學科交叉、產教融合的車輛工程一流專業建設研究

劉志明 王斌杰 丁莉芬

［摘 要］ 作為首批國家級一流本科專業建設點，北京交通大學車輛工程專業通過學科交叉、產教融合構建了以車輛智能設計、智能制造、智能運維課程群為主線，以人工智能、大數據等前沿技術為支撐的人才培養體系，將現場問題、前沿理論、先進技術融入人才培養過程，打造了校企互補、產教融合的一流“雙師型”教學團隊，校內外結合、虛實結合，構建了由校內教學實驗中心、科研平臺、校外實踐基地和面向全國的虛擬仿真中心組成的“四位一體”的一流實踐平臺。

［關鍵詞］ 車輛工程；一流專業；學科交叉；產教融合

［基金項目］ 2020年度北京交通大學一流本科專業建設及專業綜合改革項目“車輛工程國家級一流本科專業建設”

［作者簡介］ 劉志明（1966—），男，江西南昌人，博士，北京交通大學機械與電子控制工程學院教授，博士生導師，主要從事結構疲勞可靠性研究；王斌杰（1979—），男，山西交城人，博士，北京交通大學機械與電子控制工程學院副教授，博士生導師，主要從事結構載荷譜研究；丁莉芬（1972—），女，湖北武漢人，博士，北京交通大學機械與電子控制工程學院副教授，碩士生導師，主要從事鐵路貨車結構設計和縱向動力學研究。

［中圖分類號］ G640 ［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）21-0013-04［收稿日期］ 2022-08-13

引言

截至2022年，高速鐵路對百萬以上人口城市的覆蓋率超過了95%，高速動車組是當今世界高新技術的集成，是支撐“一帶一路”建設和新型城鎮化的核心裝備。中國高速動車組產業通過自主創新、集成創新、引進消化吸收再創新，實現了由“中國制造”到“中國創造”的快速發展。習近平總書記指出，人是科技創新最關鍵的因素［1］。2016年，我國成為《華盛頓協議》正式成員，這是我國工程教育認證的一個重要里程碑［2］。新工科建設是我國主動適應和引領新經濟發展，為應對21世紀工程教育挑戰提供中國智慧、做出中國貢獻的重要舉措［3］。

北京交通大學車輛工程專業已有60多年的歷史，依托國家級一流學科交通運輸工程和部級重點學科車輛工程的碩士、博士學位點進行建設，先后獲批國家級特色專業、北京市特色專業，是教育部首批卓越工程師計劃專業、專業綜合改革試點專業，2019年入選國家一流專業建設點。車輛工程專業以軌道交通車輛設計、制造和運用為主線，以高速列車和重載貨車為特色，培養具有軌道交通大工程背景、掌握軌道交通系統理論和軌道車輛工程領域專業知識與關鍵技術、具備引領軌道交通科技發展潛質的工程技術人才。作為首批國家一流專業建設點，車輛工程專業重點建設了學科交叉的新工科人才一流培養課程體系、產教融合的新工科人才一流教學團隊和虛實結合的新工科人才一流實踐教學平臺。

一、構建學科交叉、智能特色的課程體系

（一）車輛工程專業課程體系

車輛工程專業經過多年的建設，完全符合本科專業國家標準、“卓越工程師”1.0建設標準和工程教育專業認證標準，實現了教育部提出的保合格、上水平和追卓越的目標。基于OBE理念，以符合工程教育專業認證標準為原則，以全面提高人才培養水平和教育教學質量為宗旨，以全面提升學生綜合素質與實踐創新能力為核心，以全面開展專業綜合改革為抓手，它形成了先進的教育教學理念，建設了車輛工程專業新工科人才培養體系和課程體系。針對智能高速動車組設計、制造和運維對復合型人才的需求，該專業強化學科交叉，跨學科設置課程。人文、數理、通用基礎課程體現寬口徑，機、電、控、材、信課程體現厚基礎，車輛智能設計（機+電）、智能制造、智能運維體現強特色。課程還注重與智能列車相關的人工智能、大數據、物聯網等前沿技術的融合。目前，車輛工程專業畢業生供不應求，平均就業率為98.6%，平均深造率為56.6%，并呈現逐年上升趨勢，獲國家和省部級科技競賽獎勵107項，車輛1601班獲評“北京高校‘十佳示范班集體”。在上海軟科教育信息咨詢有限公司的2021年和2022年全國高校車輛工程專業排名中，本專業連續2年獲評A，位列147個參評專業前茅。《大學生》雜志對專業建設情況進行了專門報道，專業負責人劉志明教授在中國科學技術協會主辦的工程能力國際論壇上做了主旨報告，劉志明、李強教授在國家級媒體介紹了高鐵科研和人才培養經驗。

（二）加強一流課程教學資源建設

人才的培養離不開教材，教材是保障教育質量的基本要素和建設一流課程的重要支撐，高校教材建設是提高高等教育學科建設水平、科學研究績效和人才培養質量的基礎工程［4］。面對當下企業生產技術先進于學校教材、信息技術加速推動學科發展的現狀，車輛工程專業圍繞卓越工程師培養目標編寫了系列精品教材和實驗實踐教程，編寫出版的國內第一套高速動車組系列教材在國內產生了較大影響，2016年還出版了普通高等學校車輛工程專業卓越特色系列規劃教材。上述教材在西南交通大學、中南大學、蘭州交通大學、石家莊鐵道大學、大連交通大學、華東交通大學、遼寧鐵道職業技術學院等院校，以及中車青島四方機車車輛股份有限公司、長春軌道客車股份有限公司、北京鐵路局、哈爾濱鐵路局、太原鐵路局等也得到了廣泛應用。

專業課程建設將與高速動車組相關的最新設計、制造理論與技術引入教學內容，對課程內容進行優化整合，加強信息技術與教學的深度融合。傳統教育是以校園為物理空間，傳授各類專業知識，培養專業技能和傳遞價值觀，最終獲得專業學位的學位教育；網絡規劃教育以MOOCs為典型代表，是具有大規模教學參與者、低門檻、突破時空界限等特征的在線教育。網絡規劃教育與傳統規劃教育在傳播特征上并無本質區別，可理解為傳統規劃教育的網絡版［5］。基于教育需求的上述變化，按照“金課”標準，專業全面推進車輛工程優質課程和軌道車輛特色系列MOOC課程建設，從專業主干課程入手，把課程思政建設作為落實立德樹人根本任務的關鍵環節，引領帶動全員、全過程、全方位育人。在教學中通過設立研究專題進一步推進研究型教學，使教學方法從單向知識傳授為主向教師與學生互動的研究型教學模式轉變，培養學生的設計思維、工程思維、批判性思維和數字化思維，提升學生的創新精神、創業意識和創新創業能力。

此外，運用現代信息技術實現教學質量的全流程管理，探索云實習教學模式，充分發揮現有先進信息工具的管理功能，引入雨課堂進行實習課程教學質量的整體監控，引入問卷星對學生課前和課后學習情況進行調研分析，引入騰訊會議作為課程溝通和交流的平臺，通過錄制視頻、軟件設計、編程練習等多種形式保證實習的教學效果。

二、建設校企互補、產學融合的高水平“雙師型”教學團隊

（一）構建車輛工程專業基層教學組織

根據車輛工程新工科人才培養體系，圍繞軌道車輛智能設計（機械、電氣）、智能制造和智能運維，構建車輛工程專業基層教學組織架構。其中，軌道車輛智能設計（機械）組課程體系包括軌道車輛強度、軌道車輛設計、軌道車輛設計綜合實踐、計算方法；軌道車輛智能設計（電氣）組課程體系包括軌道車輛電力電子技術、軌道車輛傳動與控制、軌道車輛傳動與裝備實踐；軌道車輛智能制造組課程體系包括現代制造技術基礎、軌道車輛制造、生產實習；軌道車輛智能運維組課程體系包括軌道車輛工程、軌道車輛裝備與可靠性、軌道車輛牽引與制動、軌道車輛智能運維、熱流體工程。

（二）高水平教學團隊建設

培養新工科人才對教師也提出了相應的要求。教師要不斷提高專業技術能力和設計創造能力，以適應新的人才培養需要，研究探索專兼職隊伍組成、教師工程實踐能力培養問題，建立健全教師教學科研工作中有關學術和應用方面的不同評價標準，吸引既具備理論知識又有實踐經驗的高層次專業人才擔任教師，加快形成專兼結合的“雙師型”師資結構，保證高層次應用型人才培養質量。研究確定了教師教學能力內涵，將高校課堂教學基本功內涵的理論研究拓展到實踐環節，建立了基層教學組織，通過教學研討、老教師傳幫帶、集體備課和重點研討教學難點等方式，提高青年教師的教學能力。教師緊密依靠載運工具和工程國家重點學科的資源優勢，將教師承擔的科研項目研究成果融入課堂、教材、課程設計，實現課程設計案例源于生產需求、實驗平臺和系統源于科研成果轉化、實驗數據和場景來自工程現場實際，建設了支撐新工科卓越人才培養所需的專兼結合的教師隊伍。校企互補、產學融合，以高水平學科帶頭人匯聚高層次教師隊伍，增強校內教師工程背景，提高企業教師教學能力，形成高水平“雙師型”教學團隊；把課程思政建設作為落實立德樹人根本任務的關鍵環節，引領帶動全員、全過程、全方位育人；把現場問題、前沿理論、先進技術融入人才培養過程，實現對學生理論與工程實踐教學全過程的指導。作為北京市優秀教學團隊，團隊獲得各類教學成果獎10余項，獲批科技部重點領域創新團隊稱號，10余人次獲國務院政府津貼、首都勞動獎章、茅以升科學技術獎、中國土木工程詹天佑獎、火車頭獎等國家級、省部級榮譽稱號。

三、建設校內外結合、虛實結合的一流實踐平臺

（一）構建多維遞進的人才培養實踐體系

車輛工程專業實踐教學體系建設如圖1所示。它對實驗教學、實習、課程設計、軍訓及社會調查、課外認證與競賽、畢業設計、科學研究等各項實踐教學環節進行統籌安排，設計和實施以培養工程素質、基本實踐能力、綜合設計能力、科研素養、創新能力為目標，體現“縱向分層次、橫向多模塊、必修與選修相結合、課內與課外相結合”，多維遞進并四年不斷線的課程。學生獲國家和省部級競賽獎勵合計107項。

（二）建設“四位一體”新工科卓越人才培養一流實踐平臺

通過與行業企業共同制訂培養方案，專業教學實現企業對人才培養的深層次參與，促進科研成果向教學資源轉化，編寫出基礎理論與新技術結合的系列高水平教材，研制了技術領先的專業教學實驗設備；校內外結合、虛實結合，構建了由校內教學實驗中心、科研實驗室、校外實踐基地和虛擬仿真中心組成的“四位一體”新工科卓越人才培養一流實踐平臺。同時，建設了特色鮮明、內容豐富、具有推廣價值的“動車組特色實驗室”，以及由校內國家級教學實驗平臺、國家級科研實驗室、校外實踐基地和虛擬仿真中心組成的“四位一體”新工科卓越人才培養一流實踐平臺。“高速動車組檢修工藝虛擬仿真實驗”先后榮獲國家級虛擬仿真項目和國家級一流本科課程虛擬仿真實驗教學一流課程。截至目前，虛擬仿真項目累計項目訪問量51 171條，其中，校內網站訪問量2 537條、校外網站訪問量48 634條。北京交通大學—青島四方機車車輛股份有限公司基地先后獲國家級工程實踐教育中心、國家校外人才培養基地和第三屆“全國工程專業學位研究生聯合培養示范基地”。此外，建設了國家認證認可的北京交通大學結構強度檢測實驗室、教育部工程研究中心、鐵路機車車輛特色專業及精品課程的網站，在同層次、同類型高校相關專業建設中取得建設成果。

結語

北京交通大學車輛工程專業具有鮮明的軌道交通特色，基于OBE理念和新工科建設要求，構建了“縱向分層次、橫向多模塊、必修與選修相融合、課內與課外相結合”多維遞進的新工科人才培養體系，在一流專業、教學團隊、實踐平臺、精品教材和優質課程建設上取得豐碩成果。該專業2016年接受了國際認證專家全程觀摩的工程教育認證，獲評首批國家級一流本科專業。團隊先后獲批國家虛擬教研室和科技部重點領域創新團隊。獲批國家級虛擬仿真項目、國家級校外人才培養實踐基地和工程專業學位研究生聯合培養基地，出版了國內首套中、英、俄文“一帶一路”軌道交通系列教材；所有課程均開展了課程思政建設，建設了中國大學慕課平臺唯一的軌道車輛系列課程，獲批3門國家一流課程。

（課題組成員：劉志明、王斌杰、丁莉芬、宋雷鳴、金新燦、王文靜、鄒驊、楊廣雪、李志強、楊智勇、王曦、楊超、殷怡、霍凱、宋志坤、陳羽、高波）

參考文獻

［1］習近平在中科院第十七次院士大會、工程院第十二次院士大會上的講話［EB/OL］.（2014-06-09）［2022-07-12］.http：//www.gov.cn/xinwen/2014-06/09/content_2697437.htm.

［2］李志義，趙衛兵.我國工程教育認證的最新進展［J］.高等工程教育研究，2021（5）：39-43.

［3］顧佩華.新工科與新范式：實踐探索和思考［J］.高等工程教育研究，2020（4）：1-19.

［4］汪建華.新時代我國高校教材建設的原則與路徑［J］.黑龍江高教研究，2020，38（8）：21-25.

［5］李翔，陳錦清，單峰，等.網絡規劃教育的特征及其未來發展趨勢：基于全球規劃教育慕課特征研究的啟示［J］.城市發展研究，2021，28（10）：29-40.

Research on the Construction of First Class Vehicle Engineering Major by Interdisciplinary and Integration of Industry and Education

LIU Zhi-ming， WANG Bin-jie， DING Li-fen

（School of Mechanical， Electronic and Control Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， China）

Abstract： As one of the first batch of national first-class undergraduate major construction sites， the vehicle engineering major of Beijing Jiaotong University has built a talent training system based on intelligent design， intelligent manufacturing， intelligent operation and maintenance courses group and supported by frontier technologies such as artificial intelligence and big data through interdisciplinary and integration of industry and education; Integrating on-the-spot problems， cutting-edge theories and advanced technologies into the talent training process， a first-class teaching team of “double qualification” with complementary university and enterprises and integration of industry and education has been built; Combining inside and outside of the university and combining virtual and reality， a first-class “four in one” practice platform consisting of teaching experiment centers， scientific research platforms， out of school practice bases and national oriented virtual simulation centers has been built.

Key words： vehicle engineering; first-class major; interdisciplinary; integration of industry and education