新工科背景下車輛工程專業教學改革

陳一哲 于成杰 王輝 王曉麗 段芳芳

摘? 要：在新工科的背景下，為了適應新一輪的科技革命和汽車行業的革新，迫切需要開展車輛工程專業教學改革，從而推動汽車產業高質量高效益發展，對突破關鍵核心技術、提高高校畢業生就業水平和產學研的合作水平具有重要意義。該文對目前普通高校車輛工程專業存在的問題，提出教學改革的目標和解決方法，為高校車輛工程專業人才培養模式提供新方向和新思路。

關鍵詞：新工科;教學改革;車輛工程;汽車行業;科技革命

中圖分類號：G640? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）23-0036-04

Abstracts： In the context of new engineering， in order to adapt to a new round of scientific and technological revolutionand the innovation of the automobile industry， it is urgent to carry out the teaching reform of the vehicle engineering major， which can promote the high-quality and cost-effective development of the automobile industry. And it is of great significance for breaking through the key core technology， improving the employment level of college graduates and the cooperation level of industry-university-research. This paper proposes the goals and solutions to the problems existing in the vehicle engineering major of ordinary colleges and universities， and provides a possibility for the reform of the vehicle engineering major.

Keywords： new engineering; teaching reform; vehicle engineering; automotive industry; scientific and technological revolution

“十三五”時期電動汽車產業化推進迅猛，碩果累累，給我國汽車產業電動化發展提供了十足的前進動力，“十四五”時期國家對汽車產業提出了更高的要求，新能源的發展和智能網聯的建設都給汽車產業帶來了全新的發展機遇和蓬勃的活力，電動汽車發展進入快車道，與智能網聯汽車齊頭并進。同時，伴隨著“互聯網+”和5G的熱潮，汽車與通信、能源、交通及互聯網等行業融合得更加深入，推動了汽車產業的高質量發展，利于掌握國際市場的競爭主動性。而當前我國汽車產業核心技術競爭力不強，自主品牌汽車市場競爭大，隨著汽車“新四化”概念的提出和發展，新能源汽車和智能網聯汽車已經成為世界上汽車強國研發及推廣應用的重點方向。新能源汽車和智能網聯汽車在汽車產業中快速占領市場，而各國這些方向的人才缺口都很大。針對此情況，我國應快速高質量發展新能源汽車以及智能網聯汽車，做好汽車產業彎道超車的準備，完成由汽車大國向汽車強國的華麗轉身，因此對車輛工程專業改革勢在必得[1]。隨著我國經濟的快速高質量發展和人民對高水平生活的向往，雖然國內電動汽車和智能網聯汽車銷售量持續增高，但是核心技術不強，對政策依賴性較強，不是因為產品優秀吸引人們購買。國內多數汽車仍是汽油和柴油車，對燃油有較強的依賴性，而我國原油大部分都是進口，因此受國際油價影響較大，不利于國內汽車產業的健康發展和人民對美好生活的追求。其次，汽車尾氣排放是城市空氣污染的來源之一，對人類健康有著重大威脅，燃油車便是汽車尾氣排放的“罪魁禍首”。近些年來，新能源汽車逐漸進入人們的視野，它可以幫助我們擺脫對國際原油的依賴和解決城市空氣污染問題，助力國內經濟平穩快速轉型，發展汽車新方向是“功在當代，利在千秋”的大事。但是國內大部分高校車輛工程的培養方案相對來說較為傳統，較難跟得上汽車“新四化”和汽車產業的革新，因此對教學模式和人才培養的改革迫在眉睫。

一? 車輛工程專業學校和學生存在的問題

（一）? 課程設置存在的問題

傳統的車輛工程專業（以下簡稱“本專業”）作為機械大類的二類學科，教學內容中傳統機械式結構仍占很大比例，教學方法和教學資源仍顯落后，導致過時內容、低效課時、“水課”占據大量課上時間[2]。只有大三大四學年才和普通機械專業有所差別，然而，大三大四這兩年大部分學生都在考研和找工作，難以有效地投入到課堂學習中。其次，專業課程設置以汽車理論、汽車構造、汽車設計等汽車類傳統課程為主，缺少汽車類新方向的課程，即使有，也是作為專業選修課存在，學生對其重視程度不高。有些學校開設新方向課程，但是內容換湯不換藥，對學生開闊視野、了解學科發展前沿、豐富汽車類通識類知識幫助不夠。此外，缺少學科前沿之類的課程或講座，無法幫助學生了解本專業前沿發展趨勢，更新學生的學習方向。

（二）? 期末考核和評優存在的問題

對于期末考核，大多數課程僅是期末一張試卷或者平時考勤加上期末考試按照一定比例算成績，學生完全可以靠考前突擊達到及格或者較好的成績，不能良好地評價學生學習情況。并且對于保送研究生、評優評先和評獎學金等評優評先體系，大多數都沒有將選修課放入其中，造成學生不重視，進而引起老師上課時認真聽講的學生人數甚少、甚至不去教室上課的情況[3]。有的學校將選修放入成績評價體系中，學生選的時候就會根據學長學姐的建議選課，即誰給的分高就選誰的課，難以根據自己的實際興趣來選取，造成課程資源浪費和低效課堂，無法達到選修課開闊視野的教育目的。

（三）? 課程設計及畢業設計存在的問題

當前課程設計模式是老師給學生指定題目，理論學習與實際課程設計關系較弱，課堂學習內容與實際設計相差較大，需要老師引導著去做設計。選題一般都是變速器之類的較為傳統的設計，沒有新方向相關的內容，內容老套，學生對其興趣不大，即使認真獨立完成，也沒有很大的成就感。因為內容過于傳統，部分學生會選擇借助互聯網的力量完成課程設計。國內大多數高校都是以理論教學為主，學生較難接觸到實物，因此做設計時僅憑自己學到的理論知識加上自己適當的想象。畢業設計選題相對課程設計來說更為豐富，但是通病都是學生大多數都是擅長考試，因為缺少實習和瀏覽足夠的實物彌補課堂理論學不到的知識，所以對設計的需求不明確，結果不清晰，大多是比葫蘆畫瓢，不能深究其原理與設計的合理性。其次，部分老師的指導意義不大，不能因材施教，導致部分學生僅僅是為了完成設計而設計。

（四）? 實驗存在的問題

傳統實驗室目前開放時間有限，實驗室管理員與學生直接接觸較少，一般是任課教師聯系實驗室管理員，讓實驗室管理員與班長協商班級做實驗的時間。班級數也較多，實驗設備有限，不能充分發揮實驗設備的作用，其次實驗集中在一段時間，因人數較多，實驗混亂，實驗效果差。當集中學習時間過去，學生想要去再次學習的時候，找不到實驗室管理員，或者去實驗室手續較為麻煩，大部分學生選擇放棄去實驗室學習。其次，實驗課時少，儀器與課程不配套，相關實驗難以展開，實驗老師的技術不高，對學生提出的實驗問題不能有效的回答也是一部分學生不選擇課后去實驗室重新學習的原因[4]。

（五）? 實習和就業存在的問題

目前高校實習方式為學校統一組織，在大三和大四學年進行集中實習與參觀，缺少個性化培養，并且大三大四學年學生課業繁重，不少人還有考研與就業的考慮，不能全身心投入到實習中，甚至抗拒外出實習。至于就業，大多數學校沒有提供良好的就業咨詢渠道，是通過企業進入高校開宣講會的方式來讓學生就業，沒有關于相關崗位的介紹，學生對就業崗位所需技能不明確，對未來發展方向不清晰。

二? 新工科背景下改革的目標

在新工科建設背景下，學校的培養計劃應緊跟國家戰略與汽車產業發展趨勢，打破學科壁壘，采用機、電與計算機交叉的方式構建復合人才培養體系，創立本科導師制，由導師負責學生的前沿知識拓展，負責解答學生人生規劃疑惑，將創新創業教育貫穿全過程，培養出技術過硬、綜合能力高、目光長遠的畢業生，為汽車產業轉型升級注入新的中堅力量。

三? 新工科背景下改革的方法

（一）? 積極開設學科前沿和交叉類課程

為適應汽車“新四化”的發展動態，可以在專業選修課模塊中開設一些新興交叉學科的課程，并聘請汽車工程學院（以下簡稱“本學院”）相關教師及其他相關學院相同或相近研究方向教師進行授課，如：智能網聯汽車技術概論、新能源汽車技術、控制與PLC[5]等課程，打破本學院教師只在本學院上課的慣例，在學生系統的掌握了知識結構后，滿足其個性化發展，提高主動學習的興趣和積極性[6]。其次，因為汽車領域有較強的工程實踐性，包含許多學科交叉項目，需要開設一些基礎交叉課程來滿足這些需求，例如二維、三維繪圖和一些簡單的程序算法入門。具體如圖1所示。

（二）? 重構評價體系

現在的教學體系多重視學分，忽略了綜合評價，多數采用體測+成績的方式進行評價，而課程成績卻較為單一。因為工程類專業比較依賴實踐，可以構建以實踐和理論教學結合的新體系，構建由課堂學習到學校實驗室再到企業實習的逐步遞進的三級實踐教學體系，依托校企合作，讓學生深入企業一線，了解基本的車間運行常識和設備操作規范，通過理論與實踐結合，加深課堂學習的理論。其次，在學校理論教學采用小組合作，細化小組成員分數，避免因為小組合作導致部分成員渾水摸魚獲得較好的小組成績。可分為課前預習、方案設計與討論、課堂實驗、實驗報告和團隊合作成績幾部分并設置合適的比例[7]，具體如圖2所示。

（三）? 課程設計和畢業設計改良

目前的課程設計大多是連續多年都一樣或者類似，有較嚴重的模板計算，計算過程為簡單的重復作業，學生興趣不濃厚，可以將其與編程結合或者與實驗結合，既夯實了理論知識與動手能力，也鍛煉了學生的編程能力，有利于學生的全面發展。當得出了合適的結果，采用計算機繪圖做出要求的成品，鍛煉了繪圖基本功。畢業設計大多是在大四下學期，而到這段時間之前，學生重心并不在此，一般是到4月中旬才開始集中做，畢業設計指導老師對學生的指導也有限，可以采取相同類型的題目之間同學的合作，培養不同團隊的合作能力以及辨別能力。同時，充分利用學校資源，將學生送入企業學校車隊，以及合作單位深入學習一段時間，充分了解自己所做的課題，也能更好地理解所做課題的實際意義[8]。

（四）? 開設實驗室預約系統及采用現代化工具輔助教學

目前傳統實驗室面臨的情況是學生不知道什么時候實驗室開門，而負責實驗室的老師總是抱怨沒有學生愿意來參觀學習。通過開設實驗室預約系統，可以幫助教師明確什么時間段有多少人來以及來的學生的意圖，同時給學生提供了便捷的通道，讓學生在學習之余可以合理安排自己的時間去實驗室，也可以防止學生故意破壞實驗室的可能，如發現此種行為，通過預約系統警告甚至拉黑該學生，限制或禁止使用實驗室，如圖 3所示。其次，采購足夠的實驗設備，可以和別的相關學院共享實驗設備，防止因為采購設備較多引起的實驗設備空置。采用傳統與現代科技的結合，例如AR技術，將汽車的每部分系統及零件都做成AR動畫，學生使用手機連接校園網掃一掃便能實時觀看，同時設置彈幕功能，讓每個人都可以發自己的彈幕，讓所有老師及學生的交流不受時間的限制，同時實驗室管理員可以精選問題較多以及回答較為經典的彈幕，優先展示。

（五）? 倡導并鼓勵學生參與各類比賽

大學除了本專業的理論學習，各類競賽也同樣重要。充分利用校級平臺賽車隊和校園媒體平臺，給學生及時傳遞各類比賽的信息和提供參加各類比賽的機會，既鍛煉動手能力，也是對課堂學習的一種及時補充，幫助鞏固知識和提高實際動手能力。鼓勵學生參加全國科技競賽，例如全國大學生智能汽車競賽（圖4）、三大賽（中國“互聯網+”大學生創新創業大賽、中國大學生創業計劃大賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽），這些比賽不僅僅對于學院和學校的科技創新協會和其他社團開放，更多的是鼓勵所有學生參與，讓學生充分利用學校的實驗平臺。同時提供優秀的指導老師，讓競賽不再是學生自己孤立學，由教師啟發學生的思考能力，由比賽和實驗培養學生的動手能力，形成“參與-努力-獲獎-自信”的正向反饋，讓學生越來越喜歡參加競賽，喜歡同臺競技的感覺。學生得獎，也是學院和學校的榮譽，利于提升學校的綜合能力[9]。

（六）? 提供優質實習機會與創業就業指導

目前高校本科生實習大多數是由學校統一提供，時間也較為集中，多數是為了湊學分而去，缺乏主觀能動性，學校應提供一些公司及其相關性強的崗位。適當的實習介紹以及安排合適的時間，讓學生不再因為未知而恐懼，也不因為時間沖突而不愿前往，讓他們明白實踐是檢驗真理的唯一標準，讓他們懂得實習是對自己所學知識的一種綜合訓練，也是對自己能力的充分培養，同時允許學生根據自己的實際能力去不同的企業實習，避免實習流程化與公司需求和個人能力不匹配導致的問題。其次，汽車產業是一個涵蓋范圍巨大的產業，其上下游擁有無數的產業，可以鼓勵學生針對緊缺產業進行創業，搶占先機，完善汽車供應鏈。這就要求高校有一批能力過硬的教師去指導學生創業，對學生就業進行指導，培養創新意識和能力，提高創業意愿。

四? 結束語

為了解決汽車“新四化”下人才培養不足的問題，本文對目前車輛工程培養體系存在的問題進行了簡明扼要的分析，從目前可能存在的問題，到改革的目標和方法等幾個維度進行了闡述。借助“十四五”時期汽車產業高速發展的東風，在新工科背景下推進專業知識的扎實培養與交叉型人才的復合培養，促進創新能力的提高，培養大局意識與全局觀。通過改革充分調動學生的主體責任感、強化學生的實踐與操作技能、提高學生分析問題解決問題的能力，培養面向未來高速發展的汽車行業的復合型人才[10]。

參考文獻：

[1] 羅浩.車輛工程專業新能源汽車方向教學改革與探索[J].汽車實用技術，2018（24）：270-272.

[2] 詹森，賈涵杰，崔曉璐，等.新工科背景下的高校節能與新能源汽車教學改革探索[J].時代汽車，2022（2）：69-71.

[3] 張繼方，徐穎若.《新能源汽車產業發展規劃（2021～2035）》——新能源汽車技術專業教改探究[J].河北農機，2021（2）：93-94.

[4] 趙旭，苗雨瑩，王美蓉.“新工科”背景下實驗教學改革路徑研究[J].工業和信息化教育，2021（10）：66-70.

[5] 段俊法，孫永生.車輛工程本科教學改革和實踐[J].華北水利水電學院學報（社科版），2010，26（3）：174-176.

[6] 睢利銘，王海濤，劉剛.新工科理念下車輛工程專業課程體系改革探索[J].時代汽車，2022（4）：80-81.

[7] 汪震，鄭晉軍，王雨蒙，等.基于PDCA循環對車輛工程專業開放性實驗教學的改革與探索[J].實驗技術與管理，2020，37（9）：26-31.

[8] 荊廣豪.車輛工程專業新能源汽車方向教學改革與探索[J].汽車博覽J Auto Exp，2021（1）：286.

[9] 張治坤.基于PDCA循環控制的工科實踐教學研究[J].大學教育，2018（11）：70-72.

[10] 徐國艷，楊世春，張輝.基于OBE理念的車輛工程專業新工科建設探索[J].中國現代教育裝備，2022（3）：79-81.

基金項目：國家自然科學基金“纖維-鋁合金層板復雜深腔構件應力增塑成形與界面增強機制研究”（52175360）;中國科學技術協會“青年人才托舉工程”（2021QNRC001）;武漢理工大學本科“課程思政”示范項目（2021—2022學年第一學期）（82，97）;武漢理工大學 2022—2023學年研究生“課程思政”示范課程項目（16）;2021年武漢理工大學研究生課程資源庫建設項目（05）

第一作者簡介：陳一哲（1990-），男，漢族，山東泰安人，工學博士，副教授，博士研究生導師。研究方向為汽車輕量化技術。

*通信作者：王輝（1984-），男，漢族，湖北武漢人，工學博士，副教授，博士研究生導師。研究方向為汽車輕量化技術。