科教融合背景下的汽車類專業實驗體系構建

孫會來　梁雨田　楊輝　趙佳俊

[摘 要]為了充分發揮科教融合的優勢，解決汽車服務工程專業教學中學生實踐能力與創新能力培養不足等問題，以齊魯工業大學和山東省科學院合并后的汽車服務專業實驗教學為研究對象，結合人才培養方案及社會需求，充分發揮雙方資源優勢，考慮新能源汽車行業迅速發展對人才的要求，對該專業實驗教學體系進行了改革與探索，構建了發揮雙方優勢的實驗類課程體系，結合學校發展的思路提出了不同階段的發展步驟，以培養符合社會需求的人才，該課程體系對有科教融合背景的專業或同類專業的發展有借鑒意義。

[關鍵詞]科教融合;汽車類專業;實驗課程;教學體系

[中圖分類號] G642.423 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）01-0064-04

新的齊魯工業大學（山東省科學院）于2017年5月合并成立，這是貫徹落實國家教育改革發展要求的重要舉措，對于優化整合高等教育資源、提高人才培養和科技創新水平等具有重要意義[1-3]。但科研與教學難以真正融合，達到真正共贏的局面，這個矛盾是廣泛存在的，如何做到優勢資源互補這是科教雙方都需要反復思考的問題[4-5]。科教融合背景下各個專業都有必要對新形勢下的培養方案、實驗教學體系等進行探索，本文以汽車類專業實驗教學為研究對象展開分析。

原有齊魯工業大學汽車類專業為汽車服務工程本科，汽車服務專業需要學生懂技術、會經營，同時又要兼具服務能力。近年來新能源汽車行業及物聯網技術發展突飛猛進[6]，原有的實驗實踐教學體系與新能源技術的引入缺少承接。傳統內燃機汽車的專業課無法讓學生與現在興起的新能源汽車接軌，需要開設與新能源汽車相關的基礎課程，這樣才能使原有汽車專業與新能源相關專業相輔相成。校方一直積極引進各種優勢資源用于教學，而山東省科學院又與公司企業緊密合作，擁有廣泛的社會資源，對新能源類汽車、汽車電子有著前沿的研究。二者已有軟硬件資源，應當加以合理地調配。

本文基于新的齊魯工業大學科教融合發展優勢，對國內新能源汽車工程人才培養模式進行了充分調研，探索了新能源汽車方向實驗教學體系，構建了汽車服務專業實驗類課程體系。

一、新形勢下汽車類專業培養目標及存在的問題

隨著新能源類汽車市場的份額逐年增大，汽車服務更加強調新能源類汽車的服務工作[7-8]，迫切需要適應新時期新能源汽車高新技術發展需要的，對新能源汽車的管理維修、檢測整車、零部件的設計開發、試驗研究以及管理工作都具有扎實的理論基礎知識和專業知識，實踐動手操作能力強的高級工程技術人才與管理人才。綜合前述社會需求，新能源汽車服務工程專業方向學生實驗能力培養目標如圖 1 所示。該培養目標兼顧了燃油車以及新能源汽車，強調了汽車的實驗能力、維修檢測能力，以及服務營銷能力。新能源汽車專業方向需要有實驗（實踐）教學體系和相關課程的支撐。其專業培養目標是學生畢業后，可以從事汽車整車尤其是新能源類汽車電子技術應用、汽車整車及零部件性能測試和試驗研究，以及技術管理和生產管理等工作;學生也可以選擇在大中專院校教學或是選擇在科研院所擔任科研人員的職務。

新形勢下的汽車類本科專業包含了原燃油車與新能源汽車，在實驗板塊中增加了大量的內容，學生的課時具體該如何分配、師資資源是否充沛、硬件設施是否能在短時間內實現平滑過渡和對接，這都是新形勢下汽車類專業面臨的問題。

二、資源整合及課程體系構建

（一）科教融合的資源優勢

原齊魯工業大學實驗體系的具體實施主要依托原有的汽車機電實驗基礎平臺、汽車實驗中心、工程訓練實驗中心及企業實習基地。原山東省科學院擁有13個創新研究機構，其中契合汽車類發展的研究所主要集中在自動化所。該所主要以汽車電子與新能源汽車關鍵控制技術、機器人與制造自動化技術等為研究方向。目前，該所設有山東省汽車電子技術重點實驗室、山東省汽車電子工程技術研究中心、山東省汽車電子技術工程實驗室等。其中山東省汽車電子產品技術重點實驗室是由山東省科技廳、財政廳于2008年批準建立的省內唯一一個從事汽車電子技術研發的重點實驗室。

新的齊魯工業大學汽車實驗室的研發平臺兼具汽車電子產品產業化能力，依托研發平臺強化學生的汽車創新設計能力，其將理論基礎運用于實踐中，使得資源利用效率最大化。中試平臺依托汽車重點實驗室完成對汽車電子產品的中試，具備一定的生產能力。測試平臺對汽車電子產品進行最后一項檢測及測試，利用機械原理進行分析，同時具備測定電磁兼容的能力[9-10]。中試平臺、測試平臺具備汽車試驗、檢測的功能，在幫助學生完成課程實驗任務的同時還能增強學生的動手操作能力。

（二）基于雙方資源互補的課程體系構建

通過對雙方資源的整理對比可知，針對汽車類實驗體系，原山東省科學院與企業緊密相連、與實際應用緊密相連的優勢得以進一步發揮。實驗體系可以分為三個模塊：學科通識，專業基礎，專業創新類。科學院資源在專業創新類課程中有特色優勢。本專業學生在學習基本的機械設計類、電子類、力學類課程的基礎上，還應學習汽車構造、設計的相關原理：應增添新能源汽車概論的相關課程，同時開設與汽車試驗相關的實踐教學、汽車自動控制原理等課程;如果條件允許，可以進一步增設電機控制技術、單片機原理與接口技術、新能源發動機和試驗、檢測方面的理論知識。對于計算機能力部分，可以在原有二維AutoCAD、三維制圖軟件Solidworks和C語言編程的基礎上，加入新的編程語言及控制語言。此外，還可對汽車服務專業加入市場調研、勘察定損及綜合設計類課程。

依托齊魯工業大學工程訓練實驗中心、山東省科學院電動汽車驅動技術重點實驗室，結合新能源汽車工程專業方向學生實驗能力培養目標，我們構建了新的汽車類實驗實踐教學體系和具體實驗模塊，如圖2所示。

三、實驗教學課程及具體實施

（一）實驗教學課程

為了充分發揮科教融合的優勢，解決汽車服務工程專業教學中學生實踐能力與創新能力培養不足等問題，結合原有的《齊魯工業大學汽車服務工程專業人才培養方案》，并根據上述實驗（實踐）教學體系，我們對本專業課程（實踐）環節內容進行了調整，具體實驗（實踐）調整內容如表1所示。

新的汽車類實驗課程以提高本專業學生的應用能力和實踐創新能力為主，注重新能源汽車產品的開發、研究和技術管理等方面的培養，設置了新的實驗（實踐）教體系。每門課程有主要對應的教學模塊，模塊的搭建是以原培養目標為綱領，并配有具體的實施方法，在具體的實施階段會明確科教融合后具體資源的分配和使用。

實驗（實踐）教學體系的改革共分三步，依次為實驗項目改良、實驗內容的優化以及實驗教學的進一步完善。總的來說，基于原有培養方案和新的培養目標，我們認為基礎課應遵循機電類相關專業的課程設置，其實驗（實踐）教學暫不做大的改動;而專業基礎課程、專業方向課程及創新課程、專業選修特色類課程的實驗（實踐）教學均做了相應改革。這個改革就是逐步向新的培養目標、新的教學模塊傾斜，并發揮科教融合的優勢。在總體課時量不發生大的變化的情況下，實現平滑過渡，這樣軟硬件力量也有一個緩沖和逐步提升的時間。

（二）科教融合下課程體系變化分析

總體來說，新的課程體系適應了新形勢下新能源汽車的迅速發展，在逐步引進新的教學資源的同時，能充分挖掘雙方的優勢資源，提高軟硬件的利用率。具體的改革變化體現在如下幾個方面。

1.新增了一批新能源類汽車實驗課程。為了使學生能及時了解汽車行業中出現的新動向，我們增設了新能源汽車概論課程，以利于學生對新能源汽車有全面的理解，提高學生的綜合實踐能力。另外，我們新增了部分新能源汽車特色實驗課程如電機學、單片機原理與接口、車載網絡技術，特別注重多學科、多領域知識的結合，使學生在熟悉新能源汽車結構的基礎上，認識新能源汽車電池、電機、電控三大核心技術，了解汽車油電混合動力裝置，檢測新能源汽車電池的特性，并掌握其基本控制方法，利用嵌入式開發系統掌握電機驅動控制設計技術等。

2.擴大了一批原有汽車技術類課程的新能源課程課時量。將原有的汽車技術類課程實驗項目通過整合以達到更適應新能源汽車的目的，在兼顧傳統內燃機汽車學習的同時，在實驗內容上進一步優化以提高實驗要求。這部分課程的改動屬于原有汽車專業實驗模塊，也是原有較為系統成熟的模塊。具體的課程教學環節逐步向新能源車靠攏，新增加了新能源汽車的實驗內容，對于汽車總結構、各模塊系統和重要零部件結構特點及其實現的功能依然強調要學習和掌握。

3.縮減了一批與新能源車重合的電工電子類課程和機械類課程。對于現代汽車服務的電控類相關課程，重點突出新能源類汽車知識與服務專業教學相融合，強調新能源汽車控制系統及故障分析。本實驗課題體系加大了與新能源汽車聯系緊密的課程的課容量及實驗安排，在不影響總教學培養計劃的前提下縮減原有燃油車及機械基礎實驗和電子實驗，因為這部分可以通過新能源車的實驗加以講解，否則會重復上課。

4.重視新能源類汽車的創新性學習與科教融合優勢互補。選擇數門對于完成專業培養目標有重要作用且能體現專業特色的具有特殊要求的關鍵課程，完成一系列實踐環節。調整優化實驗、實訓、實踐內容，改革考核方式。雙方引入新的企業和機構，進一步建立校內、校外實習基地，為專業實習，尤其是對完成專業特色實習提供有效支持;優化汽車設計課程設計、新能源汽車性能與檢測實訓等，從而加深學生對新汽車系統結構和原理的理解，提高學生的實際動手能力。新的實驗體系要借助原大學實驗平臺、工程訓練實驗中心、原大學力學實驗平臺、原大學電工電子實驗平臺、山東省汽車電子技術工程實驗室、汽車機電實驗基礎平臺、山東省汽車電子技術重點實驗室、山東省汽車電子工程技術研究中心等多家共同完成。

（三）具體課程的柔性處理

實驗教學體系實驗項目各類型的變化情況：在增加實驗學時的同時，注重實驗內涵與實驗項目類型的設置，課時總量并沒有變化。設置通識技術基礎課程、專業技術課程和專業創新選修課程的實驗項目，這既體現了新能源汽車專業的特色、新能源汽車工程專業方向實驗（實踐）教學體系專業內涵，又沒有忽略傳統燃油汽車的相關技術環節，兼顧了現代汽車電子的新技術。提高綜合性實驗項目的比例，增設設計型、綜合型和創新型實驗項目，調節和兼顧不同教學要求與學生興趣實驗內容，在教學中引入視頻、多媒體等，這有利于提升學生綜合分析、解決實際問題的能力。其中師資力量與監督監管機制也需要雙方共同協商柔性處理，在總課時量不大變的情況下，將新的課程具體落到實處。

四、結論

構建了新的汽車服務工程實驗課程體系，該體系結合齊魯工業大學機械與汽車工程學院汽車特色和山東省科學院科教融合優勢，突出新形勢下對新能源汽車服務專業的需求，充分利用了科教融合形勢下的多方資源優勢，更新了培養目標及實驗能力要求，探討了實驗課程模塊及能力培養，設計了切實可行的實踐教學體系及具體實驗安排。這對提高學生綜合應用所學專業知識分析解決工程實際問題的能力及創新能力具有重要的作用，有效提升了汽車服務工程實驗教學的質量。科教融合優勢的發揮對于該類專業課程的建設有借鑒和指導意義。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：陳 明]