新工科背景下基于學科競賽的車輛工程專業實踐能力培養研究

唐山學院 高 欣，涂朝輝，孟凡環，張聚濤，張衛國

實踐教學作為車輛工程專業的重要教學環節，在新工科背景下，應以將學生培養成為具有創造性思維的復合型人才和善于解決復雜工程問題為目標，滿足企業對人才需求，縮短企業培養時間。傳統的實踐教學模式必須進行教學改革，本文探討了以中國大學生巴哈大賽（BSC）為依托，通過學生團體參加學科競賽的全過程實現專業實踐能力的培養方法，實施學科競賽項目化管理與運行，全方位關注和重視學科競賽的參與，探索學科競賽融入學生培養的方式方法，可以更全面地培養學生的綜合工程素質，體現應用型本科專業培養目標。

1 引言

新工科（Emerging Engineering Education）是為適應國際競爭的新形勢，滿足國家發展戰略的新需求，在工程教育領域中提出的一個新概念。其內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才，具有戰略性、創新型、系統化、開放式的特征。新工科關注學生的綜合素質，強調專業學科的交叉融合，強調專業實踐能力培養，強調創新創造，面對新工科的要求，傳統的教學模式必須進行調整和改革。

車輛工程專業以汽車為研究對象，汽車的設計、制造、運用等涉及材料、機械、電子等多學科知識，而且，新技術也不斷參與汽車性能的提升，其專業內涵不斷豐富。從新工科的視角剖析，車輛工程專業教育承載了我國汽車工業的未來；其知識結構涉及力學、機械、材料、電氣、電子、試驗、運用等多領域內容；其工程實踐以整車綜合性能為目標，要求學生從多領域、多角度、多方面融合所學，服務于車輛性能。另外，專業畢業生就業去向主要為汽車行業企業，企業則更加重視工程實踐能力水平，解決實際工程問題的能力。

工程實踐是車輛工程專業學生應用并拓展專業知識，形成綜合能力，培養國際化視野的重要環節之一。在“理論→實踐→再理論→再實踐”的循環過程中，實踐能引領、催化、促進學習行為的達成。而在諸多實踐環節中，基于學科競賽的專業實踐因其實踐目標性強、團隊學習與協作明顯，符合大學生對競技挑戰的性格特點等，競賽學生參與度高，培養效果明顯。

BSC是車輛工程專業的典型三大學科競賽之一，本文結合唐山學院車輛工程專業學生參加BSC大賽的經驗，試圖探索學科競賽貫穿于專業培養過程的教學經驗，以利于車輛工程專業教育更加符合新工科對工程教育的需求。

2 基于學科競賽的工程實踐與新工科內涵的關系

2015年BSC大賽被中國汽車工程學會引入國內，基本覆蓋國內有車輛工程專業院校，并有國外車隊參加中國區競賽，也有國內車隊參加美國、日本等區域競賽，各學校車隊能進行國際范圍的造車經驗分享、學術交流、工程經驗交流等。

（1）補充傳統實踐教學與新工科需求的差距。車輛工程專業的傳統實踐教學包括認識實習、生產實習、工程實訓、課程設計及畢業設計等環節，此類實踐教學的目標主要是強化課堂理論知識或驗證課堂理論知識，是一種標準化的實踐教學過程，學生學習熱情與參與度不高。

BSC競賽為年度賽，參賽學校建設并管理車隊，車隊需要在每年設計制造賽車，在場地競技中也需要團隊協作完成，車隊規模在30人左右，賽事規模大，參與學生人數多，時間長。車隊成員涵蓋專業各年級學生，學生在課下業余時間進行專業實踐與學習，車隊與造車的典型工程為主線培養個人的工程系統觀念、溝通與合作的意識、不拘一格的創造力等。同時，造車（參賽）過程是創新的過程，相關工程環節不確定、不預設，學生需要靈活運用自己掌握的理論知識、發現新問題、解決實際工程問題。過程即學生學習和實踐的過程，在此過程中完成學生專業能力的培養，此過程是課堂教學和課內實踐的有益補充。

（2）競賽培養過程和要素突出專業工程實踐能力的培養。造車過程為典型的車輛工程專業實踐，在研究之初，需要對國內外相關研究進行總結，得出合理的實踐研究方案，而傳統的實踐教學模式將學生的視野束縛在了某一具體的思維模式下。傳統實踐教學模式培養的是標準化的工程設計人員，這類人員在面對老問題時，解決起來輕車熟路，而面對新問題時卻無從下手。因此，這種實踐教學培養出來的是合格的匠人，而非創造型工匠。工匠需要創造性思維，而創造性思維是一種非標準化的解決問題的能力，是建立在對大量已有知識或經驗進行總結的基礎上思考而形成，并非閉門造車，而是源于更廣闊的視野。

BSC競賽要求競賽方案和技術路線都要有自己的獨創性和技術優勢。競賽督促著師生共同完成創新的思維，督促著師生從問題出發而不拘泥于某一個專業領域和課程，督促著師生用更優的方式去解決實際問題，而這些問題一定是具有挑戰性的新問題。在這種學科競賽的導學和助學過程中，學生全方位的學習、創新、實踐、反思等，基于學科競賽的教學活動是新工科背景下重要的培養載體與手段。

3 基于BSC學科競賽的實踐教學設計

BSC大賽以學生為主體，以造車、車隊運行管理、場地競技為主要內容，目前為國際賽事。“造車”是一個復雜的工程實踐活動，在車輛的調研、設計、制造、裝配和現場調試過程中，不但要求學生對車輛工程專業所學習的專業知識，如機械設計、機械制造、汽車構造、汽車電氣、工程制圖、測量技術、工程材料、人體工學、設計美學等學科進行交叉融合，用所學理論指導實踐。車隊運行又涉及管理學、經濟金融、媒體宣傳等學科知識的支持。在備賽過程中會遇到各種新問題，學生要學會查閱資料，探索解決方案。客觀上拓展了學生的視野，服務于學生創造性思維的養成。因此，整個造車過程不僅是學生理論應用實踐的過程，還是學生創新的過程。此外，車隊的運營管理和場地競技，也強化了學生的溝通合作意識，增強了學生勇于擔當的責任感。

唐山學院交通與車輛工程系成立包含60名學生和9名指導教師的巴哈賽車團隊，連續兩年參加了巴哈大賽，參賽學生表現出了濃厚的興趣，車隊利用學生的業余時間進行了大量的學習創新實踐活動，車隊成員專業能力成長明顯。在參賽過程中，指導教師本著“問題為導向，教師為指導，學生為主體”的原則對學生進行實踐教學，BSC作為一個競賽平臺，同時也是一個學生培養其工程實踐能力的載體，車隊模擬企業工程項目化運作，競賽現場為項目交付檢驗成果，也用于檢驗學習成果。在整個參賽過程中，學生是學習和實踐的主體，教師指導學生的學習和實踐。

（1）項目方案論證能力培養。賽車技術方案設計為學生檢索和整理研究文獻等資料，并以組為單位提出多種設計方案，集體進行項目方案的論證和討論。指導教師組織參與集中討論，對車輛的設計目標、對標車輛、技術路線等明確。方案中體現汽車相關重要性能的設計要求，如安全性、動力性、越野性和經濟性等。要求學生用數據和方案做論證支撐，如通過理論計算、建模仿真等手段進行分析，得出最優方案。這個過程中大量內容需要學生完成自學，小組學習、研究性學習等為主要學習形式，教師則總體控制項目技術方向，指導解決學生提出的相關技術問題。

（2）車輛設計能力培養。賽車設計階段，模擬企業項目的運行和管理方式。車隊隊長負責項目整體方案，將整車設計分解為車身、動力、制動、轉向、懸架、電氣等不同的項目小組，小組之間需要相互交流并進行數據共享，以整車性能為設計目標，完成賽車的設計。整個團隊利用釘釘建設項目群，技術資料共享、進度匯報等在釘釘群完成。指導教師作為技術顧問，進行技術咨詢、提醒和監督項目進度、審閱技術資料及協調各組工作等。這期間學生能真正體會車輛設計的全流程、復雜工程特點、團隊管理與協作的重要性。

（3）車輛制造能力培養。在賽車零部件制造、裝配及調試階段，學生需要按照既定的設計方案進行零部件設計、加工、調試、裝配、調試等具體的工程實踐。期間能學習評價工藝方案的優劣、加工精度的保證、組裝調試測試的系統觀念等。指導教師主要負責工藝審核、設備協調、企業專業人員的支持等現場指導工作。此項學習和工作大概要持續一個學期的時間，能掌握典型的機械加工、電氣施工技能。

（4）汽車運用能力培養。性能優良的整車是團隊的目標，造車過程是團隊合作的結果，場地競技則需車隊團體協作。每年7月～9月的BSC場地競技則更是車隊學生的終極目標，也是最具吸引力和挑戰性的核心環節。在真正的越野賽場，車隊全體隊員需要跟國內外不同等次的學校同臺競技。競賽中能夠檢驗和驗證自己車輛的設計功能和性能，需要臨場制定競賽策略，對賽車提供快速檢測與維修等技術支持等。同時，賽場中需要設計答辯、技術支持、賽車的快速檢測與維修等，競賽的成績是所有隊員的齊心協力的結果。每一位參加現場的隊員都能真正體會青春的激情、技術的魅力、團隊的價值等在傳統的課堂和實踐環節不具備的素質培養，學生品格和意志得到洗禮和升華，這對學生的整個職業生涯和人生都產生重要影響。

（5）項目總結和反思。競賽結束，組織學生對比賽經驗和教訓進行總結。比如，針對車輛參數、賽車的性能還存在哪些不足，在車隊的運營管理方面還存在哪些缺失，和其他參賽車隊比較的優劣等。通過車隊日記、隊員日記、車隊例會、研討交流會等手段記錄整個參賽過程，車隊、小組、每位隊員都要反思自己在整個參賽過程中的價值和學習收獲，反思會體現到下一賽季的新賽車設計制造中。車隊不斷補充新隊員，車隊的經驗不斷地積累、豐富、傳承，并形成自己學校的車隊文化。

4 結語

以BSC為依托進行實踐教學，更能激發學生興趣，強化知識體系，鍛煉學生的處理實際工程問題的綜合能力，使學生置身于自主的研發氛圍之中，充分發揮學生的主觀能動性，勇于擔當，大膽創新。

在新工科背景下，車輛工程專業教育應積極探索依托BSC等學科競賽平臺的實踐教學改革，拓展學生視野，強化學生綜合素質，培養學生的創新能力。重視和科學組織學科競賽，挖掘學科競賽的教學價值，是培養新工科人才的有效手段。