考慮思政與解決復雜車輛工程問題能力培養的核心課程案例設計*

盛精 陳鼎 王平 張炳榮 孫貴斌

廈門理工學院機械與汽車工程學院 福建廈門 361024

0 引言

在“中國制造2025”“一帶一路”倡議背景下，承擔國家使命的高校教育改革面臨著重大機遇與挑戰。工程教育專業認證，為高校工程教育的改革指明了方向[1]。工程教育認證標準有12條畢業要求，其中有8條明確地提出了對“解決復雜工程問題”的要求[2]。為此，解決復雜工程問題能力的培養成為各高校關注的焦點。

另外，在工程教育認證標準中有4項畢業要求涉及社會、健康、安全、法律、文化、社會責任感、職業道德和規范等。而這些畢業要求與“課程思政”的內涵是一致的。事實上，在培養學生的過程中，“要我學”在學生學習過程中仍是一個普遍現象。因此，讓學生肩負社會責任，具備家國情懷和工匠精神等意識，促使學生轉變到“我要學”格外重要。所以，課程思政建設也成為當下探究的一個熱點問題。學生解決復雜工程問題能力和課程思政狀況可從以下實例略見一斑。廈門理工學院車輛工程專業核心課程——客車制造工藝學期末考試有一道綜合應用題（書本習題改編）[3]，要求：①標注出殼體3、齒輪軸4的軸向主要尺寸及極限偏差；②若殼體3上的主要尺寸不符合機械加工藝要求，試將其標注成符合工藝要求的設計尺寸（見圖1）。盡管教師結合試題的知識點給學生進行了復習，并講解了類同例題，但考試結果出乎意料，該題學生的平均得分只有20分。毫無疑問，這表明學生解決復雜工程問題的能力薄弱，課程思政收效甚微。

圖1 傳動裝置及其部分零件圖

學校車輛工程專業分別于2016年、2019年通過教育部工程教育專業認證和認證復評，且2019年獲批國家一流專業建設點。但在培養學生具有解決復雜工程問題能力、課程思政方面亟須進一步加強建設。核心課程是培養學生解決復雜工程問題能力的重要抓手，而案例建設是核心課程的“硬件”建設內容；課程思政則是培養學生學術志向、科學精神與專業倫理意識，是課程建設不可或缺的“軟件”。只有思政建設與課程建設相互融合，才能相得益彰。鑒于此，非常有必要開展相關課題的研究。

綜上所述，考慮思政與解決復雜工程問題能力培養的核心課程案例設計這一課題的研究對車輛產品研發人才培養模式構建的理念、方法創新具有重要的理論意義，同時對指導車輛工程專業在規劃畢業要求、構建車輛工程專業畢業要求與培養標準能力矩陣、設置理論教學與實踐教學體系，以及完善管理制度和評價體系具有一定的指導作用，最終對車輛工程專業培養又紅又專的應用型技術人才具有重要的實踐意義。

1 課題建設思路

根據學校辦學理念和定位，結合社會對具有解決復雜工程問題能力與社會責任感、工程職業道德和規范等的人才需求，以及工程教育認證標準，在分析車輛工程專業畢業要求與具體指標點（能力、素質和知識）的矩陣、規劃課程群與核心課程的基礎上，分析復雜車輛工程問題和思政元素與課程關聯；通過文獻調研法、調查法和個案研究法，探討體現復雜工程問題與蘊含思政元素的案例構建；開展面向知識/能力/情感多目標融合下的案例在教學中的實證，研究考慮復雜車輛工程問題與課程思政的案例教學實效評價。具體研究思路見圖2。

圖2 課題研究思路

2 課題的建設措施

2.1 復雜車輛工程問題和思政元素與課程的關聯

從培養目標出發，規劃車輛工程專業畢業要求與培養標準能力矩陣，設計課程對應的指標點（指標點1：掌握汽車設計與制造等專業知識，用于描述汽車復雜系統或者過程以及建立相關數學模型，解決相關車輛工程問題。指標點2：能夠客觀評價車輛工程領域相關新產品、新技術、新工藝等的開發和應用對社會、健康、安全、法律以及文化的影響），擬定以下的課程目標：①能正確陳述客車產品的生產過程、工藝過程與制造方法等方面的術語或概念；②能夠正確分析與計算定位誤差，會表達工藝裝備的作用、客車產品工藝規程設計的基本原則、過程，以及相關的標準、規范；③能夠正確分析客車產品加工質量的成因和產品設計的工藝性，會建立工藝尺寸鏈與計算；④能獨立設計結構簡單的夾具、制定典型零件的工藝規程，逐步具備解決復雜車輛工程問題的能力；⑤能夠客觀評價客車制造對環境、社會、健康、安全、法律、文化的影響，具有科學精神與專業倫理意識，注重品德修養和人格養成，體現家國情懷與政治認同。為此，首先，根據課程目標羅列出與各課程目標關聯的知識點，并按層次依次劃分；其次，以知識點為線索，組織車輛工程問題、搜尋思政元素，分別形成相應的車輛工程問題與思政元素集合；建立知識點—車輛工程問題—思政元素的關聯，見圖3；最后，將諸多車輛工程問題經過加工、處理，凝練成至少涵蓋復雜工程問題7個特征之一的復雜車輛工程問題[4]。

圖3 知識點—車輛工程問題—思政元素關聯

2.2 體現復雜工程問題與蘊含思政元素的案例構建

將基于工程教育認證的課程目標進一步解析、聚合，分別歸類于知識、能力和情感三種目標[5]。知識目標主要指本課程要求學生熟悉、掌握、理解和了解的知識點；能力目標除了專業要求的解決復雜工程問題能力外，增加了企業對工程技術人員的能力要求；情感目標強調立德樹人。借助于產學研合作平臺與廠校聯合培養機制，組成案例庫開發人員。從實現知識目標出發，以具備復雜工程問題為導向，廣開諸如專利、教科書習題，企業完成的經典實例，國家及各省區市相關的科技進步獎和發明獎，以及國家電視片《大國工匠》《大國重器》等有助于達成能力目標的實例源；同時，注重搜羅典型實例背后催人奮進、發人深省的人文事例，以建構蘊含思政元素的實例?；诎R、能力和情感目標的多形式、多類型實例，構建由多目標、多級復雜程度系數的案例研發機制，開發出從簡單到復雜、蘊含復雜工程問題與思政元素的教學案例。以上述方式，不斷探討由實例“物理整合”，經過“化學融合”形成案例的方法。尤其要關注在車輛工程領域國家面臨“卡脖子”難題所涉及的工程技術問題，為此，需要持續創建新案例，更好地達成課程目標。教學案例構建路徑見圖4。

圖4 教學案例庫構建路徑

2.3 面向知識/能力/情感多目標融合下的案例在教學中的實證

客車制造工藝學的許多知識點是通過先修課程（包括基礎課、專業基礎課、專業課）逐漸展開。所以，需要把與案例中項目知識點關聯的課程及其教學任務進行分解，見圖5。如案例中關于夾具設計知識點——“定位誤差分析與計算”關聯課程及其教學任務是：機械制圖課讓學生學會工程表達語言，工程材料與機械制造基礎課讓學生掌握工程圖中設計基準、工藝基準（工序基準、定位基準、測量基準和裝配基準），互換性與技術測量課讓學生理解尺寸、形位公差和誤差，高等數學課要學生熟悉工程問題的建模方法與求解過程。然而，許多關聯課程的教師分布在其他學院、系部和教研室，要完成各知識點教學任務的銜接，建立多任務、跨院（系）部的柔性教學團隊是必要的。要提高案例的實證效果，全員性是要關注的問題之一。為此，首先，要規劃核心課程——客車制造工藝案例實施的主講教師和實施人（合作教師），以課程思政為契機，加強教師的責任感，激發學生的使命感，創建良好的教學氛圍，增強人人（全校教職員工、學生）都是案例教學參與者的意識。其次，要注重案例教學的全過程。在籌劃各個教學任務的教學時間節點后，在教學過程中主講教師與合作教師定期交流、溝通，依次完成案例在各時期擬達成的階段目標[6]。這樣，在知識/能力/情感目標遞進式達成的基礎上，完成案例在教學中的實踐。

圖5 知識點與課程的關聯

2.4 考慮復雜車輛工程問題與課程思政的案例教學實效評價

構建在校生和在崗工作的往屆畢業生的案例教學評價體系，見圖6。在校學生評價主體為任課教師、其他教師、企業特聘教師和學生；評價指標為課程目標、工藝知識應用能力達成情況；評價方法采用考試、考查或綜合應用測試；評價周期選擇某知識點的學習過程或階段，以及課程結束為止。要注意的是，教學效果的評價一定與教學條件高度相關，也就是要關注教師和學生情況，采用的教學手段、教學方法，以及目前擁有的教學資源。而對于在崗工作的往屆畢業生，評價主體是教師（包括其他高校教師）、企業工程技術人員與同行專家學者；評價指標是畢業生的工藝、工藝裝備設計能力和其他綜合能力/素質；評價方法采用層次分析法和模糊評價法；評價周期可定為隨機或定期。同樣，評價時也要考察畢業生的工作條件（指導工程師、培養手段和方法、企業資源）。在與畢業生所在企業開展科研合作的同時，也對畢業生進行跟蹤調查，定期或不定期地獲取案例在培養學生解決復雜工程問題與課程思政成效方面的評價信息。在上述評價結果的基礎上，建立一個“教學－評價－持續改進”的閉環體系，以促進教學的持續改革，以期培養出一批批又紅又專的車輛工程領域的應用人才。

圖6 案例教學實效評價體系

3 課題實施情況

根據知識點，收集或開發實例，確定能力要求，融入思政元素，形成案例。圖7為定位誤差分析與計算實例。包括以下內容。①知識點：定位基準、工序基準（設計基準），基準位移誤差、基準不重合誤差與定位誤差；②能力：會計算定位誤差，逐漸能夠獨立設計夾具；③課程思政元素：實現由“制造大國”走向“制造強國”的責任感、文化自信、社會主義核心價值觀、科學精神（定位誤差產生原理）、專業倫理（定位誤差極限規定）。圖8為汽車產品設計的工藝性實例。包括以下內容。①知識點：零件機械加工工藝性，產品結構設計尺寸、尺寸標注的合理性；②能力：可以正確規劃產品結構的設計尺寸，能夠合理標注結構尺寸；③課程思政元素：家國情懷（民族復興）、工匠精神，專業倫理（標準、法規）。圖9為汽車產品結構的裝配工藝性實例。包括以下內容。①知識點：裝配尺寸鏈、工藝尺寸鏈，尺寸標注的合理性；②能力：會構建裝配尺寸鏈和零件的工藝尺寸鏈，會分析尺寸標注的合理性且能正確標注；③課程思政元素：民族自信、科學精神（尺寸及偏差計算模型）、專業倫理（公差標準）。

圖7 定位誤差分析與計算實例

圖8 汽車產品設計的工藝性實例

圖9 汽車產品結構的裝配工藝性實例

案例教學開展了近一學年，以選擇題、填空題和簡答題形式考查學生掌握基礎知識的情況，結果統計得分率提升20%；以分析題、計算題形式考查學生應用知識能力，得分率提高了15%；以綜合應用題形式考查學生綜合運用知識能力，得分率提高了10%。學生的綜合成績（包括平時、測驗成績）提高表明課程知識目標達成有所提高。在后續課程——客車制造工藝課程設計的實踐環節，學生完成工藝、夾具設計的質量略有提升，表明課程的能力目標達成度提高。另外，學生的出勤率、學習態度和主動學習的積極性都有所好轉，考研的學生也有所增加，說明課程的情感目標達成度得到提升。

4 結束語

本課題是圍繞學校車輛工程專業核心課程——客車制造工藝學展開的，總結如下。

1）復雜車輛工程問題和思政元素與課程關聯分析?；谲囕v工程專業培養目標，提出蘊含知識、能力和情感目標的課程目標，分析課程的知識點。從知識點出發，收集并初步整理工程問題集合、課程思政素材，經過分析、歸納和綜合，處理成復雜車輛工程問題。建立復雜車輛工程問題、知識點與思政元素之間的關聯。

2）蘊含復雜車輛工程問題與思政元素的案例開發。由企業工程師與高校教師聯合組成案例開發組，多渠道、多方式收集與本課知識點相關的工程實例，經過解析、聚合加工，凝練出多級復雜程度的實例。針對課程思政素材，深入挖掘課程思政元素。將復雜車輛工程問題實例與思政元素有機融合，形成教學案例。

3）多目標融合的案例在教學中的應用驗證。重視全員性，構建以主講教師為主，由多知識點講授的任課教師組成案例教學團隊；注重全過程，以案例為載體，將教學案例各知識點分解后拓展至大一、大二學習階段，由基礎課、專業基礎課教師完成案例的先導部分。目前，在主講教師教學階段，開展了實證研究。

4）研發的案例在教學實踐中的成效評價。為了動態跟蹤案例教學效果，把在校學生和往年畢業生分別作為短期、中長期考察主體。依據學生在不同的成長環境，規劃了參與評估人員的組成、評價指標、評價方法和評價周期。近一學年的教學實踐表明課程目標達成度有所提升。