新工科背景下車輛工程專業課程體系重構與優化

曠水章 王虎

摘要：新工科建設要求面向產業、面向全球、面向未來，構建科學合理的新工科專業結構，要時刻關注產業發展對工科科技人才需求的變化，積極推動傳統專業的轉型升級和改革創新[1]。隨著我國汽車產業電動化、智能化、網聯化的快速發展，致使新型汽車專業人才數量與質量極度匱乏。本文對車輛工程專業課程體系進行重構與優化，使培養目標滿足新工科時代人才的需求。

關鍵詞：新工科;車輛工程專業;課程體系;重構與優化

1 背景

隨著“創新驅動發展”“互聯網+ ”等國家重大戰略的實施，我國傳統產業面臨轉型升級，并催發了許多新技術產業的發展。為保持和提升國際競爭力，構筑工程人才創新培養的高等教育體系，2017年以來，教育部不斷推進新工科建設，圍繞 “讓工程教育回歸工程本質”“創新與共享”和“交叉與融合”等理念，逐漸形成了“復旦共識”“天大行動”與“北京指南”。

2018年1月5日，發改委對《智能汽車創新發展戰略》（ 征求意見稿） 公開征求意見。征求意見稿中提到，到2020年，中國標準智能汽車的技術創新、產業生態、路網設施、法規標準、產品監管和信息安全體系框架基本形成。智能汽車新車占比達到50%。到2025年，新車基本實現智能化，高級別智能汽車實現規模化應用。“人-車-路-云”實現高度協同。

智能汽車的發展應用，新能源汽車必將逐步取代內燃機汽車，然而當前車輛工程專業課程體系還是以傳統內燃機知識為主，沒有設置足夠的智能汽車、電動汽車方面的課程，課程體系建設不能適應新工科人才能力培養的需要，出現了教學內容較為落后的情況。課程作為人才培養的基本要素，課程設置的合理性直接影響人才培養質量。為了使培養的人才能適應行業發展的需要，培養能夠適應經濟社會發展的人才，本項目對車輛工程專業課程體系改革開展研究，將提出車輛工程專業課程體系的改革調整方案，對車輛學科和專業建設有較大的指導意義。

在新時代發展背景下，汽車產業正悄然地朝智能化、電動化、網聯化發展，汽車人才培養速度明顯跟不上產業發展需要，傳統汽車專業人才過剩和新時代新型汽車人才短缺已成汽車行業的常態。人才培養的過程中，學校應該以產業發展為導向[2]。探究構建車輛工程專業課程體系的主要目的就是適應新形勢下汽車行業和汽車就業市場對于人才的全新要求，注重培養目標的多元性，不斷根據產業變化對課程及課程教學內容進行動態調整，并將工程實踐能力與創新能力作為車輛工程專業人才培養的要求，重構課程體系，以此實現產學深度融合。

傳統的車輛工程專業課教學和實踐內容大多數以傳統內燃機汽車為主要對象，而新能源+智能網聯汽車已是大勢所趨，傳統車輛工程專業課程體系已經無法滿足汽車產業“新三化”對人才知識、能力和素質的要求，必須做出調整和改變，以適應新時代本科教育的要求。本文分別從電動化、智能網聯化、實踐能力三個方面探討了課程體系改進的內容和方案[3]。

2 “電動化”背景下的課程體系改進

中國在傳統汽車產業起步較晚，落后與一些工業發達國家，很多汽車技術需要依賴于進口引進。但是，在電動車領域，我國與發達國家的科技水平差距不是很大，尤其在動力電池這一決定電動汽車發展的核心技術方面更是處于領先地位。中國電動車企業可以利用這一優勢和生產成本優勢等迅速做大做強，成為新能源汽車行業的領跑者，實現中國汽車行業的跨越式發展。新能源汽車是我國從汽車大國到汽車強國的必由之路，而電動汽車是新能源汽車最重要的發展方向，動力電池、驅動電機、電控管理系統是汽車電動化三大核心技術。

我國將會是未來純電動汽車行業中的領頭者。根據汽車產業中長期發展規劃和行業共識，未來15年汽車電動化將加速發展，市場占有量會快速提升。預計到2025年，新能源汽車保有量將超過2500萬輛，銷量占比大致在15%到25%之間;2030年保有量會超過8000萬臺，銷量占比在30%到40%;2035年保有量會超過1.6億輛，銷量占比50%到60%，純電動車占比在90%以上。課程是人才培養的核心要素，完善的課程體系，是實施人才培養的必要前提。因此，需要依據產業技術變革，不斷優化完善課程體系設計，重構專業方向課程及內容。針對新能源汽車產業，為了引入行業新技術、新理論、前沿知識，專業調整了原來的專業選修課程，打造了全新的專業方向課程模塊，以完善學生在汽車電動化方面的知識結構。代表課程有：電驅動及控制技術、電動汽車技術、電動車輛原理與構造、電動車輛設計、電動汽車動力電池技術、新能源汽車技術。

電動汽車課程還設計了兩個實驗： 混合動力汽車動力系統及燃料電池動力系統實訓、純電動汽車綜合實訓及電池管理系統 （BMS） 實訓。混合動力汽車動力系統及燃料電池動力系統實訓的內容是通過混合動力汽車動力系統及燃料電池動力系統實訓臺架，完成混合動力電動汽車及燃料電池汽車的工作演示;設置混合動力電動汽車常見故障，通過故障顯示，引導學生進行故障分析、檢測診斷實訓。純電動汽車綜合實訓及電池管理系統 （BMS） 實訓的內容是通過純電動汽車動力性系統實訓臺架，完成純電動汽車的工作演示; 設置常見故障，采用故障顯示的方式，引導學生完成故障分析、檢測和診斷訓練; 通過電池管理系統實訓臺架，完成 BMS 系統單體電池電壓檢測、溫度檢測、電流檢測、SOC 估算等功能，設置常見故障并會讀取數據流。通過這兩項課內實驗，使學生在課堂教學所獲得的理性認知的基礎上，建立更易記憶和掌握的感性認知基礎，鞏固和加強學生對動力電池、驅動電機及不同類型的電動汽車的掌握。

3 “智能網聯化”背景下的課程體系改進

隨著信息化與汽車的深度融合，汽車正在從傳統的交通運輸工具轉變為新型的智能出行載體，發展智能網聯車對一個國家而言具有戰略意義，因此近年來各國大力支持智能網聯車的發展，我國也不例外，從政策扶持、制定道路測試法規、建設示范區、基礎數據平臺、產業創新聯盟和批準重點項目等多方面推進我國智能網聯車的發展。發展智能網聯車有助于改善交通安全，提高交通效率。另一方面，智能網聯車能夠有效減少污染物的排放量，起到環保的作用。近年來，各國紛紛推出相關政策大力支持智能網聯車的發展，我國也不例外，將智能網聯車上升到國家發展戰略高度。從政策扶持、制定道路測試法規、建設示范區、基礎數據平臺、產業創新聯盟和批準重點項目等多方面推進我國智能網聯車的發展。

智能網聯汽車是指搭載先進的車載傳感器、控制器、執行器等裝置，并融合現代通信與網絡技術，實現車與X（人、車、路、云端等）智能信息交換、共享，具備復雜環境感知、智能決策、協同控制等功能，可實現“安全、高效、舒適、節能”形式，并最終實現代替人來操作的新一代汽車。

汽車智能化、網聯化是汽車產業新革命下一個風口，中國汽車產業在政策+技術+產業鏈變革驅動下，2020-2030年市場空間有望達到2萬億，智能網聯滲透率在2025年有望達到75%。自動駕駛高景氣度帶動環境感知系統及車載操作系統裝載率提升，攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、高精度地圖、車載AI芯片、計算平臺等市場空間持續擴大。通過設置傳感與檢測技術、信號分析與處理、智能網聯汽車概論、自動駕駛概論、汽車測試技術，再加上原有的汽車電工電子技術等課程，使學生熟悉和掌握激光雷達技術、攝像頭技術、毫米波雷達技術等汽車智能化傳感器技術、嵌入式系統開發、車輛控制等智能化計算機及控制技術，無線通訊技術等汽車網聯化通訊技術，具備智能網聯汽車的知識結構，基本滿足汽車“智能化”“網聯化”對人才的需求。

4 產學研合作加強實踐教學

實踐教學是培養學生工程實踐能力、創新能力和解決復雜工程問題能力的有效手段和重要途徑，通過產學研深度合作，加強校外實踐教學基地建設，開展實習實訓教學，發揮校企技術創新平臺的作用，開展課外創新實踐，服務應用型、創新型人才培養[5]。積極開展產學研合作教育，培養具有良好科學素養和創新能力的綜合性人才。為了更好地實現車輛工程專業的培養目標，培養學生的實踐能力和創新能力，積極開展產學研合作教育，加強和企業的合作，充分發揮高校和企業各自的優勢，提高學生的實際應用能力。

學校所在城市區域擁有多家新能源汽車領域的整車及關鍵零部件企業，瞄準企業需求，通過開展“暑期實習”“生產+畢業實習”活動，主動深入企業對接服務，和地方內的骨干企業建立緊密的校企合作關系。通過持續深入開展產學研合作，為企業解決實際問題，調動企業參與校企合作的積極性，推動校外實踐教學基地建設，促進企業從合作單位向協同育人單位轉變。目前已經與衡陽地區內的10余家企業建立產學研合作關系，領域涵蓋新能源汽車整車、動力電池系統、電驅動系統、控制系統、高壓線束、充電機等，完全能夠容納車輛工程專業本科生的實習實訓任務。通過產學研結合設置試驗內容，即試驗內容項目化。比如我們的汽車理論、汽車試驗學等課程實驗采用與企業汽車性能試驗和機動車檢測相結合的方式。產學研結合進行畢業論文（設計），產學研結合完成畢業論文（設計），可使學生直接接觸生產實際，縮短畢業生適應學習、工作環境的時間。我們有50%以上的畢業設計選題是來自工程實踐，可使學生理論聯系實際，學以致用。開展產學研結合進行畢業論文（設計），可使高校教師、科研人員和企業富有經驗的工程技術人員共同指導學生，加強了教學指導力量，改善了辦學條件，激發了教師和學生的創造性，促進了教育教學質量的提高。

5 結語

人才是推動產業發展和轉型升級的重要支撐，隨著汽車產業的技術變革和轉型升級，地方高校車輛工程專業需要深入分析區域產業的人才需求，以新工科教育理念為指導，創新人才培養模式。

新工科背景對工科專業包括車輛工程專業提出了更高的要求，伴隨“自動駕駛”“共享汽車”等概念的深入人心和相關關鍵技術的研究和發展，汽車“電動化”“智能化”“網聯化”已是大勢所趨。地方本科院校應該響應教育部建設“新工科”的號召，適應汽車“新三化”的需求，徹底摒棄高校的重理論輕實踐的培養模式，積極推進車輛工程專業課程體系改進，提升人才知識結構和能力素質，為所在區域汽車經濟和產業培養合格的新型應用型工程科技人才。

參考文獻：

[1]張鳳寶，新工科建設的路徑與方法芻論——天津大學的探索與實踐[J].中國大學教育，2017（7）：8-12.

[2]許濤，嚴驪，殷俊峰等.創新創業教育視角下的“人工智能+ 新工科”發展模式和路徑研究[J].遠程教育雜志，2018（1）：80-88.

[3]黃登峰，閆曉磊，面向“新四化”的車輛工程專業課程體系改進初探[J].海峽科學，2020（4）：87-90.

[4]劉春娜，中國的電動汽車市場發展展望[J].電源技術，2014（8）：1414-1415.

[5]聶金泉，吳華偉，新工科理念下地方高校車輛工程專業人才培養探索[J].教育教學論壇，2020（10）：209-211.

[6]朱由鋒，王素玉，新工科背景下本科課程體系的對比研究[J].教育教學論壇，2019（11）：223-224.

基金項目：湖南省普通高校教學改革研究項目：新工科建設背景下車輛工程專業課程體系的優化研究（18975）、地方應用型高校新工科人才創新實踐能力培養模式研究（18979）。

湖南交通工程學院 湖南 衡陽 421009