新四化背景下車輛工程專業內涵建設與實踐

馮 斌，田 斌，孫 偉，王關平，何秀成

（甘肅農業大學 機電工程學院，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

高等教育是為技術進步和國際競爭提供重要人才支撐的堡壘，面臨新的機遇與挑戰，教育改革既是當務之急，也是長遠之策［1］。 高校應把握新發展機遇，優化完善現有學科、升級改造現有傳統工科專業，以適應新科技革命和產業變革［2］。 車輛工程為機械工程專業的二級學科（專業），自設立以來，已經為我國汽車工業發展培養了許多高素質工程人才［3］。 為積極應對汽車“新四化”（電動化、智能化、網聯化、共享化）發展趨勢，車輛工程專業被教育部列為首批新工科建設專業［4］，旨在培養具有機械、電子、互網聯和人工智能等交叉學科背景的高素質專業人才。 原有車輛工程專業由于缺乏內涵建設，人才培養方案、課程體系、實踐教學、師資隊伍和人才培養模式等已不適應新形勢下專業人才培養的需求。因此，結合新一輪產業技術革命，推進專業內涵建設，對傳統車輛工程專業改造、升級與優化，系統培養多元化、創新性卓越工程技術人才，以滿足我國汽車產業人才需求和學科發展，具有戰略性意義。

近年來通過對甘肅農業大學車輛工程專業合作企業調研和畢業生回訪， 分析出了專業建設存在的一系列問題。確立了“以傳統汽車技術為基礎，以工程教育認證標準為指導，以新能源汽車和人工智能為方向”的建設思路，開展了新工科背景下的專業內涵建設和改革實踐，加快了專業轉型升級，為汽車產業培養了創新和實踐能力突出的高素質工程技術人才。

1 車輛工程專業建設現狀及存在的問題

1.1 人才培養目標定位模糊，與產業人才需求不相適應

甘肅農業大學車輛工程專業原有人才培養體系主要借鑒中國農業大學和部分國內外工科院校專業人才培養模式，培養目標是：“培養德、智、體、美全面發展，具備基礎知識和專業技能，具有國際視野、人文情懷、社會責任感、創新精神和實踐能力的車輛工程領域的高級專門人才”［5］。

培養目標過于學術化，使得人才培養規格、層次和類型區分度不高、定位模糊，游離于研究型大學和應用型本科院校之間。 培養出的學生與研究型大學相比，科研能力弱，而工程實踐能力又比應用型本科院校學生差，導致人才培養與企業需求出現矛盾。 專業培養理念以學科體系為導向，傾向于理論型人才培養，以學生理論考試成績為人才培養質量主要評價指標，而對學生工程實踐能力和終身學習能力的培養不夠重視。

隨著汽車產業朝著汽車新四化方向的轉型發展，需要大批精通新能源、網聯和智能等新技術的車輛工程科技人才［6］，將自主學習和終身學習的意識，不斷學習和適應新發展的能力融入新的培養目標，才能適應汽車產業的新發展。而甘肅農業大學傳統車輛工程專業原人才培養目標沒有以產業需求為導向，不能緊跟汽車新技術，滯后于汽車產業新變化，與區域經濟發展和產業對人才的需求不相適應。

1.2 課程體系僵化，專業課程內容更新不及時

甘肅農業大學車輛工程專業原有課程體系如表1 所示，主要由通識教育、學科專業教育、實踐教育和個性化發展教育等幾個模塊構成［7］。

表1 車輛工程專業原有課程體系表

教學課程遵循自然認知規律，以概述性和專業理論課程內在的規律構建課程體系，這種自下而上的課程體系有利于學科知識體系的傳授，但脫離了工程實踐問題，弱化了專業技術的工程實踐性，學生工程實踐能力不能得到有效訓練［8］。

課程體系各模塊相互獨立，以知識系統性為主，注重知識積累，忽略了先修課程與后續課程的相互銜接，課程教學內容標準不統一，造成專業理論課之間部分內容重復，《汽車構造》教學內容雜而多，與后續幾門課程的部分內容有所重復，教學標準不統一，任課教師缺乏溝通協調，教學內容分配不科學，導致不同的授課教師可能會對同一內容進行講授，既擠占了學時，又影響了學生專業學習效果，導致學生較難建立起系統的理論知識體系。

車輛工程專業課程體系與機械類專業類似，偏重傳統的設計、制造和控制類知識的學習，專業基礎課程與機械類專業基本相同，專業核心課程群以汽車構造、汽車設計、汽車理論和汽車制造工藝學等為主，互聯網、大數據和人工智能等相關內容的新課程設置較少，教學內容較為陳舊，汽車“新四化”等技術不能及時更新到專業課程教學內容中，課程內容與汽車技術發展不同步，相對靜態的課程體系、陳舊的課程內容與汽車產業新發展不相適應。

1.3 教學重理論輕實踐，理論教學與實踐教學不匹配

車輛工程專業課程設置涉及機械、電子、控制和新能源等多個領域內容［9］。 多數專業基礎課和機械類專業同時進行，受課時和實踐場所、設備條件的限制，重理論、輕實踐的現象較為突出。

具體表現為理論課程設置較多，課程表一般先安排理論課，后插空安排實驗課。部分專業課教師為了便于排課，先在教室里講解理論知識，直到期中甚至學期末才集中進行實踐教學。 由于專業知識信息量大，學習時間跨度長，實驗教學時學生已對前面所學理論知識遺忘較多，造成理論和實踐不能很好的結合。

實驗教學課時較短，以學生班級為單位，班級學生人數較多（每班55 人左右），分組進行實驗不可行，一般以走馬觀花式的觀摩為主，不能保證每個學生動手參與實際操作，學生真正動手參與的實驗環節較少。

專業課教師一般只是其中一門或幾門專業核心課程的理論授課教師， 并不能全程參與實驗實習教學全部環節，企業工程技師人員對學生的理論學習進度和掌握情況也并不知曉，實習實踐指導沒有針對性，導致畢業生進入實習崗位后遇到工程問題時無法運用理論知識指導實踐，專業理論知識學習與工程實踐嚴重脫節。

學生對專業知識的學習大多來自理論教材，對汽車零部件的結構原理主要以圖片（二維圖）和視頻形式獲取，而對實物和實際生產環節很少接觸，實踐教學效果不理想，學生工程實踐能力嚴重不足。

1.4 專業教師工程背景欠缺，工科性特征不明顯

目前，車輛工程專業的教師大多數為青年教師，碩士、博士畢業后應聘直接成為專職任課教師，生產過程中的實際問題接觸較少，沒有企業生產實踐鍛煉的機會和條件，工程背景較為欠缺、工程素養嚴重匱乏，工程實踐操作技能明顯不足。

青年教師培養過程中重學歷輕實踐、重科研論文產出輕實踐教學能力提高的思想占主導地位，青年教師考核評價主要以理論教學和科研為指標，而對工程實踐能力和專業技能基本不作硬性要求。青年教師主要致力于科研項目申請、科研到賬經費、高水平論文和科研獎項等職稱晉升條件，從而造成教學內容過于理論化與科學化，出現“工程教育科學化”的現象。 專業課涉及工程應用的內容嚴重不足，教師在課堂教學時，不能以理論與實踐相結合的方式授課，教師的理論知識與工程實踐能力不相匹配。

1.5 專業設置相對獨立，學科間交叉融合不深入

隨著數字化、網絡化和智能化技術的快速發展，軟件編程、大數據和人工智能等學科的交叉融合在工程應用中大幅度提升。 智能化、網聯化和共享化在汽車上的廣泛使用，使得現代汽車已經不再是單一的載運工具，而是融合機械、計算機和智能控制等多技術的綜合化高科技應用產品［10］，車輛工程人才的需求層次和能力要求變得更多元、更多維。

面臨新工科和汽車產業新需求，不同專業和學科之間應交叉融合，在學習與應用中相互滲透。 我校的車輛工程專業設置在機電工程學院機械工程一級學科下，人才培養方案和課程體系偏重機械、力學、材料、電子、控制等學科，而在新能源、大數據、人工智能等學科交叉學科的融入性上略顯不足，不同學科間缺乏有效的交叉融合，汽車產業對人才需求的多維度與學校人才培養方案的低維度之間存在矛盾。

2 車輛工程專業內涵建設措施

2.1 修訂人才培養方案，調整人才培養目標定位

在汽車新四化轉型升級背景下， 人才培養需求正在不斷提高， 為了更好的適應汽車產業的快速發展，2018 年6 月，根據學校統一要求，進行了本科人才培養方案修訂的啟動工作。 學院領導和專業課教師先后在寧波、蕪湖、重慶、成都、蘭州和蘭州新區等汽車企業和理工科大學進行調研，走訪行業專家和本專業畢業生，收集企業和畢業生的建議意見，通過專業教學指導委員會組織專家對才培養方案進行了修訂。

新的人才培養方案以以工程教育專業認證標準為指導，以工程實踐能力培養為目標，以汽車產業人才需求為導向，結合汽車產業技術新變化，調整人才培養目標定位，緊密對接汽車產業發展和人才需求。目標與定位調整為“培養具有扎實的車輛工程專業基礎知識和創新精神，能適應汽車產業和行業技術新變化，面向信息化科技未來發展新趨勢，精通新能源、網聯、智能和共享等領域高素質工程技術人才”。

新的人才培養方案注重汽車前沿技術和產業新發展的契合度，著重提高學生工程實踐能力，增強其創新意識和創新能力，使其有不斷學習和適應行業新發展的能力，面對汽車產業技術革新，能實時響應汽車新技術和關鍵技術，在汽車技術變革中能及時滿足新崗位的能力要求，能夠適應汽車產業新變化對人才培養的要求。

2.2 優化課程體系，更新課程內容

積極組織產學研等領域的專家，參與新的人才培養方案修訂，對傳統教學內容改進提供智力支撐。以培養目標和畢業要求為指標，優化課程體系結構，形成能夠全面支撐畢業要求指標點的課程群，統一課程教學標準，明確教學內容，理順先修課程與后續課程之間的關系，使得前后銜接更加合理。

調整選修課和實踐教學比例，提高專業知識的豐富度，專業選修課中增設移動互聯網、智能導航定位、路徑規劃和虛擬現實等新技術內容的課程。

專業拓展課程以專業拓展為方向，以培養學生的綜合素質為目標，制定了個性化發展教育的各類課程。

修訂專業核心課程的教學大綱，更新專業課程教學內容，緊跟汽車新技術變革。

專業基礎課和核心專業課中設置《計算機圖形學》《智能控制基礎》《人工智能》和《無人駕駛技術》等新技術內容的課程。

對畢業要求指標點的支撐做局部調整，將其中脫離技術實用性和先進性的內容進行刪除，增加相應新技術內容，提升專業課的時效性。 在課程教學內容安排上，將傳統課程進行橫向的合并或者縮減，將《機械原理》與《機械設計》課程合并，將《汽車構造》與《熱工與發動機原理》課程合為一門課程，適度壓縮傳統機械類知識學時，為控制類和新技術課程騰挪出學時空間。在原來的《汽車設計》中擴展汽車可靠性工程方面內容，將《汽車電氣與電子控制技術》課程內容逐步由原來的側重于傳統電器，向以車載網絡為核心的車聯網、人工智能、無人駕駛等智能方面轉移，凸顯新工科特色。

2.3 合理安排實踐課程比重和內容，提高實踐教學質量

以學生工程實踐能力和創新精神培養為目標，構建新的實踐教學體系［11］。 車輛工程系多方爭取更多實踐環節，加強實踐教學，提高學生的生產認知，擴大學生第二課堂實踐能力訓練的形式。合理調整實踐課程比重和學分，調整后的實踐教育總學分為48 學分，達到總學分比例25%左右，比例更加合理，課程學分分配如表2 所示。

表2 課程學分分配表

由表2 可知，在實踐教學環節的課程設置方面，制定以體現工科特色的校內外實踐活動課程，將校內外實踐教學內容與理論知識有機結合，精心安排實驗課程，將理論學習和實驗實訓同步交叉進行，在實驗實訓過程中進一步理解所學專業理論知識， 理論與實踐同步互動推進。 調整優化專業課程實驗內容，盡量弱化單項傳授知識的驗證性實驗的學時和內容，提高全員參與的生產性、設計性和綜合性實驗內容比例和學時，強化解決復雜工程問題的訓練，全面培養學生的工程實踐技能和團隊合作能力，提高實踐教學質量，提升用人單位對人才培養的認可度。

2.4 完善青年教師培養激勵機制，提升工程素養

針對教師理論知識與工程實踐能力之間不匹配的現狀，為提升本專業教師的工程素養，學校和學院結合專業實際，科學規劃實踐教學師資隊伍的建設，完善以科研成果為導向的職稱晉升和獎勵政策，推行青年教師進實驗室和下企業實踐鍛煉制度：參考《實驗技術系列實驗師管理辦法》，新進教師入職前2年，要求到學院相關專業實驗室或工程訓練中心，參與實驗室管理并輔助專業課教師完成專業課程實驗內容，并作為主講教師完成金工實習教學任務；青年教師到校工作的前3 年，要求每年必須到與車輛工程專業相關的汽車設計、制造、檢測和汽車維修等相關企業進行為期1 個月的掛職鍛煉，以此作為轉正定級的必要條件。

定期邀請行業經驗豐富的工程技術人員以“教學沙龍”的形式定期對專業理論課教師進行工程知識的講授和輔導，提升教師工程素養。 積極鼓勵青年教師參加各種專業技能培訓和生產性掛職頂崗鍛煉，與企業聯合攻關， 解決生產中的實際問題。 鼓勵教師的科研項目與學生的 “大學生科研訓練計劃（SIETP）”和創新創業等項目結合，把創新思維與技能訓練同專業教學、專業實習實踐有機結合，提高教師的工程素養，從而推動本專業師資隊伍質量的全面提升。

2.5 強化創新性人才培養，推進學科交叉融合

汽車新四化技術發展對人才培養質量提出了更高的要求，與傳統該專業技術需求相比，“新四化”汽車產業更需具有應變能力和創新能力強的復合型新工科人才，以提高我國國際競爭力［12］。

為了更好的適應汽車“新四化”進程，對車輛工程專業人才培養模式進行改革與探索，促進學科之間交叉融合，課程設置上應大膽嘗試，突破專業設置壁壘，尤其將云計算、機器人、人工智能等先進技術拓展到課程改革中，側重新能源汽車、無人駕駛、互聯網等技術教育，實現多學科的有機融合，并通過課程設計、實踐教學、企業實習、各級各類機械設計創新大賽等提高學生的實踐創新能力。

在加強學科學科間交叉與融合的同時，通過在培養方案中強化實踐、實習和競賽活動學分和學時，聯合多專業學生進行科技創新嘗試，依托學校大學生創新創業學院提供創新基地、平臺和鼓勵措施，活躍創新氛圍。

加強學院之間交流溝通，為學生綜合培養提供有利平臺，結合各自優勢，教師和學生之間互學互鑒，形成合理、完善、長期的增補體系，為培養新工科復合型人才提供有利的外部條件。

3 車輛工程專業內涵建設成效

車輛工程專業結合汽車產業發展新變化，積極響應教育部新工科建設改革思路，以“培養造就一大批多樣化、創新型卓越工程科技人才”為落腳點，進行了專業綜合改革與內涵建設實踐，經過幾年的探索，取得了一定的成效，具體如下：

1）形成了一支梯隊結構合理、工程實踐能力較強的師資隊伍。車輛工程專業現有教師10 人，其中教授2 人，副教授3 人，講師3 人，高級實驗師2 人。教師團隊中1 名青年教師2019 年參加了“青年骨干教師研修計劃”，在吉林大學進行了1 年的專項培訓，3 名青年教師2020 年在東風汽車公司完成了2 個月的實踐鍛煉，極大提升了專業教師的教育教學和工程實踐能力。

2）實驗實訓條件明顯得到改善。 2019 年學院建成了新的工程訓練中心，占地面積6 800 平方米，一次可接納學生300 人進行實驗教學。依托車輛工程專業綜合改革項目，更新了車輛工程專業實驗儀器設備，能夠完全滿足課程內實驗教學要求。此外，學院積極拓展校外實踐教學基地，組織學生開展校外實習實訓，2018～2020 年車輛工程專業167 名學生先后前往湖北十堰東風汽車有限公司和蘭州吉利汽車有限公司等校外實習基地集中開展專業實習。

3）學生創新能力培養成果有較大突破。 學校實施創新學分制，3 個創新學分是獲得畢業資格的必要條件之一。 每位學生在指導老師的指導下，開展各類活動、學科專業競賽和大學生創新工程（SRTP）等獲得創新學分，鍛煉創新能力。 近幾年學生創新能力培養成果如表3 所示。

表3 學生創新能力培養成果表

4）人才培養質量有了顯著提升。 車輛工程專業經過4 年的建設，畢業生就業專業對口度較高，主要集中在汽車制造業、汽車金融和保險等行業，近幾年就業率均超過95%。 2020 和2021 年受新冠疫情影響，學校就業形勢嚴峻，但車輛工程專業就業率依然保持在90%以上。 長城汽車股份有限公司等用人單位對本專業畢業生的工程實踐能力給予了較高評價，認可度很高。近幾年車輛工程專業學生考研上線率穩步提高，2022 年考研上線率超過50%，學生被長安大學、長沙理工大學和重慶交通大學等一些車輛工程專業實力雄厚的高校錄取，人才培養質量得到了有效提升。

4 結語

為響應新四化汽車產業新發展，為汽車行業發展提供人才支撐，筆者對甘肅農業大學的車輛工程專業現狀和解決措施進行概述，分析原有我校車輛工程專業發展所存在的問題，并重點從人才培養方案、課程體系、實踐教學、學科交叉融合全方面進行了改革探索，制定了符合新工科理念的人才培養方案，重構了與產業發展同步的課程體系，豐富了理論與實踐相結合實踐課程內容，組建了師生共同參與的創新實踐團隊，探索出了學科交叉融合創新型專業人才培養模式。

經過幾年的探索與實踐，本專業學生工程實踐能力、科技創新能力和學生的考研就業率得到了很大的提高，有效提升了學生的培養質量。 本研究為本科院校車輛工程專業建設提供了相應有效、可行的思路和經驗，也期待為其他專業建設的改革提供一定的參考。