新工科背景下的車輛工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系改革與探索

摘 要：面向新時(shí)代對(duì)高等教育發(fā)展的新要求以及產(chǎn)業(yè)變革對(duì)交叉復(fù)合型卓越工程科技人才的大量需求，本文以車輛工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系為研究對(duì)象，貫徹實(shí)踐為先，創(chuàng)新為重的教學(xué)理念，通過優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)方案、實(shí)施競(jìng)教融通的教學(xué)模式、深化產(chǎn)教融合等手段開展改革，旨在探索提升學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的實(shí)踐課程設(shè)置和能力培養(yǎng)模式，構(gòu)建系統(tǒng)性、綜合性的實(shí)踐教學(xué)體系。

關(guān)鍵詞：新工科 車輛工程 實(shí)踐教學(xué) 競(jìng)教融通 產(chǎn)教融合

1 緒論

2017年2月20日，教育部發(fā)布《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》。新工科建設(shè)一方面針對(duì)新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)建新專業(yè)，另一方面也包括對(duì)傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級(jí)改造。新工科建設(shè)旨在培養(yǎng)造就一批具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、跨界整合能力、高素質(zhì)的各類交叉復(fù)合型卓越工程科技人才，要求堅(jiān)持問題導(dǎo)向，加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

車輛工程是以道路車輛、軌道車輛和軍用車輛等運(yùn)載工具為研究對(duì)象的交叉應(yīng)用型學(xué)科。目前，受“電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化”（“四化”）為代表的新一輪科技革命驅(qū)動(dòng)，車輛工程專業(yè)知識(shí)體系的交叉廣度和融合深度迅速擴(kuò)展，支撐國(guó)家戰(zhàn)略實(shí)施的地位和價(jià)值進(jìn)一步提升，顯示出多學(xué)科“深融合、強(qiáng)交叉”的突出特點(diǎn)[1-2]。在新工科的建立理念下，面向車輛領(lǐng)域“四化”發(fā)展方向?qū)鹘y(tǒng)的車輛工程專業(yè)升級(jí)改造，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，探索與新工科建設(shè)相適應(yīng)的車輛工程專業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)方案是亟須解決的問題。實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重要環(huán)節(jié)，而車輛工程專業(yè)也是實(shí)踐性極強(qiáng)的工科專業(yè)，實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量將直接影響到專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量[3]。

2 車輛工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題

2.1 實(shí)踐課程體系缺乏系統(tǒng)化、模塊化的頂層設(shè)計(jì)

車輛工程專業(yè)實(shí)踐課程體系主要分為基礎(chǔ)實(shí)習(xí)、課程實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐四個(gè)層次。課程實(shí)驗(yàn)包括兩個(gè)方面：融合在課程內(nèi)的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，以及單獨(dú)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程，用以支撐工程基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)核心課程。專業(yè)實(shí)習(xí)包括綜合性的課程設(shè)計(jì)、金工實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)。創(chuàng)新實(shí)踐側(cè)重于通過社會(huì)實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文等進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論解決復(fù)雜工程問題的能力與創(chuàng)新意識(shí)。車輛工程專業(yè)核心課程包括：“發(fā)動(dòng)機(jī)原理”“汽車構(gòu)造”“汽車?yán)碚摗薄捌囋O(shè)計(jì)”“汽車試驗(yàn)學(xué)”“汽車電子與電氣技術(shù)”。這六門核心課程彼此之間具有緊密的聯(lián)系，是學(xué)生前三年修習(xí)的基礎(chǔ)理論課程和實(shí)際工程應(yīng)用嫁接的橋梁，更是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的重點(diǎn)支撐課程。然而，為專業(yè)核心課程配套的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)和內(nèi)容分散，缺少與專業(yè)實(shí)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐的有效銜接，使得專業(yè)實(shí)踐培養(yǎng)體系不夠完善，缺少系統(tǒng)化、模塊化的頂層規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

2.2 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際問題聯(lián)系不足

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容比較重視對(duì)基本操作及應(yīng)用的訓(xùn)練，但缺乏對(duì)學(xué)生分析、解決問題能力的培養(yǎng)；比較重視了解、學(xué)習(xí)、分析傳統(tǒng)工藝過程，但缺乏將新工藝、新技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)融合。以車輛工程專業(yè)課堂理論教學(xué)及其驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的傳統(tǒng)教學(xué)形式，未能讓學(xué)生充分體驗(yàn)到學(xué)以致用的樂趣；核心課程分散的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)使得動(dòng)手實(shí)踐淺嘗輒止，過程中缺乏整體性與連貫性，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃，創(chuàng)新意識(shí)不強(qiáng)等問題。此外，實(shí)踐教學(xué)中對(duì)于學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、溝通能力、自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)也相對(duì)不足，亟須增設(shè)有利于大學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)自主創(chuàng)新的環(huán)節(jié)。

2.3 專業(yè)實(shí)習(xí)中產(chǎn)學(xué)研合作待深入

傳統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)通常是基于專業(yè)實(shí)習(xí)隊(duì)的形式進(jìn)行，采用現(xiàn)場(chǎng)講解、實(shí)地考察、小組討論、信息搜集和實(shí)習(xí)報(bào)告撰寫等多種教學(xué)手段，目的是讓學(xué)生全面掌握汽車及零部件的生產(chǎn)技術(shù)和流程，同時(shí)加強(qiáng)他們?cè)谲囕v設(shè)計(jì)/開發(fā)和科研方面的實(shí)踐創(chuàng)新能力。然而，在原先的實(shí)習(xí)模式下學(xué)生的收獲有限，無法有效地將課堂所學(xué)理論與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。在求職階段，這段實(shí)習(xí)經(jīng)歷無法全面展現(xiàn)學(xué)生的綜合能力。以“參觀學(xué)習(xí)為主，輔以簡(jiǎn)單實(shí)操”的方式已無法充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力；以參觀體驗(yàn)為基礎(chǔ)的實(shí)習(xí)報(bào)告和答辯考核，也不能全面評(píng)估學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)的表現(xiàn)。由于校企合作不夠深入，企業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的參與度不高，以及校內(nèi)外資源整合不力，這些問題都可能導(dǎo)致人才培養(yǎng)的手段缺乏針對(duì)性，過程缺乏連貫性。因此，迫切需要對(duì)實(shí)習(xí)模式進(jìn)行改革與創(chuàng)新，以便更好地提升學(xué)生的實(shí)踐技能和創(chuàng)新思維，滿足社會(huì)和行業(yè)發(fā)展對(duì)高素質(zhì)人才的需求。

3 解決問題的具體措施與成效

針對(duì)上述問題，北京科技大學(xué)車輛工程專業(yè)從實(shí)踐課程體系、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、生產(chǎn)實(shí)習(xí)模式三方面著手，提升對(duì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。對(duì)車輛工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)方案進(jìn)行升級(jí)，建立系統(tǒng)性的實(shí)踐教學(xué)體系；對(duì)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)課程進(jìn)行優(yōu)化，依托科技競(jìng)賽平臺(tái)打造綜合實(shí)驗(yàn)課程；對(duì)專業(yè)的實(shí)習(xí)模式和評(píng)價(jià)方式進(jìn)行改革，深化產(chǎn)學(xué)研合作，實(shí)現(xiàn)校企協(xié)同的人才培養(yǎng)。

3.1 優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)方案，設(shè)計(jì)系統(tǒng)性、綜合性的實(shí)踐教學(xué)體系

車輛工程專業(yè)在新版的培養(yǎng)方案（圖1）中提高了實(shí)踐類課程比例，從頂層設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)體系。取消了專業(yè)核心課程中配套的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，開設(shè)“車輛綜合實(shí)驗(yàn)A、B”“檢測(cè)與控制實(shí)驗(yàn)”等課程，實(shí)現(xiàn)專業(yè)核心課程的系統(tǒng)性實(shí)踐教學(xué)。打通專業(yè)核心課程、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)；從專業(yè)畢業(yè)要求的框架和體系出發(fā)，明確綜合實(shí)踐課程支撐的畢業(yè)要求內(nèi)涵觀測(cè)點(diǎn)；依據(jù)教學(xué)規(guī)律進(jìn)行分解，進(jìn)一步將課程目標(biāo)層層劃撥到各個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，形成層次分明、聯(lián)系緊密而又相對(duì)獨(dú)立的綜合性體系。

在培養(yǎng)方案升級(jí)之前，畢業(yè)要求4研究中“能夠針對(duì)車輛系統(tǒng)的基本性能，建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并分析其結(jié)果”這一內(nèi)涵觀測(cè)點(diǎn)由“發(fā)動(dòng)機(jī)原理”“汽車?yán)碚摗薄捌囋囼?yàn)學(xué)”等多門專業(yè)核心課程支撐，然而每門課程僅在有限的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)中實(shí)現(xiàn)相關(guān)能力的培養(yǎng)，教學(xué)過程難以聚焦。在升級(jí)實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)方案后，這一觀測(cè)點(diǎn)由“車輛綜合實(shí)驗(yàn)A、B”以及“檢測(cè)與控制實(shí)驗(yàn)”支撐，有利于系統(tǒng)性地開展教學(xué)和考核。

3.2 依托科技競(jìng)賽平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，實(shí)施競(jìng)教融通的實(shí)踐教學(xué)模式

面向交叉復(fù)合型卓越工程科技人才的培養(yǎng)目標(biāo)，北京科技大學(xué)車輛工程專業(yè)依托科技競(jìng)賽的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，在實(shí)踐教學(xué)中實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的交叉融合，將計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、人工智能等學(xué)科知識(shí)融入實(shí)踐教學(xué)中，提升學(xué)生的跨界整合能力。北京科技大學(xué)智能車隊(duì)在長(zhǎng)達(dá)18年的競(jìng)賽積累中，構(gòu)建了一個(gè)環(huán)境開放、管理標(biāo)準(zhǔn)、資源豐富的創(chuàng)新競(jìng)賽實(shí)踐平臺(tái)，2017年被評(píng)為大學(xué)生“小平科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”。智能車競(jìng)賽的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)已成功用于服務(wù)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，在團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)方面形成了豐富的經(jīng)驗(yàn)和成果[4]。

專業(yè)基于智能車競(jìng)賽平臺(tái)，開發(fā)了綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，可用于“汽車?yán)碚摗薄ⅰ捌囋囼?yàn)學(xué)”等多門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時(shí)銜接了智能車校內(nèi)賽的選拔。學(xué)生可自由組隊(duì)，基于綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ烷_展汽車平順性、操縱穩(wěn)定性等測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)合了機(jī)械設(shè)計(jì)、電控硬件、傳感器技術(shù)和系統(tǒng)參數(shù)調(diào)試等內(nèi)容，學(xué)生可以在模型上改變軸荷分配、懸架參數(shù)、前輪定位參數(shù)等，探究不同的質(zhì)量參數(shù)和部件設(shè)計(jì)對(duì)于車輛性能的影響。通過增加激光雷達(dá)和攝像頭等傳感器，可進(jìn)一步在模型上開展智能駕駛的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

綜合實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)過程（圖2）中，教師全程跟蹤指導(dǎo)，定期檢查項(xiàng)目進(jìn)度，為學(xué)生提供必要的幫助和支持。教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，培養(yǎng)協(xié)作和溝通能力，同時(shí)促進(jìn)不同學(xué)科間的知識(shí)交流和融合。通過實(shí)施“學(xué)、練、賽”一體化的實(shí)踐教學(xué)策略，將實(shí)踐能力培養(yǎng)的經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于車輛工程專業(yè)的綜合實(shí)踐教學(xué)，以科技競(jìng)賽為專業(yè)培養(yǎng)賦能。

3.3 深化產(chǎn)教融合，創(chuàng)新生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)模式

對(duì)外加強(qiáng)聯(lián)合、深耕外緣、拓展空間，深化產(chǎn)教融合。創(chuàng)新企業(yè)“定崗實(shí)習(xí)”模式，聯(lián)合小鵬汽車、上汽通用五菱等知名企業(yè)實(shí)施“一人一崗”的名企實(shí)習(xí)計(jì)劃，將企業(yè)的用人需求和教學(xué)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合（圖3）。為優(yōu)質(zhì)企業(yè)提供提前培養(yǎng)、篩選、試用人才的基礎(chǔ)平臺(tái)[5]。

在創(chuàng)新的定崗實(shí)習(xí)模式中，形成了“企業(yè)導(dǎo)師+專業(yè)導(dǎo)師”的雙師實(shí)習(xí)指導(dǎo)和評(píng)價(jià)模式，由企業(yè)的科研或工程技術(shù)人員和校內(nèi)導(dǎo)師共同指導(dǎo)，依托創(chuàng)新型企業(yè)和專業(yè)的優(yōu)勢(shì)資源，構(gòu)建校企聯(lián)合導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)，形成了一套把以課堂傳授知識(shí)為主的學(xué)校教育與直接獲取實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為主的生產(chǎn)、科研實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的教學(xué)模式。針對(duì)學(xué)生的不同能力層面的培養(yǎng)和考核，明確企業(yè)導(dǎo)師和專業(yè)導(dǎo)師的教學(xué)分工，在定崗實(shí)習(xí)過程中探索了形成性評(píng)價(jià)方法。而且，在實(shí)習(xí)過程中學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、溝通能力、職業(yè)道德和行業(yè)規(guī)范得到切實(shí)的培養(yǎng)。

專業(yè)探索了“生產(chǎn)實(shí)習(xí)+畢業(yè)設(shè)計(jì)”連貫式的實(shí)踐教學(xué)。在定崗實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上，與實(shí)習(xí)企業(yè)合作完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)連貫式的實(shí)踐教學(xué)，提升學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。以上汽通用五菱的定崗實(shí)習(xí)為例，企業(yè)導(dǎo)師在實(shí)習(xí)之初設(shè)定了“智能駕駛”和“智能機(jī)器人”兩大課題方向，每個(gè)方向共分為若干小組，實(shí)習(xí)過程中設(shè)置多個(gè)節(jié)點(diǎn)匯報(bào)，實(shí)習(xí)結(jié)束前各小組做課題研究匯報(bào)，并由企業(yè)導(dǎo)師和專業(yè)導(dǎo)師共同投票，最終評(píng)選出“優(yōu)秀課題小組”。學(xué)生可基于課題方向，在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段進(jìn)一步開展深入研究，解決企業(yè)痛點(diǎn)問題。

3.4 改革取得的成效

北京科技大學(xué)車輛工程專業(yè)新版培養(yǎng)方案中，實(shí)踐學(xué)時(shí)比例由20%提升至24%。依托科技競(jìng)賽的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生一貫制的綜合創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)。開展多階段創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，形成了以專業(yè)知識(shí)應(yīng)用項(xiàng)目為基礎(chǔ)、以多學(xué)科知識(shí)交叉大賽為延伸的綜合實(shí)踐教學(xué)方案，激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐主動(dòng)性，培育學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通、提升解決復(fù)雜工程問題的能力。近三年，北京科技大學(xué)車輛工程專業(yè)學(xué)生參與智能車等競(jìng)賽獲全國(guó)獎(jiǎng)項(xiàng)17次，省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)19次。開展企業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題40人次/年，優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)參與“恒星杯”和“精雕杯”畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽（圖4）獲獎(jiǎng)10余項(xiàng)；2021參與廣州小鵬汽車生產(chǎn)實(shí)習(xí)，共計(jì)50人次，2022、2023參與上汽通用五菱汽車生產(chǎn)實(shí)習(xí)共計(jì)120人次，崗位涵蓋生產(chǎn)工藝和技術(shù)研發(fā)等。通過綜合性、探索性和實(shí)踐性很強(qiáng)的教學(xué)活動(dòng)，提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，全面提高專業(yè)人才素質(zhì)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著新工科建設(shè)的深入推進(jìn)和工程教育認(rèn)證的持續(xù)深化，對(duì)車輛工程專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了更高要求。北京科技大學(xué)車輛工程專業(yè)將“專業(yè)特色”與“創(chuàng)新實(shí)踐”深度融合，以新工科建設(shè)理念為指導(dǎo)，廣泛開放資源、拓展時(shí)空、豐富內(nèi)涵，為提升學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力創(chuàng)建了全過程、全方位的學(xué)習(xí)平臺(tái)和資源。在課程形式上，充分體現(xiàn)了實(shí)踐教學(xué)與課堂教學(xué)和工程實(shí)踐的緊密銜接，改革和探索了車輛工程專業(yè)新工科建設(shè)實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)模式，為其他院校的實(shí)踐教學(xué)改革提供參考。

基金項(xiàng)目：北京科技大學(xué)本科教育教學(xué)改革項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：JG2021M16，JG2019M16；北京科技大學(xué)青年教學(xué)骨干人才項(xiàng)目；項(xiàng)目編號(hào)：JXGG202404；北京高等教育本科教學(xué)改革創(chuàng)新項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：202110008002。

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