動(dòng)化發(fā)展提供了十足的前進(jìn)動(dòng)力，“十四五”時(shí)期國家對汽車產(chǎn)業(yè)提出了更高的要求，新能源的發(fā)展和智能網(wǎng)聯(lián)的建設(shè)都給汽車產(chǎn)業(yè)帶來了全新的發(fā)展機(jī)遇和蓬勃的活力，電動(dòng)汽車發(fā)展進(jìn)入快車道，與智能網(wǎng)聯(lián)汽車齊頭并進(jìn)。同時(shí)，伴隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”和5G的熱潮，汽車與通信、能源、交通及互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)融合得更加深入，推動(dòng)了汽車產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，利于掌握國際市場的競爭主動(dòng)性。而當(dāng)前我國汽車產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)競爭力不強(qiáng)，自主品牌汽車市場競爭大，隨著汽車“新四化”概念的提出和發(fā)展，新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車已經(jīng)成為世界上汽車強(qiáng)國研發(fā)及推廣應(yīng)用的重點(diǎn)方向。新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車在汽車產(chǎn)業(yè)中快速占領(lǐng)市場，而各國這些方向的人才缺口都很大。針對此情況，我國應(yīng)快速高質(zhì)量發(fā)展新能源汽車以及智能網(wǎng)聯(lián)汽車，做好汽車產(chǎn)業(yè)彎道超車的準(zhǔn)備，完成由汽車大國向汽車強(qiáng)國的華麗轉(zhuǎn)身，因此對車輛工程專業(yè)改革勢在必得[1]。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速高質(zhì)量發(fā)展和人民對高水平生活的向往，雖然國內(nèi)電動(dòng)汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車銷售量持續(xù)增高，但是核心技術(shù)不強(qiáng)，對政策依賴性較強(qiáng)，不是因?yàn)楫a(chǎn)品優(yōu)秀吸引人們購買。國內(nèi)多數(shù)汽車仍是汽油和柴油車，對燃油有較強(qiáng)的依賴性，而我國原油大部分都是進(jìn)口，因此受國際油價(jià)影響較大，不利于國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展和人民對美好生活的追求。其次，汽車尾氣排放是城市空氣污染的來源之一，對人類健康有著重大威脅，燃油車便是汽車尾氣排放的“罪魁禍?zhǔn)住薄＝┠陙?，新能源汽車逐漸進(jìn)入人們的視野，它可以幫助我們擺脫對國際原油的依賴和解決城市空氣污染問題，助力國內(nèi)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)快速轉(zhuǎn)型，發(fā)展汽車新方向是“功在當(dāng)代，利在千秋”的大事。但是國內(nèi)大部分高校車輛工程的培養(yǎng)方案相對來說較為傳統(tǒng)，較難跟得上汽車“新四化”和汽車產(chǎn)業(yè)的革新，因此對教學(xué)模式和人才培養(yǎng)的改革迫在眉睫。

一? 車輛工程專業(yè)學(xué)校和學(xué)生存在的問題

（一）? 課程設(shè)置存在的問題

傳統(tǒng)的車輛工程專業(yè)（以下簡稱“本專業(yè)”）作為機(jī)械大類的二類學(xué)科，教學(xué)內(nèi)容中傳統(tǒng)機(jī)械式結(jié)構(gòu)仍占很大比例，教學(xué)方法和教學(xué)資源仍顯落后，導(dǎo)致過時(shí)內(nèi)容、低效課時(shí)、“水課”占據(jù)大量課上時(shí)間[2]。只有大三大四學(xué)年才和普通機(jī)械專業(yè)有所差別，然而，大三大四這兩年大部分學(xué)生都在考研和找工作，難以有效地投入到課堂學(xué)習(xí)中。其次，專業(yè)課程設(shè)置以汽車?yán)碚摗⑵嚇?gòu)造、汽車設(shè)計(jì)等汽車類傳統(tǒng)課程為主，缺少汽車類新方向的課程，即使有，也是作為專業(yè)選修課存在，學(xué)生對其重視程度不高。有些學(xué)校開設(shè)新方向課程，但是內(nèi)容換湯不換藥，對學(xué)生開闊視野、了解學(xué)科發(fā)展前沿、豐富汽車類通識類知識幫助不夠。此外，缺少學(xué)科前沿之類的課程或講座，無法幫助學(xué)生了解本專業(yè)前沿發(fā)展趨勢，更新學(xué)生的學(xué)習(xí)方向。

（二）? 期末考核和評優(yōu)存在的問題

對于期末考核，大多數(shù)課程僅是期末一張?jiān)嚲砘蛘咂綍r(shí)考勤加上期末考試按照一定比例算成績，學(xué)生完全可以靠考前突擊達(dá)到及格或者較好的成績，不能良好地評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)情況。并且對于保送研究生、評優(yōu)評先和評獎(jiǎng)學(xué)金等評優(yōu)評先體系，大多數(shù)都沒有將選修課放入其中，造成學(xué)生不重視，進(jìn)而引起老師上課時(shí)認(rèn)真聽講的學(xué)生人數(shù)甚少、甚至不去教室上課的情況[3]。有的學(xué)校將選修放入成績評價(jià)體系中，學(xué)生選的時(shí)候就會(huì)根據(jù)學(xué)長學(xué)姐的建議選課，即誰給的分高就選誰的課，難以根據(jù)自己的實(shí)際興趣來選取，造成課程資源浪費(fèi)和低效課堂，無法達(dá)到選修課開闊視野的教育目的。

（三）? 課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)存在的問題

當(dāng)前課程設(shè)計(jì)模式是老師給學(xué)生指定題目，理論學(xué)習(xí)與實(shí)際課程設(shè)計(jì)關(guān)系較弱，課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容與實(shí)際設(shè)計(jì)相差較大，需要老師引導(dǎo)著去做設(shè)計(jì)。選題一般都是變速器之類的較為傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，沒有新方向相關(guān)的內(nèi)容，內(nèi)容老套，學(xué)生對其興趣不大，即使認(rèn)真獨(dú)立完成，也沒有很大的成就感。因?yàn)閮?nèi)容過于傳統(tǒng)，部分學(xué)生會(huì)選擇借助互聯(lián)網(wǎng)的力量完成課程設(shè)計(jì)。國內(nèi)大多數(shù)高校都是以理論教學(xué)為主，學(xué)生較難接觸到實(shí)物，因此做設(shè)計(jì)時(shí)僅憑自己學(xué)到的理論知識加上自己適當(dāng)?shù)南胂?。畢業(yè)設(shè)計(jì)選題相對課程設(shè)計(jì)來說更為豐富，但是通病都是學(xué)生大多數(shù)都是擅長考試，因?yàn)槿鄙賹?shí)習(xí)和瀏覽足夠的實(shí)物彌補(bǔ)課堂理論學(xué)不到的知識，所以對設(shè)計(jì)的需求不明確，結(jié)果不清晰，大多是比葫蘆畫瓢，不能深究其原理與設(shè)計(jì)的合理性。其次，部分老師的指導(dǎo)意義不大，不能因材施教，導(dǎo)致部分學(xué)生僅僅是為了完成設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)。

（四）? 實(shí)驗(yàn)存在的問題

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室目前開放時(shí)間有限，實(shí)驗(yàn)室管理員與學(xué)生直接接觸較少，一般是任課教師聯(lián)系實(shí)驗(yàn)室管理員，讓實(shí)驗(yàn)室管理員與班長協(xié)商班級做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間。班級數(shù)也較多，實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限，不能充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)設(shè)備的作用，其次實(shí)驗(yàn)集中在一段時(shí)間，因人數(shù)較多，實(shí)驗(yàn)混亂，實(shí)驗(yàn)效果差。當(dāng)集中學(xué)習(xí)時(shí)間過去，學(xué)生想要去再次學(xué)習(xí)的時(shí)候，找不到實(shí)驗(yàn)室管理員，或者去實(shí)驗(yàn)室手續(xù)較為麻煩，大部分學(xué)生選擇放棄去實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)。其次，實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，儀器與課程不配套，相關(guān)實(shí)驗(yàn)難以展開，實(shí)驗(yàn)老師的技術(shù)不高，對學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)問題不能有效的回答也是一部分學(xué)生不選擇課后去實(shí)驗(yàn)室重新學(xué)習(xí)的原因[4]。

（五）? 實(shí)習(xí)和就業(yè)存在的問題

目前高校實(shí)習(xí)方式為學(xué)校統(tǒng)一組織，在大三和大四學(xué)年進(jìn)行集中實(shí)習(xí)與參觀，缺少個(gè)性化培養(yǎng)，并且大三大四學(xué)年學(xué)生課業(yè)繁重，不少人還有考研與就業(yè)的考慮，不能全身心投入到實(shí)習(xí)中，甚至抗拒外出實(shí)習(xí)。至于就業(yè)，大多數(shù)學(xué)校沒有提供良好的就業(yè)咨詢渠道，是通過企業(yè)進(jìn)入高校開宣講會(huì)的方式來讓學(xué)生就業(yè)，沒有關(guān)于相關(guān)崗位的介紹，學(xué)生對就業(yè)崗位所需技能不明確，對未來發(fā)展方向不清晰。

二? 新工科背景下改革的目標(biāo)

在新工科建設(shè)背景下，學(xué)校的培養(yǎng)計(jì)劃應(yīng)緊跟國家戰(zhàn)略與汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，打破學(xué)科壁壘，采用機(jī)、電與計(jì)算機(jī)交叉的方式構(gòu)建復(fù)合人才培養(yǎng)體系，創(chuàng)立本科導(dǎo)師制，由導(dǎo)師負(fù)責(zé)學(xué)生的前沿知識拓展，負(fù)責(zé)解答學(xué)生人生規(guī)劃疑惑，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿全過程，培養(yǎng)出技術(shù)過硬、綜合能力高、目光長遠(yuǎn)的畢業(yè)生，為汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級注入新的中堅(jiān)力量。

三? 新工科背景下改革的方法

（一）? 積極開設(shè)學(xué)科前沿和交叉類課程

為適應(yīng)汽車“新四化”的發(fā)展動(dòng)態(tài)，可以在專業(yè)選修課模塊中開設(shè)一些新興交叉學(xué)科的課程，并聘請汽車工程學(xué)院（以下簡稱“本學(xué)院”）相關(guān)教師及其他相關(guān)學(xué)院相同或相近研究方向教師進(jìn)行授課，如：智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)概論、新能源汽車技術(shù)、控制與PLC[5]等課程，打破本學(xué)院教師只在本學(xué)院上課的慣例，在學(xué)生系統(tǒng)的掌握了知識結(jié)構(gòu)后，滿足其個(gè)性化發(fā)展，提高主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣和積極性[6]。其次，因?yàn)槠囶I(lǐng)域有較強(qiáng)的工程實(shí)踐性，包含許多學(xué)科交叉項(xiàng)目，需要開設(shè)一些基礎(chǔ)交叉課程來滿足這些需求，例如二維、三維繪圖和一些簡單的程序算法入門。具體如圖1所示。

（二）? 重構(gòu)評價(jià)體系

現(xiàn)在的教學(xué)體系多重視學(xué)分，忽略了綜合評價(jià)，多數(shù)采用體測+成績的方式進(jìn)行評價(jià)，而課程成績卻較為單一。因?yàn)楣こ填悓I(yè)比較依賴實(shí)踐，可以構(gòu)建以實(shí)踐和理論教學(xué)結(jié)合的新體系，構(gòu)建由課堂學(xué)習(xí)到學(xué)校實(shí)驗(yàn)室再到企業(yè)實(shí)習(xí)的逐步遞進(jìn)的三級實(shí)踐教學(xué)體系，依托校企合作，讓學(xué)生深入企業(yè)一線，了解基本的車間運(yùn)行常識和設(shè)備操作規(guī)范，通過理論與實(shí)踐結(jié)合，加深課堂學(xué)習(xí)的理論。其次，在學(xué)校理論教學(xué)采用小組合作，細(xì)化小組成員分?jǐn)?shù)，避免因?yàn)樾〗M合作導(dǎo)致部分成員渾水摸魚獲得較好的小組成績。可分為課前預(yù)習(xí)、方案設(shè)計(jì)與討論、課堂實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和團(tuán)隊(duì)合作成績幾部分并設(shè)置合適的比例[7]，具體如圖2所示。

（三）? 課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)改良

目前的課程設(shè)計(jì)大多是連續(xù)多年都一樣或者類似，有較嚴(yán)重的模板計(jì)算，計(jì)算過程為簡單的重復(fù)作業(yè)，學(xué)生興趣不濃厚，可以將其與編程結(jié)合或者與實(shí)驗(yàn)結(jié)合，既夯實(shí)了理論知識與動(dòng)手能力，也鍛煉了學(xué)生的編程能力，有利于學(xué)生的全面發(fā)展。當(dāng)?shù)贸隽撕线m的結(jié)果，采用計(jì)算機(jī)繪圖做出要求的成品，鍛煉了繪圖基本功。畢業(yè)設(shè)計(jì)大多是在大四下學(xué)期，而到這段時(shí)間之前，學(xué)生重心并不在此，一般是到4月中旬才開始集中做，畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師對學(xué)生的指導(dǎo)也有限，可以采取相同類型的題目之間同學(xué)的合作，培養(yǎng)不同團(tuán)隊(duì)的合作能力以及辨別能力。同時(shí)，充分利用學(xué)校資源，將學(xué)生送入企業(yè)學(xué)校車隊(duì)，以及合作單位深入學(xué)習(xí)一段時(shí)間，充分了解自己所做的課題，也能更好地理解所做課題的實(shí)際意義[8]。

（四）? 開設(shè)實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)及采用現(xiàn)代化工具輔助教學(xué)

目前傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室面臨的情況是學(xué)生不知道什么時(shí)候?qū)嶒?yàn)室開門，而負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的老師總是抱怨沒有學(xué)生愿意來參觀學(xué)習(xí)。通過開設(shè)實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)，可以幫助教師明確什么時(shí)間段有多少人來以及來的學(xué)生的意圖，同時(shí)給學(xué)生提供了便捷的通道，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)之余可以合理安排自己的時(shí)間去實(shí)驗(yàn)室，也可以防止學(xué)生故意破壞實(shí)驗(yàn)室的可能，如發(fā)現(xiàn)此種行為，通過預(yù)約系統(tǒng)警告甚至拉黑該學(xué)生，限制或禁止使用實(shí)驗(yàn)室，如圖 3所示。其次，采購足夠的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可以和別的相關(guān)學(xué)院共享實(shí)驗(yàn)設(shè)備，防止因?yàn)椴少徳O(shè)備較多引起的實(shí)驗(yàn)設(shè)備空置。采用傳統(tǒng)與現(xiàn)代科技的結(jié)合，例如AR技術(shù)，將汽車的每部分系統(tǒng)及零件都做成AR動(dòng)畫，學(xué)生使用手機(jī)連接校園網(wǎng)掃一掃便能實(shí)時(shí)觀看，同時(shí)設(shè)置彈幕功能，讓每個(gè)人都可以發(fā)自己的彈幕，讓所有老師及學(xué)生的交流不受時(shí)間的限制，同時(shí)實(shí)驗(yàn)室管理員可以精選問題較多以及回答較為經(jīng)典的彈幕，優(yōu)先展示。

（五）? 倡導(dǎo)并鼓勵(lì)學(xué)生參與各類比賽

大學(xué)除了本專業(yè)的理論學(xué)習(xí)，各類競賽也同樣重要。充分利用校級平臺(tái)賽車隊(duì)和校園媒體平臺(tái)，給學(xué)生及時(shí)傳遞各類比賽的信息和提供參加各類比賽的機(jī)會(huì)，既鍛煉動(dòng)手能力，也是對課堂學(xué)習(xí)的一種及時(shí)補(bǔ)充，幫助鞏固知識和提高實(shí)際動(dòng)手能力。鼓勵(lì)學(xué)生參加全國科技競賽，例如全國大學(xué)生智能汽車競賽（圖4）、三大賽（中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽），這些比賽不僅僅對于學(xué)院和學(xué)校的科技創(chuàng)新協(xié)會(huì)和其他社團(tuán)開放，更多的是鼓勵(lì)所有學(xué)生參與，讓學(xué)生充分利用學(xué)校的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。同時(shí)提供優(yōu)秀的指導(dǎo)老師，讓競賽不再是學(xué)生自己孤立學(xué)，由教師啟發(fā)學(xué)生的思考能力，由比賽和實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，形成“參與-努力-獲獎(jiǎng)-自信”的正向反饋，讓學(xué)生越來越喜歡參加競賽，喜歡同臺(tái)競技的感覺。學(xué)生得獎(jiǎng)，也是學(xué)院和學(xué)校的榮譽(yù)，利于提升學(xué)校的綜合能力[9]。

（六）? 提供優(yōu)質(zhì)實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)與創(chuàng)業(yè)就業(yè)指導(dǎo)

目前高校本科生實(shí)習(xí)大多數(shù)是由學(xué)校統(tǒng)一提供，時(shí)間也較為集中，多數(shù)是為了湊學(xué)分而去，缺乏主觀能動(dòng)性，學(xué)校應(yīng)提供一些公司及其相關(guān)性強(qiáng)的崗位。適當(dāng)?shù)膶?shí)習(xí)介紹以及安排合適的時(shí)間，讓學(xué)生不再因?yàn)槲粗謶?，也不因?yàn)闀r(shí)間沖突而不愿前往，讓他們明白實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，讓他們懂得實(shí)習(xí)是對自己所學(xué)知識的一種綜合訓(xùn)練，也是對自己能力的充分培養(yǎng)，同時(shí)允許學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際能力去不同的企業(yè)實(shí)習(xí)，避免實(shí)習(xí)流程化與公司需求和個(gè)人能力不匹配導(dǎo)致的問題。其次，汽車產(chǎn)業(yè)是一個(gè)涵蓋范圍巨大的產(chǎn)業(yè)，其上下游擁有無數(shù)的產(chǎn)業(yè)，可以鼓勵(lì)學(xué)生針對緊缺產(chǎn)業(yè)進(jìn)行創(chuàng)業(yè)，搶占先機(jī)，完善汽車供應(yīng)鏈。這就要求高校有一批能力過硬的教師去指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)業(yè)，對學(xué)生就業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和能力，提高創(chuàng)業(yè)意愿。

四? 結(jié)束語

為了解決汽車“新四化”下人才培養(yǎng)不足的問題，本文對目前車輛工程培養(yǎng)體系存在的問題進(jìn)行了簡明扼要的分析，從目前可能存在的問題，到改革的目標(biāo)和方法等幾個(gè)維度進(jìn)行了闡述。借助“十四五”時(shí)期汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的東風(fēng)，在新工科背景下推進(jìn)專業(yè)知識的扎實(shí)培養(yǎng)與交叉型人才的復(fù)合培養(yǎng)，促進(jìn)創(chuàng)新能力的提高，培養(yǎng)大局意識與全局觀。通過改革充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主體責(zé)任感、強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐與操作技能、提高學(xué)生分析問題解決問題的能力，培養(yǎng)面向未來高速發(fā)展的汽車行業(yè)的復(fù)合型人才[10]。

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基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金“纖維-鋁合金層板復(fù)雜深腔構(gòu)件應(yīng)力增塑成形與界面增強(qiáng)機(jī)制研究”（52175360）;中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)“青年人才托舉工程”（2021QNRC001）;武漢理工大學(xué)本科“課程思政”示范項(xiàng)目（2021—2022學(xué)年第一學(xué)期）（82，97）;武漢理工大學(xué) 2022—2023學(xué)年研究生“課程思政”示范課程項(xiàng)目（16）;2021年武漢理工大學(xué)研究生課程資源庫建設(shè)項(xiàng)目（05）

第一作者簡介：陳一哲（1990-），男，漢族，山東泰安人，工學(xué)博士，副教授，博士研究生導(dǎo)師。研究方向?yàn)槠囕p量化技術(shù)。

*通信作者：王輝（1984-），男，漢族，湖北武漢人，工學(xué)博士，副教授，博士研究生導(dǎo)師。研究方向?yàn)槠囕p量化技術(shù)。