項目驅動與O2O融合構建車輛工程專業課程教學體系

李昊

[ 摘 要 ] 將項目式教學模式與線上線下教學模式相結合，按照整體性原則構建教師引導下學生自主獲取知識的車輛工程專業課程教學體系，將課程項目的能力目標通過課堂教學、線上學習和實踐教學三個階段完成，并完成相應的評價體系設置，提升教學質量，增強教學效果。項目式教學與O2O教學模式的融合，為學生提供更多的實踐學習課時，解決了課時不足的問題。同時，線上教學資源可以為實踐教學提供非固定、動態和具有良好交互性的虛擬仿真資源，加強了學生對專業知識的掌握。

[ 關鍵詞 ] 車輛工程；項目驅動；O2O；教學體系；融合

[ 中圖分類號 ] G642.4 [ 文獻標識碼 ] A [ 文章編號 ] 1005-4634（2018）04-0065-05

0 引言

汽車屬于復雜的機電產品。汽車的設計和制造涉及機械電子、能源化工、信息科學等多個學科，具有鮮明的多學科交叉融合特點。《中國汽車工業發展年度報告（2016）》[ 1 ]指出中國在全球汽車制造業的市場份額已經達到了28%，并成為了世界汽車制造大國。國家信息中心分析并指出，汽車產業與相關產業就業關系的比例為1：7，也就是說汽車工業中每增加一個就業崗位，就會帶動相關行業增加7個就業崗位，為汽車人才的培養提出了具體的需求。

隨著汽車產業的高速發展，汽車技術也在飛速地變革。新能源汽車、電動汽車、智能汽車已由最初的概念設計逐步成為了現實。2016年，中國新能源汽車產銷量已居世界第一位，特別是純電動汽車的產銷量分別達到41.7萬輛和40.9萬輛。汽車已經由最初單純地依靠內燃機驅動，轉向混合動力驅動或純電力驅動形式。中國汽車工程學會2016年10月發布的《節能與新能源汽車技術路線圖》[ 2 ]顯示，我國新能源汽車在“十三五”期間，年增長率達到了90.5%。在汽車制造材料發展的方面，以塑代鋼、輕型蜂窩材料、合金材料、3D打印等新材料新工藝成為了汽車制造材料發展的新趨勢。隨著德國“工業4.0”、中國制造2025和“互聯網+”概念的提出，大數據、云計算和移動互聯的迅速發展，汽車在智能化、網聯化發展方面進展迅速，融合先進傳感設備和控制執行設備的新型“車路感知智能網聯汽車”成為新一代汽車。

以上汽車工業的發展趨勢對車輛工程人才培養在模式和方法上提出了新要求，車輛工程領域人才的培養要符合這些趨勢和變革。作為機械工程學科下屬的二級學科，車輛工程專業要培養具備車輛工程領域設計理論、制造技能及應用能力的專門人才，是典型的工程型專業。中國工程教育認證協會最新推出的《工程認證標準（2017版）》，對車輛工程學生提出了12條畢業能力指標，這些能力指標需要通過課堂教學、討論課、實驗和實踐教學來完成。認證標準特別強調了學生要在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊以及負責人角色，同時還要求畢業生能夠針對復雜工程問題設計解決方案。汽車工業的特點要求高校培養的車輛工程技術人才需具備多學科的視野和不斷創新的能力。多學科交叉或跨學科開展科學研究以及協同創新的思想目前被越來越多的教育實踐者所接受，多學科的交叉融合更加適合車輛工程專業人才的培養。

近些年，我國車輛工程專業教育一直致力于課程教學改革工作中，在課程教學中采用了項目驅動、以賽促學、雙語教學等新的教學模式。但總體而言，車輛工程專業的教學還是以傳統的先課堂教學后社會實踐教學的單項教學模式為主。課程理論知識學習枯燥乏味時，對學生的吸引力會嚴重不足。因此，車輛工程專業課程教學方式與方法亟待改革。本文以燕山大學車輛工程專業為例，剖析在課程教學中存在的問題，嘗試提出對現有課程教學進行改革的建議，對車輛工程專業課程教學體系改革進行有益的探索，為地方院校車輛工程專業課程教學提供借鑒和參考。

1 項目驅動的教學體系

1.1 培養目標分析

工程教育專業認證對畢業生應獲得的知識與能力給出了12條標準，包括工程知識、問題分析、設計（開發）解決方案、研究、使用現代工具、工程與社會、環境與可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理和終身學習。根據畢業標準，燕山大學車輛工程專業的培養目標為：具備車輛工程學科基礎理論、專業知識和基本技能，具有查找與閱讀國內外科技文獻，并能結合所學知識分析車輛工程領域復雜工程問題的能力，能夠選擇和使用先進分析和實驗手段研究車輛工程領域復雜工程問題，能夠獨立設計復雜工程問題的解決方案，具有一定的創新意識，并能在設計中綜合考慮責任、安全、環境、文化、經濟等因素，具有人文社會科學素養、社會責任感、團隊合作精神、溝通能力以及組織管理能力，能與時俱進自主學習，能夠在車輛工程領域中，在汽車設計、制造、及試驗等方面成為骨干力量的高級專門技術人才。畢業生畢業5年后，預期具備：（1）具備高尚的職業道德和科學素養；（2）能夠系統地運用專業知識解決車輛工程領域的復雜問題；（3）能夠具備終身學習的能力；（4）具有多學科背景下的團隊工作能力；（5）具有一定的國際交流、合作和服務能力；（6）能夠在車輛工程或相關領域中從事科學研究能力。

以上的培養目標是基于工程認證的標準來制定的。從整體上來看，培養體系更關注于學生解決問題的能力，特別是關注于解決“復雜工程問題的能力”。因此，研究要從“復雜工程問題”本身出發，來制定培養模式和培養方案。

1.2 車輛工程復雜問題的內涵

將《華盛頓協議》和《中國工程教育認證標準》所定義的“復雜工程問題”進行對照，如表1所示[ 3 ]。

由表1可見，《華盛頓協議》和《中國工程教育認證標準》所提出的復雜工程問題均涉及7個方面的內容。其中，第一個方面“知識”是必須具備的一個特征，并要同時具備第2～7個特征中的部分或全部內容。

以工程教育專業認證標準為基礎制定的培養目標，其核心是圍繞“解決車輛工程領域的復雜問題”[ 4，5 ]。車輛工程領域復雜問題是學生在畢業后從事車輛或運載工具設計、開發和制造過程中遇到的實際問題，這些問題均為“工程問題”，而非“技術問題”。也就是說，“問題”的特征并不是單一的技術復雜性，而是工程的復雜性。解決這些問題需要學生具備一定的工程能力，包含市場與競爭需求、社會因素、解決方案制定及技術開發，解決問題的過程更強調對已有技術在新方案中的復用。

按照上述對培養學生工程問題解決能力的要求，在車輛工程專業培養方案制定的過程中，學校單獨依靠單一或多門的技術課程和專業知識是無法達成培養目標的，需要針對“復雜工程問題”專門設計相應的教學環節，而且在教學環節設計的過程中，既要滿足工程問題所需的專業基礎知識，還要有針對性地設計教學項目以滿足解決工程問題過程中的各項能力需求。

1.3 項目式教學支撐能力

當前，車輛工程專業課程體系的設置更注重課內理論學習。學生由于實踐不足，教學方式仍以傳統的先課堂教學后實驗實踐為主。車輛工程專業課程體系中的實踐教學環節總學時不足30%，依據車輛工程專業的培養目標和培養要求，當前的實踐教學難以實現學生工程能力和實際解決問題的能力。自2013年始，隨著OBE理念的引入和推廣，各校車輛工程專業開始開展項目式教學，不斷地加強學生實踐能力的培養，但與畢業生的能力要求相對比，目前的項目驅動教學還需要進一步加強，這依然是車輛工程專業教學改革的重點。

根據解決“復雜工程問題”能力的要求，教學將“能力”劃分為交流與合作能力、社會意識和專業知識運用能力，利用研討式教學、課程項目（三級）、課程群項目（二級）和畢業設計（一級）來支撐這些能力，如圖1所示。

圖1所示的項目式教學，對于解決復雜問題能力的支撐貫穿整個學生培養的周期。這三個級別的項目屬于遞進的關系，對于能力的支撐是從簡單的基本技能到動手能力再到實踐創新能力，最后達到解決“復雜工程問題”的綜合能力。研討式教學或者開設討論課的目的是引導學生關注復雜工程問題，激發興趣發揮主觀能動性。各級課程項目按照分組方式進行，提高學生的參與度和團隊合作意識。

項目教學的考核和評價可采用多種手段。專業知識可以根據課程作業或者試卷考核完成；各級項目評價可以通過系統開發方案、研究報告完成；團隊意識的評價可以采用項目設計方案展示及團隊角色表現的形式。無論采用何種形式的評價手段，其重點在于考察學生在整個項目周期過程中的投入與能力提升的情況。必要時，針對綜合性強的項目，企業工程師可作為評價專家，比如畢業設計一級項目的評價。

2 O2O模式驅動復雜工程問題

項目驅動的教學模式是完成解決復雜工程問題能力培養的有效模式之一。但是，在實際的操作過程中，工程案例的設置是一個難題。用于培養學生能力的工程案例中所涵蓋的工程問題必須具備表1中的諸要素，而在實際的教學過程中，由于教師自身工程經歷的限制往往達不到要求。這就需要教師尋找大量源于工程實踐的工程案例資料，這些資料包含設計方案、實驗數據和分析報告等。O2O（online to offline）這種線上線下混合教學模式為這一問題提供了很好的解決方案。2013年，MOOC大規模進入國內，以其大規模、在線和開放共享的理念成為當今教育的一種新模式[ 4 ]。在車輛工程專業領域，清華大學的《發動機原理》、吉林大學的《汽車構造》等課程已完成在線課程建設，并應用到實際教學中?；ヂ摼W、云技術等先進的信息工具，為學生提供便捷的教學資源。O2O教學模式鼓勵學生充分利用互聯網教學平臺和各類數據資源，獲取解決復雜工程問題所需的數據、信息和文獻。隨著高等教育信息化程度的不斷提高，利用互聯網開展教學活動已成為了一種新趨勢。

2.1 教學平臺的構架

教學平臺的頂層設計是課程目標分析，依據工程教育認證的相關能力指標建立課程教學目標。以項目教學為驅動，在各個教學環節設置不同的能力目標用以達成課程教學目標。教學環節分為3個部分：課堂教學（offline）、MOOC平臺（online）、實踐教學（offline），教學平臺的整體構架如圖2所示。

課程教學目標的分析及分解可以通過教學內容分析、教材分析、學生調查等方式進行。將分解后的目標分別布置到實踐教學、線上資源教學平臺和課堂教學中去。這個環節是整個課程教學體系的最頂層，準確的課程目標分析能夠保證教學活動的高效實施，也可以為構建教學資源提供依據，合理的分析很大程度上決定了整體課程教學質量的高低。

2.2 教學環節設計

教學環節設計是整個教學體系的核心內容，也是教學活動的主體。本研究主要對上一環節細化分解后的教學目標進行實施。

1） 線上教學資源平臺構建。線上教學平臺主要以MOOC教學平臺為核心，根據線上教學目標開展資源整合工作。在線上教學活動中，學生是教學活動的主體。教師可以通過在線平臺發布教學資源，包括教學視頻、作業、課程項目資料等內容。學生根據教師線上布置的內容進行自主學習，在線與交流、在線作業等。在線上教學活動中，學生是教學活動的主體，教師更多的作用是引導學生開展自主學習。目前，能夠用于布置線上教學平臺的軟件和應用主要有雨課堂、藍墨云班課、超星學習通等智慧教學工具，其布置簡單，使用方便，無須專門的軟件編程能力就可以輕松應用。線上平臺的構架如圖3所示。

2） 線下教學平臺。線下教學平臺主要包括課堂教學、實踐（實驗）教學兩個部分。實踐教學采用項目驅動的方式進行，通過構建課程三級項目完成相應的實踐教學目標。課堂教學與線上教學相融合，面對面為學生梳理知識點，布置相關的作業任務。

影響課程教學吸引力的因素是多方面的，包括教學內容本身的特點、學生學習努力的程度、教師在課程教學過程中的綜合表現等。鑒于此，學校一方面應做好課程教學體系的頂層設計，采用虛擬仿真演示、模擬真實情境等多種有吸引力的形式展現教學內容；另一方面應加強專業教學團隊的建設，提高車輛工程專業教師的整體素養，培養一批德才兼備個性特點鮮明的專業教學骨干，在教學中注重發揮教師的個人魅力，增強課程對學生的吸引力。除此之外，教師在課程教學中可以引入智慧教學工具，讓課堂“低頭一族”主動抬頭參與教學活動。

O2O教學模式是一種能夠充分利用遠程教學優勢，共建和共享優秀課程資源，解決高校師資不足，方便學生開展自主學習的教學方法。在國外，將其描述為：采用“恰當”的技術手段，結合“良好”的學習個性，在“適合”的時空將“正確”的技能授予“適當”的人。采用這種方式構建的車輛工程專業教學模式，具有可操作性強、融合性好的特點。同時，隨著互聯網教育內容的富媒體化，學習者可利用自主時間進行學習。網絡教學信息資源共享這種方式對教學活動產生的影響是革命性的，也是現代教學改革的必經之路。

3 完善課程評價體系

根據評價目的不同，課程評價分為診斷性評價、形成性評價和總結性評價。本研究結合多種評價模式，改革單一評價方式，形成更加客觀的評價體系。評價過程包含在線平臺學習過程中的作業成績、在線測試成績、在線討論成績；線下項目成績、課堂討論成績和課堂表現成績。評價結果用以評估學生在整個課程學習過程中的學習態度、學習效果和能力目標達成情況。通過改革教學評價方式，全面客觀地對學生的學習效果做出評價。一方面，給教師提供真實的、學生掌握知識能力的信息，為教師更好地開展教學提供依據；另一方面，學生根據評價反饋意見能夠更好地改進自己的學習，從而提高教學質量教師，具體實施方案如下。

1） 線上自主學習評價。利用現有的MOOC軟件資源，結合學生線上資源的利用程度，如線上課程學習時間、線上交流討論情況、線上作業完成情況、線上項目資料利用情況給出相應的評價等級。線上作業和測試一般以客觀題為主，重點考察學生線上學習效果及學習的態度。

2） 線下學習評價。用以評價學生課程試卷考試情況、項目完成情況、實驗完成情況。其中，試卷考試以主觀題目為主，客觀題一般不超過30%。重點評價學生對理論知識的掌握情況。項目評價重點評價學生查閱資料的分析能力、方案論證能力、團隊溝通及表達能力。

4 實施情況及總結

在車輛工程專業的《創新訓練》和《發動機原理》課程中，應用O2O融合教學模式，經過一輪課程的應用取得了初步的效果。學生通過線上學習，更為深入地掌握了專業理論知識，開拓了專業視野。在實踐教學方面，學生可以充分利用互聯網資源。課程項目的相關資料如虛擬實驗課程等可以被更充分地共享，以增強網絡資源對實踐教學的支撐。

當前，社會對車輛工程專業畢業生的工程實踐能力、自主學習能力與創新能力的要求日益提高。地方本科院校車輛工程專業應加大教學改革力度，在教學模式、課程評價體系等方面進行有益的探索，充分利用好線上、線下教學資源，培養更加適合時代發展要求的車輛工程技術人才。

參考文獻

[ 1 ] 中國汽車工業協會.汽車工業藍皮書：中國汽車工業發展年度報告（ 2016）[ M ].北京：社會科學文獻出版社，2016：4.

[ 2 ] 節能與新能源汽車技術路線圖戰略咨詢委員會，中國汽車工程學會.節能與新能源汽車技術路線圖[ M ].北京：機械工業出版社，2016：12.

[ 3 ] 林健.如何理解和解決復雜工程問題——基于《華盛頓協議》的界定和要求[ J ].高等工程教育研究，2016（ 5）：17-38

[ 4 ] 楊麗，趙冬生.基于Moodle平臺的混合學習研究[ J ].首都師范大學學報（ 自然科學版），2010（ 1）：6-13.

[ 5 ] 劉瑋，夏基盛，嚴軍，湯沛.車輛工程專業一體化教學模式改革與探索[ J ].教育教學論壇，2014（ 48）：95-97.

Abstract Combining the project-based teaching method with the online-offline teaching mode， according to the principle of integrity， a teaching system for vehicle engineering courses that teachers guide students to acquire knowledge independently is constructed. By means of the traditional classroom teaching， online learning and practical teaching， the ability of the course is achieved. The corresponding evaluation system is set up to improve the teaching quality and effectiveness. The project-based teaching method is fused with O2O teaching mode， students are provided with more practical learning classes. And the problem of insufficient class hours is solved. At the same time， online teaching resources can provide non-fixed， dynamic and interactive virtual simulation resources for practical teaching， and the comprehension of professional knowledge is promoted.

Keywords vehicle engineering； project-driven teaching method； O2O；teaching system； fuse