新工科背景下汽車類專業人才實踐培養模式探究

馬正偉

（深圳技術大學 城市交通與物流學院，廣東 深圳 518118）

當前，我國正處于經濟社會加快轉型升級的重要時期。伴隨國家創新驅動發展、“一帶一路”“互聯網+”“人工智能”和“大數據”等重大戰略的實施，以新技術、新業態、新模式和新產業為代表的新經濟蓬勃發展，對我國科技創新型人才的培養提出了更高、更新的要求。高等工程教育是實現科技創新型人才培養的主要途徑，深化高等工程教育改革、提高新時代工程人才培養質量，是目前國家高等教育改革的重要任務。為了推動高等工程教育的改革創新，教育部2017 年以來先后發布《關于開展新工科研究與實踐的通知》和《關于推薦新工科研究與實踐項目的通知》，并提出培養工程實踐能力強、創新能力強和具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才的目標。新工科是應對國際經濟發展新形勢、服務國家戰略發展新需要、滿足產業發展新需求和面向未來發展新高度提出的一種新的“工科形態”。在此背景下，國內高校掀起了高素質應用創新型人才培養的熱潮。在高等工程教育中，應用創新型人才培養的關鍵在于實踐。在傳授學生理論知識同時，必須要給學生提供充足的實踐機會。理論知識只有在實際應用中，才能被真正理解、掌握，創新也必然發生在“實踐、認識及再實踐”的過程中。因此，如何構建適應新產業、新技術和新經濟的實踐教學體系成為高等工程教育人才培養的重中之重。

汽車工業是我國國民經濟的支柱產業，具有工程背景強、科技水平高和多學科交叉等特點。汽車類專業的人才培養更應該重視工程實踐能力、應用創新能力及國際視野的訓練和培養。當前汽車產業正在發生以“電動化、智能化、網聯化和共享化”為引領的顛覆性變革，進一步加劇了對高素質交叉復合型和應用創新型專業人才培養的迫切需求。鑒于此，深化汽車類專業的高等工程教育改革，建立新形勢下面向高層次應用創新型人才培養的汽車類專業人才實踐教學體系，對服務國家汽車產業的轉型升級具有重要意義。

本文以深圳技術大學為例，針對當前汽車類專業實踐的人才培養目標不能滿足新工科適應未來工程需求的高素質應用創新型人才培養要求，以及專業實踐教學體系在培養學生工程意識、創新思維、國際視野和實踐能力等方面存在的不足，開展新工科背景下汽車類專業人才實踐培養模式探究。

一、當前汽車類專業人才實踐培養存在的問題

（一）實踐教學內容不能滿足新工科適應未來工程需求的應用創新型人才培養要求

目前，國內高校汽車類專業的實踐教學方案設計，多數仍基于傳統學科的工程基礎課程、專業基礎課程和專業核心課程知識體系構建。實踐教學內容中機械、力學和電學等傳統基礎性課程實驗比重過大，專業課程實踐比重偏小；專業課程實踐多數停留于傳統車輛結構（發動機、底盤）和性能評價等基礎層面，且內容老舊、單一，側重于理論知識的驗證，不符合產業發展需要和企業實際需求。隨著“電動化、智能化、網聯化、共享化及輕量化”等汽車產業變革和新技術的發展，原有的實踐教學方案和內容與新工科所倡導要面向“行業發展方向”“技術發展動態”“產業技術需求”等要求漸行漸遠，對于學生適應汽車工業未來工程技術需求和產業實際的實踐能力培養越發不足。

（二）實踐培養模式和方法不能滿足新工科工程實踐能力強、創新能力強和具備國際競爭力的人才培養目標

汽車類專業原有的實踐教學主要為理論教學服務，在課時安排上，實踐環節課時比重遠低于理論課時；在實踐方式上，實踐方案多已提前設計好，內容固定、步驟統一及結果一致，學生只是按部就班地被動操作，無法有效培養其工程意識、創新思維及獨立從事實踐工作的能力。同時，多數高校對新工科背景下的人才培養目標定位不清，校企合作流于形式，學生到企業大多是簡單體驗和參觀，未能真正參與到企業的工程和生產實際，更很少有參與產學研合作項目的機會，造成很多學生步入社會后無法勝任實際工程問題。此外，工科人才的培養考評理科化，對學生學習過程和實踐環節的考核不足，大多課程依靠終結性試卷考核，導致學生考前突擊學習，重短時記憶而不重理解，重實踐報告撰寫而不重實踐過程，存在工程實踐能力不足等問題，不利于學生實際工程技術素養和創新實踐能力的培養。對教師實踐教學環節的評價薄弱，主要依靠固定模式的期末學生打分，甚至只局限于課堂教學評價而忽視實踐教學評價，不利于實踐教學內容和方法的持續改進。

（三）專業教材、師資配置及其他教學資源不能滿足新工科服務產業需求、多學科交叉融合的人才培養需要

面對汽車產業的顛覆性技術變革，目前市面上的教材仍以車輛工程、汽車服務工程和載運工具運用工程等專業的傳統教材為主，不能滿足汽車技術“新四化”（電動化、智能化、網聯化及共享化）背景下對新能源、大數據、智能網聯和智能控制等新興領域、多學科交叉融合的實際專業教材需求，新技術、新領域相關的實踐教學資源更為匱乏。同時，多數高校汽車類專業的師資力量來源仍主要為機械工程（車輛工程）、能源與動力工程（內燃機）和機械電子等傳統學科，很多教師無法勝任新能源汽車、智能網聯汽車和汽車產業智慧服務等新專業方向相關課程的理論和實踐教學。

二、汽車類專業新工科人才實踐培養舉措

本文以深圳技術大學為例，開展新工科背景下汽車類專業人才實踐培養模式探究。深圳技術大學是廣東省和深圳市高起點、高水平和高標準建設的一所全新的應用型本科。學校充分借鑒和引進德國、瑞士等發達國家一流技術大學先進的辦學經驗，致力于培養本科及以上層次具有國際視野、工匠精神和創新創業能力的高水平工程師、設計師等高素質應用型人才。目前學校的汽車類本科專業有車輛工程和汽車服務工程。學校汽車類專業堅持“學生中心、成果導向和持續改進”的專業建設質量觀，緊密圍繞新工科專業的人才培養目標、內涵和要求，實施以“寬口徑、厚基礎和重實踐”為特征的人才實踐能力培養，相關的實踐教學工作舉措與特色如下。

（一）產業導向的實踐教學內容

為將學生培養為“寬口徑+小專精”的新型復合型應用技術人才，汽車類專業實行“學科大類基礎教學+專業特色方向教學”的教學方案設計。在本科前兩年不區分專業，按照機械、力學、電子、控制和信息等相關知識體系將傳統課程整合為學科大類基礎課程模塊，倡導將汽車及其子系統作為基礎課程實踐的載體。自大三開始，實行專業特色方向培養，專業方向設置緊密圍繞汽車產業的發展方向和企業技術需求。深圳技術大學汽車類專業的特色培養方向設置如圖1 所示。以汽車服務工程專業為例，主要培養從事汽車智能診斷系統開發、汽車智能維保與測試裝備開發、汽車大數據管理和汽車市場策劃與營銷等新興領域技術與管理的高層次專門人才。其中，汽車技術裝備與標準方向在2019 年與深圳市京鼎工業技術股份有限公司成立“京鼎班”。“京鼎班”課程由專業與企業共同制定，企業工程師參與授課，并依托企業平臺開展課程實踐。具體課程方面，以行業認知課程為例，圍繞汽車產業的發展方向和關鍵技術領域設計課程專題，邀請企業資深工程師或行業專家以講座形式授課，配套認知實踐也完全在企業進行。

圖1 汽車類專業特色培養方向設置

（二）多維度的實踐教學體系

為實現工程實踐能力強、創新能力強和具備國際競爭力的高素質復合型“新工科”人才培養目標，著力構建“教師與學生、學校與企業、教學與科研、課內與課外及國內與國外”相結合的多維度實踐教學體系，如圖2 所示。多維度實踐教學體系包含5 個層面：第一是校內課堂實踐，包括實驗、實訓、課程設計和畢業設計等；第二是企業工程實踐，包括企業實習、生產實踐和項目實踐等；第三是教師科研項目實踐，包括科學研究項目、產學研項目和企業合作項目等；第四是科技創新實踐活動，包括創新創業項目、科技創新競賽和科技文化活動等；第五是國際交流實踐活動，包括交換學習、聯合培養和學術交流等。

圖2 多維度的實踐教學體系

以上5 個層面將學生工程實踐能力、創新能力及國際競爭力的培養貫穿融合于專業實踐培養體系。課內實踐方面，倡導教師將科研成果轉化為課堂實踐項目，學生參與實踐項目設計，實踐內容結合工程實際，并增加綜合創新實踐項目比例。企業實踐方面，充分利用企業實踐資源和人員工程經驗，通過與比亞迪、蔚來和法雷奧等合作企業共建實踐基地和聯合實驗室、建立企業導師制度及加強產學研合作等形式，深化校企協同育人機制和企業工程實踐內涵。教師科研項目實踐方面，通過創新實踐項目類課程、研究生助教等方式引導教師吸收本科生加入項目研究，做到科研與教學互相支撐、反哺。科技創新實踐活動方面，通過科研成果、競賽獲獎等學分兌換的形式，鼓勵和組織學生參加大學生方程式汽車大賽、智能汽車大賽、交通科技大賽、“互聯網+大賽”及各類創新創業項目，多層次、多渠道地提升學生工程實踐能力和創新創業能力。國際交流實踐活動方面，通過與德國、瑞士合作高校開展冬/夏令營交流、國際周交流、共建實踐課程、學生短期交換培養和聯合培養等形式，有效提升學生的國際視野和國際競爭力。疫情期間，國際交流活動主要通過線上形式進行。

（三）多元化的實踐教學組織形式

為確保多維度實踐教學體系的有效實施，汽車類專業從多角度、多層面創新實踐教學組織形式。在人才培養方案中，實踐教學累積學時占總學時的比例約45.3%，其中純實踐課程的學時比例約26.24%，有效保證實踐教學“量”的充足。在傳統春季和秋季學期設置的基礎上，增設1 個月的夏季小學期，專門用于安排長時間、集中性實踐，內容包括汽車領域工程軟件專題訓練、綜合性創新實踐項目和國際交流實踐等。同時，大學期中的第6 學期連接1 個小學期，安排學生不低于7 個月的企業深度實習。在課堂教學規模方面倡導小班制教學，理論課和實踐課的學生規模分別控制在30 人和20人左右，保證師生的充分交流和學習指導。在教學方式上倡導“學生為主體、老師為引導”，通過“翻轉課堂”“啟發式教學”“問題法教學”等形式創新，激發學生主動性和學習興趣。

作為一個實踐與創新并重的學科，汽車類專業按照學生的知識能力提升規律，構建了包含行業認知、駕駛實習、工程技能實訓、專業實習、實驗室創新實踐、企業實習和畢業設計等純實踐課程的、由低到高遞進式的創新實踐能力培養體系。以實驗室創新實踐課程為例，課程分四個學期開展，難度由初級到高級，內容上課程設計類項目、教師科研項目和賽車開發項目等多形式并行，要求學生以專業知識為基礎、自主探索未知結果及實施過程，包括實驗過程設計、實驗裝置搭建、實驗規律揭示和實驗報告撰寫等，從而培養學生的工程意識及實踐能力。實踐課程的內容安排強調“以學生為中心”，并尊重學生的興趣選擇。以筆者所教的汽車學課程為例，針對傳統汽車結構拆裝枯燥乏味、實踐教學效果差的問題，積極引入汽車各總成的虛擬結構設計裝配實踐項目，通過虛擬和現實相結合的形式，大大提高了學生的實踐興趣和學習效果。此外，汽車類專業堅持產出導向，出臺針對各類科研成果、競賽獲獎和技能證書等的學分認定或課程免修細則，激勵學生參與各類創新實踐活動，并積極取得成果。

（四）基于形成性的實踐教學考評

針對傳統工科專業人才培養考評的理科化問題，汽車類專業積極倡導基于形成性的實踐教學考評。實踐教學考評包括對學生實踐過程的考核和對教師實踐教學效果的評價兩個方面。對學生實行全程式多元化的考核模式，學生課程綜合成績由多階段、多種形式的考核形成，弱化期末成績比重，加強過程性考核，達到對學生知識、能力和素質等全方位綜合考核的目的。以筆者所教的汽車學課程為例，整個成績構成包括：期末成績30%、隨堂測驗10%、考勤與課堂表現10%、課后作業10%、綜合實踐作業10%及課程實驗30%。其中，綜合實踐作業設置貼合工程實際的設計性或測算性課題，需要學生結合幾個階段的學習知識，并利用相關軟件工具完成。課程實驗考核除了實驗報告計分外，還包含實驗預習情況、實驗操作與完成情況和實驗態度與表現記錄等環節計分。專門建立針對課程實踐環節和純實踐課程的教學評價，評價內容包含實踐教學內容與方案、實踐教學準備、實踐教學效果及實踐教師等多個方面，參評人員包括學生、專業骨干教師和外校或企業專家，要求教師根據評價結果對實踐教學的內容、方法和模式等進行持續改進。

（五）多方協同的實踐教學資源建設

課程資源是實現實踐教學目標的媒介。在汽車產業“新四化”的發展背景下，汽車類專業圍繞相關特色培養方向，協同多方條件革新和豐富實踐教學資源。一方面，借助新學校建設的契機，汽車類專業在軟硬件設備的購置過程中，要求同時包含對設備配套實踐教學案例的要求。如2019 年增置的新能源汽車理虛實一體化仿真試驗系統，里邊包含大量新能源汽車“三電”教學案例。另一方面，充分利用合作企業、行業協會等的實踐資源和人員經驗，通過實踐基地建設、聯合實驗室建設、聯合出版教材和聯合授課等形式，共同開發配套實踐教學項目。同時，專業還利用校內外的各類項目，如學校實驗室創新基金、實驗室自制儀器設備項目和大學生創新基金等，通過師生共同參與的形式開發實踐教學資源。以筆者主持的學校實驗室自制儀器設備項目——“面向應用創新實踐的智能電動小車原型系統”為例，在帶領學生開發無人智能電動小車原型系統的同時，建設了一系列設計開發性的課程綜合實踐教學案例。

（六）多學科交叉的師資隊伍

在汽車產業顛覆性技術變革環境下，為適應對新技術、新領域多學科交叉型人才培養的需要，汽車類專業根據課程培養體系和學科發展需求，通過引培結合的方式優化專業師資配置。圍繞新能源汽車、智能網聯汽車及汽車產業智慧服務等新專業方向的人才培養需求，一方面，對車輛工程、機械工程和材料工程等汽車類專業傳統師資進行培育引導；另一方面，積極從國內外知名大學、科研機構和企業引進系統設計工程、控制工程、電子電氣工程和信息通信等領域內具有一定經驗的高層次人才，力求建設一支結構優化、學緣合理及多學科交叉，且具有工程技術經驗的高素質師資隊伍。此外，為解決辦學初期的師資短缺問題，專業積極從外校和企業聘請具有深厚經驗的人員聯合授課。

三、結束語

汽車工業是我國國民經濟的支柱產業，相關學科專業的人才培養極其重視應用創新實踐。本文以新工科為背景，針對汽車產業技術變革形勢下汽車類專業人才的實踐能力培養存在的問題進行總結，包括實踐教學內容、實踐教學體系、實踐教學資源和師資配置等方面相對新工科人才培養目標和要求存在的不足。以深圳技術大學為例，針對新工科背景下汽車類專業人才實踐培養模式進行探究。堅持“學生中心、成果導向和持續改進”的專業建設質量觀，緊密圍繞新工科專業的人才培養目標、內涵和要求，實施以“寬口徑、厚基礎和重實踐”為特征的人才實踐能力培養，包括產業導向的實踐教學內容設計、多維度的實踐教學體系構建、多元化的實踐教學組織形式、基于形成性的實踐教學考評、多方協同的實踐教學資源建設和多學科交叉的師資隊伍配置等，以促進新工科背景下工程實踐能力強、創新能力強及具備國際競爭力的汽車產業人才培養。