地方高校多元融合的運載工程專業集群實踐教學方案設計

彭憶強 吳濤 王意東 楊建軍 徐延海 蔣珍菊

摘? 要：在交通“新基建”、汽車“新四化”的趨勢下，我國運載工程產業技術發展日新月異，產業對專業技術人才數量和質量的需求都日益激增。實踐課程作為運載工程專業集群培養高素質人才的必要環節，其重要性日趨增加。將行業特點和專業集群優勢融入到實踐教學方案中，融合校內外實踐教學資源和行業發展熱點，可有效提升學生的專業基本能力、自主學習能力、復合創新能力和工程綜合能力。該文以西華大學運載工程專業集群實施產教研育多元融合的實踐教學方案為例，從教學過程設計、教學平臺構建、思政元素的融入機制和教學實施方法四個方面著手，設計適合地方高校特色專業集群的實踐教學方案。該方案的實施，為推動培養運載工程產業高素質人才奠定良好的基礎。

關鍵詞：運載工程；實踐教學；課程思政；產教研育多元融合；教學模式

中圖分類號：G640? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）05-0066-07

Abstract： With the development of "new infrastructure" for transportation system and "new four modernization" for automotive industry， the automotive and transportation industry technology develops rapidly in China. At same time， the demands for professional and technical personnel in automotive and transportation fields are increasing prominent. As a necessary part of the training of high quality talents in the automotive and transportation major group practical courses are increasingly important. Integrating the advantages of disciplines and industries into the practical teaching plan， aggregating the latest scientific research achievements and practical teaching resources from different sides， can effectively promote students' basic professional ability， independent learning ability， compound innovation ability and comprehensive engineering ability. This paper takes the automotive and transportation major group of Xihua University as an example， through the implementation of the practical teaching plan of the multi-integration of production， education， research and education， from four aspects： teaching process design， teaching platform construction， integration mechanism of ideological and political elements， and teaching implementation methods. The practical teaching plan of the characteristic professional clusters in colleges and universities has been designed. Through the implementation of this plan， a good foundation has been laid for promoting the cultivation of high-quality talents in the automotive and transportation major group.

Keyword： automotive and transportation industry; practical teaching; curriculum ideology and politics; integration of industry-education-research; teaching model

交通“新基建”、汽車“新四化”作為國家新時期的發展戰略，將極大地促進我國社會經濟的高質量發展。在《交通強國建設綱要》[1]和《智能汽車創新發展戰略》[2]中描繪了新時代我國交通、汽車（本文統稱：運載工程）產業發展的美好愿景，并對運載工程類專業人才隊伍建設提出了新課題和新挑戰。隨著我國在運載工程領域關鍵技術創新研究中不斷取得突破性進展，產業技術更迭頻次加快，智能網聯交通（人-車-路-云協同）系統復雜程度提高，新趨勢、新業態對運載工程多能復合型人才的專業基本能力、自主學習能力、復合創新能力和工程綜合能力（以下簡稱“四種能力”）都提出了更高的要求，體現如下。

智能網聯技術發展對人才專業基本能力的需求。建設智能交通、智慧城市，“大數據+智能化”是發展的必然趨勢，而智能網聯技術是智能交通建設的重要支柱。從運載工程產業智能化轉型角度來看，我國智能網聯技術人才需求與人才供給嚴重不匹配，傳統產業面臨轉型升級，智能網聯技術人才的培養急需得到解決[3]。相比傳統的運載工程類人才培養注重機械、材料、道路建設等專業知識，智能網聯技術人才將轉變為對車聯網、軟件開發、智慧交通、智能駕駛系統、數字孿生、系統集成與控制、算法與人工智能和試驗測試等復合型專業知識基本能力的需求。

多維度的教學模式對人才自主學習能力的需求?，F代通信技術的發展與應用為充分利用信息技術與課程資源平臺結合提供了良好的契機，尤其有利于線上線下混合式的授課模式[4]。線下課堂教師與學生進行互動、交流、答疑，教師可采取翻轉課堂等形式，學生從被動接收到主動思考，提供學習的主觀能動性；線上課堂對知識理念進行梳理，利用線上線下各自的優勢，可以形成一種最優的教學模式。而在這種模式中，強調以實踐案例和實踐問題為導向，從課程理論到工程實踐的角度對知識的廣度和深度進一步探索。對學生自主學習、主動學習能力的要求更高。

多學科的交叉融合對人才復合創新能力的需求。隨著智能網聯技術的發展，運載工程學科涉及的知識面越來越交叉和綜合，對計算機、控制、算法、新材料等學科知識的掌握成為未來運載工程領域工程人才的重要技能。因此，運載工程產業人才培養將面臨多學科交叉融合的特點，傳統的運載工程專業人才的工程能力逐漸轉變為復合創新能力。作為培養運載工程專門人才的高校，在面臨行業轉變和人才能力需求變化時，應及時修訂人才培養方案和模式，促進學生復合創新能力培養。

多極化智能網聯交通體系對人才工程綜合能力的需求。運載工程產業進入全新智能時代，產業外延不斷擴展，除傳統的制造和道路建設企業外，眾多為智能網聯交通開發和生產提供軟硬件支撐的科技公司、平臺公司以及基礎設施的建設與運營單位，都將成為智能網聯交通產業重要的組成部分。所形成的人-車-路-云（邊緣云、中心云等）協同的多級化智能網聯交通體系對學生工程綜合能力提出了新挑戰。

西華大學運載工程專業集群由四個專業（大類）組成：車輛工程（含汽車設計制造、汽車電子和先進車載動力三個方向）、新能源汽車工程、汽車服務工程、交通運輸大類（含交通運輸和交通工程兩個專業）。專業集群教學團隊把握時代要求，將以培養“四種能力”為主線的人才培養模式深入落實到實踐教學層面。

一? 運載工程專業集群實踐教學方案設計思路

針對運載工程產業技術發展的新趨勢，以及由此產生的新業態，除了對專業人才培養的總體方案進行重構外[5]，由于工科專業實踐教學占比大[6-7]，特別需要對運載工程專業集群的實踐教學內容更新進行、方案進行優化再造。在教學改革過程中，團隊根據運載工程產業的融合性和產業技術的快速迭代的特點，圍繞地方高?！半p師雙能”型教師培養的難點，重點開展了產教研育多元融合的實踐教學培養方案的研究創新、實踐教學環境和教學資源的設備更新等工作，為解決地方高校實踐教學改革探索了一種可行方案。

（一）? 培養目標與實踐教學方案對標

按照“工程教育專業認證體系”的要求，在充分調研的基礎上，首先明確培養目標和畢業要求及其相互關系，再進行培養方案的設計[8]。通過在區域內開展新趨勢下產業對運載工程專業人才工程應用能力的需求調研，進一步明確實踐教學目標為：以社會、產業需求為目標導向，注重學生的工程技能及創新能力培養，使其具備滿足時代發展的運載工程學科多能復合型人才的基本素質。圍繞此目標，根據運載工程產業技術迭代速度快的特點，培養方案作為實踐教學課程的實施依據，教學實驗內容應緊跟產業技術發展現狀，因此采取實踐教學方案動態更新的措施，為學生奠定“四種能力”的堅實基礎，同時引導學生對新技術、新發展的求知欲望。

西華大學運載工程專業集群遵照4年一周期的教學規律，持續開展培養方案更新完善工作；并且在每版培養方案實施2年后，會結合新的產業技術，對方案內容進行局部調整，以便實時增加新的相關教學內容。培養方案著重強化運載工程專業集群的專業基礎知識，采用厚基礎、寬口徑的方式，拓寬適應性，培養學生對運載工程產業技術的全局視野和大局觀，堅持開展與專業緊密結合的科創實踐教學活動，彰顯實踐教學課程的重要性，采用虛實結合[9-10]、校企合作實訓等教學方式，重點加強學生“四種能力”的培養。為此，教學團隊構建了“教-學-賽-創”融合的人才培養模式（如圖1所示），使實踐教學貫穿4學年全過程。方案實施過程中，認知、生產實習與企業一起，基于產業新產品和新技術體系聯合開展實踐課程教學，提升學生對實際工程技術工作的認知度；科創實踐和畢業設計結合學科競賽或教師實際科研項目開展，確保實踐內容的創新性。

（二）? 立足專業特色，整合產教研多渠道實踐教學資源

運載工程產業作為技術迅猛發展的新工科專業領域，實踐教學團隊教師需要密切關注產業技術發展，關注產業鏈中各種新技術的應用，整合科研、教學相關資源，構建滿足產業基本需求、較為完整的實踐教學課程鏈。為此，探索建立了“科研-教學-學習”聯合體。在聯合體中，把科研成果案例轉化為實踐教學資源、把科研任務分解為學生實踐項目，鼓勵學生積極參與學科競賽或創新創業活動，以培養學生工程素養和創新能力。

教學團隊充分利用校企協同育人教育教學改革機制，深化產教融合校企合作、加強產教融合平臺建設、共建聯合實驗室或實踐基地、實施“雙師雙能”型教師培育計劃，助推建設“四川智能及新能源汽車產業學院”。充分利用現代產業學院的新機制，與企業合作大力培養“雙師雙能”型教師，設計基于產業新技術的實踐教學方案，加強不同學習階段各實踐教學環節間的更新和銜接。同時，將校企產業協作研究引入課堂，形成從書本知識到課堂再到產業，最后又回歸到知識理論的循環。學生在雙師雙能型教師的引導下，加深了對行業的認識，從在校期間開始培養工程素養能力，進一步激發學生學習產業領域新知識、新技術的熱情。

（三）? 緊跟行業技術發展，構建新型實驗教學設備

近年來，隨著交通強國戰略的提出和汽車智能化的發展，運載工程領域的技術發展日新月異，對行業從業者的知識和能力的匹配亟需在本科人才培養和實踐課程體系中提出和完善。同時，一般的專用教學設備也不能完全滿足運載工程類本科專業人才培養要求。為此，結合專業集群特點，學校、學院每年投入專項經費自制開發實踐教學設備。利用專項經費，實踐教學團隊搭建了駕駛行為安全性虛擬仿真實驗平臺（如圖2所示），針對不同道路環境和天氣，研究不同類別的駕駛人在各種駕駛操作環境下的應急反應特征、潛在危險預見能力、生理特性變化規律以及相應的眼動行為規律，通過標定出突發狀態下駕駛人的感知特征，建立從交通外環境到駕駛人決策的內環境，再到駕駛人一系列應急動作行為的邏輯關系，進一步研究應急狀態或交通事故情況下，事故產生的原因和駕駛人反應，探索降低交通事故傷害和減少事故發生的途徑。針對交通事故具有瞬時性傷害大、難以實車實驗等特點，研究開發了交通事故虛擬仿真實驗軟件，能對人車、車車等各類交通事故進行虛擬碰撞仿真，結合典型碰撞案例的視頻資料等進行交叉驗證，提高了實驗的可視性，滿足了相關課程實驗教學需求。針對自動駕駛技術的發展，營造了智能網聯及新能源汽車真實運行環境，構建了全功能智能駕駛汽車實驗平臺（如圖3所示），讓學生近距離感受攝像頭、雷達、導航等傳感器及車載計算平臺等硬件設施，并通過自動駕駛循跡等綜合實驗項目讓學生掌握汽車自動駕駛工作方式；利用智能駕駛模擬器，讓學生乘坐感受智能駕駛汽車在虛擬環境中的駕駛體驗，以達到安全教學的目的；利用自制的自動駕駛線控車輛及實驗平臺，讓學生由內而外地了解自動駕駛汽車控制與執行原理，清晰地了解智能網聯汽車內部的新型結構。

通過這一系列實驗教學方法和手段的培養，學生能夠掌握智能汽車的基本工作原理、結構組成及實際工作過程，畢業后從事相關工作，能夠快速進入熟悉的環境，從而實現高校到企業的無縫對接。

二? 產教研多元融合的實踐教學平臺建設

針對運載工程產業技術先進性強、技術涉及面廣、實踐能力需求高的特點，實踐教學團隊立足為地方社會經濟發展培養運載工程產業多能復合型技術人才，進行了產教研融合的實踐教學改革。通過對人才培養劃分理論、實踐和科創單元，將傳統的單一實踐教學項目進行單元化、模塊化和產教研理論鏈的整合，將運載工程產業鏈綜合實踐教學環節有效融入到了課程中。所設計的實踐教學方案包含產教研三種實踐平臺，一是以汽車工程國家級實驗教學示范中心和專業實驗室為基礎的專業教學實踐平臺[11]，支撐各類課程實驗；二是與區域內運載工程相關企業所建立的聯合實驗室為載體的產業實踐教學平臺，支撐專業融合實踐和生產實習、畢業實習；三是以汽車測控與安全四川省重點實驗室、四川省新能源汽車智能控制與仿真測試技術工程研究中心、四川汽車關鍵零部件協同創新中心等學科科研平臺為依托而建立科創實踐教學平臺，為學生深入探究專業學習過程中的科學問題提供保障，為各類創新創業、學科競賽活動奠定堅實的基礎。每個平臺內部的若干實踐教學單元又以服務于運載工程產業鏈的不同階段而設置。

（一）? 專業實踐教學平臺

運載工程專業集群的總體培養方案的一大特點就是實踐教學比重大，如大類基礎課程和專業教育課程中的各類實踐教學環節的學分總數約占畢業總學分的1/3。這些實踐環節以專業技術鏈為基礎，對學生由淺入深地構建系統專業知識奠定基礎。

西華大學汽車工程（國家級）實驗教學示范中心（如圖4所示）涵蓋了汽車結構與運用性能、發動機與電裝、數字化仿真（四川汽車交通工程虛擬仿真實驗中心）與大學生科技創新等各類教學實驗室。在實踐教學中，以實施國際工程教育認證核心理念為導向，為形成以注重工程技能培養的實驗教學改革思路和培養學生工程素養奠定了良好的基礎。

在這些教學實驗室中，學生主要進行與課程內容直接相關的基礎性理論實驗實訓，通過這類驗證性實驗加強學生對專業基礎理論知識的掌握；同時，圍繞各專業實驗室，結合學生參加學科競賽的實際，分別建設了：賽車調試子平臺、發動機測試子平臺、賽車加工子平臺、電控及線束設計子平臺和數字化設計子平臺。利用這些實踐性強、功能齊全的平臺，學生個人或團隊可開展綜合性探索實驗，將跨專業和學科平臺的知識結合，在指導老師指導下進行綜合性探索實驗，提高各學科綜合知識的應用能力；進一步，學生還可以通過虛擬仿真實驗中心進入國家虛擬仿真實驗教學課程共享平臺，克服場地、設備等各類條件的限制，建立較為復雜的交通運行場景、生產實際場景，提高臨場體驗，加強學生對運載工具工程技術和實際運行工況的認知能力。同時，積極鼓勵學生參與運載工程相關科創活動，如：大學生方程式賽車比賽、節能車大賽、智能汽車大賽、交通科技大賽等，通過科創實踐培養和提升學生的工程素養，同時可培養團隊合作和創新能力。

上述這種基于運載工程產業技術鏈發展的實踐教學方案，構建了從易到難地完成從專業基礎知識認知實驗、綜合性實驗、仿真驗證到創新能力培養的相關實踐訓練環節，符合學生進行專業技術學習的認知規律，有效地促進了學生工程綜合能力和復合創新能力的培養。

（二）? 產業實踐教學平臺

通過開展校企合作，搭建產業實踐教學平臺，以企業為主體培養運載工程人才，實現人才培養服務于產業發展需求的目標。在產教融合機制下，采用“引進來+走出去”的方式，與區域內骨干企業共建聯合實驗室、專家工作站、就業實習基地等，夯實產業實踐教學平臺（如圖5所示）。同時，利用產業實踐教學平臺，積極開展專職教師技術培訓，改進團隊教師的教學效果和提升教學水平。相關企業以各種形式（包括人力、物力和智力等方面）支持產業實踐教學平臺建設，讓企業的技術人員成為兼職導師，專職與兼職教師從不同的教學角度，對學生開展強化理論知識和提升實踐技能培訓。

圖5? 產業實踐教學平臺

利用所建設的產業實踐教學平臺，優化校企合作教育模式，通過優化校企合作的實踐教學，給學生建立了真實的產教研環境，學生通過和校內外導師的學習來鍛煉理實一體的知識融合，并進一步塑造專業素養和能力。經產業實踐教學平臺實訓后，學生進入企業能很快成為企業的新生代骨干；而專職教師在產業實踐教學平臺實現了對學生的零距離教學，使教學效果倍增。隨著“四川智能及新能源汽車產業學院”建設工作的推進，此類實踐教學平臺的規模和涉及范圍會進一步擴大，所產生的效應會更加明顯。

（三）? 科創實踐教學平臺

運載工程專業集群作為典型的工科門類，以培養符合運載工程產業發展和行業需求的多能復合型人才為目標，培養學生的自主學習能力、創新能力和終身學習的學習觀。因此，需要將自主創新的理念融入到運載工程專業集群的實踐教學全過程?；趯W校具備的各類科創研究平臺，構建了與運載工程產業鏈密切相關的科創實踐教學平臺，提升學生的科研創新基本能力。

近年來，我國運載工程產業技術展現了強勁的自主創新能力，在新能源汽車、智能網聯汽車、人-車-路-云協同等技術體系中的多個專業方向上取得了一些突破。西華大學運載工程專業集群所涉及的專業（或方向）分別對應了運載工程技術體系中不同的細分領域，而這些細分領域中，我國都展現了強勁的自主創新能力。因此，培養學生創新能力和工程綜合能力的學科競賽活動、參與教師的科研項目、畢業設計等實踐教學環節均結合這些細分領域來開展相關工作。

西華大學汽車測控與安全四川省重點實驗室是2010年由四川省科技廳于批準建立的四川省重點實驗室。實驗室圍繞運載工程技術在西南地區復雜環境應用中的核心科學問題和關鍵技術開展應用基礎研究，為區域內的運載工程產業提供強有力的科技及人才支撐。自建立以來，多次在年度公眾開放科技活動中被評為優秀實驗室，2021年被評為“四川省科技創新工作先進平臺”。以汽車測控與安全四川省重點實驗室、四川省新能源汽車智能控制與仿真測試技術工程研究中心、四川汽車關鍵零部件協同創新中心、燃料電池客車動力系統評價實驗室等科研機構為核心建立了相應的科創實踐教學平臺，進行學生創新能力和工程綜合能力的培養?？苿搶嵺`平臺包括運載工程專業集群所涉及的各專業，并分別代表當前區域內乃至國內運載工程技術的前沿發展方向，其中具有完全自主知識產權的氫燃料電池客車動力系統綜合性能試驗臺處于國內先進水平。學生可以結合各種科創實驗、學科競賽活動和畢業設計來自主和雙向選擇平臺或導師，導師結合運載工程的學科競賽項目、教師或科研平臺的科研項目等布置題目和進行課題指導。通過這些現實的產業技術類科研項目所建立的科創實踐項目，學生的創新能力和綜合工程素養得到有效提升。同時，可以選拔出具有科研創造力的優秀學生，為培養高層次運載工程專業技術創新人才創造條件。

三? 實踐教學中思政元素的融入機制

2018年9月，習總書記在全國教育大會上強調，培養新時代青年要遵循“在堅定理想信念上下功夫”“在厚植愛國主義情懷上下功夫”“在加強品德修養上下功夫”“在增長知識見識上下功夫”“在培養奮斗精神上下功夫”和“在增強綜合素質上下功夫”[12]。這六個“下功夫”不僅為新時代青年人才培養工作指明了方向，也為廣大教師開展課程思政建設，實現“三全育人”提供了指導思想。

針對新時代發展對運載工程多能復合型人才培養的要求，教學團隊在實踐教學方案中設計了兼顧專業實踐知識與思政教育的教育策略，探索在教學過程中融入思政元素的方法。

在學生各類實踐環節中加強思政教育，采用“潤物細無聲”的方式，結合實踐過程的特點，注重開展職業素養和職業道德教育，讓學生體會和秉持“做事先做人”的道理，在實踐、實訓環節體會“哪些是好的職業道德，哪些是該有的專業素養”，為今后進入社會筑牢思想防線，做好從業準備。具體的做法包括：學生參與實踐環節，按照產業規定要求學生，如進實驗室遵守實驗室管理辦法；發揮每個學生的個人作用，培養團隊協作能力，形成有紀律、敢拼搏、勇于創新的實踐教學氛圍；在全流程的實踐活動中，注重學生科研能力和創新能力培養，實踐活動涵蓋試驗方案設計、臺架搭建、試驗執行、過程問題解決、數據整理、論文和報告的撰寫等一系列環節，每個環節都涉及學生的動手能力和思考能力訓練；強調在實踐、實訓指導過程中讓學生體會科研實戰的要求，樹立“從實踐中學習，在實踐中成長”的觀念，培養學生勇于探索享受發現未知的樂趣，使學生能深刻體會“知行結合、勇于創新”的理念，為形成良好的職業道德和職業倫理打下堅實的基礎。

通過在實踐環節的各層面融入思政教育策略，可以“潤物無聲”地完成課程思政，產生更好的協同育人效果。

四? 實踐教學方案的實施及效果

為將專業人才培養與行業緊密結合，在運載工程專業集群實踐教學計劃的設計和實施過程中，教學團隊堅持運載工程人才培養方案四年一大改、兩年一調整的動態更新機制，立足專業集群特色，整合現代化的行業和專業教學資源，結合學科平臺和實驗室科研項目創新實驗教學設備和手段，成功構建了運載工程專業集群三大實踐平臺：專業實踐教學平臺、產業實踐教學平臺和科創實踐教學平臺。三種類型的實踐平臺所涉及的實踐教學環節貫穿了學生大學四年學習的全過程，對學生“四種能力”的培養起到了積極的作用。

西華大學運載工程專業集群實驗教學團隊以國際工程教育專業認證為基礎，以培養學生“四種能力”為導向，扎實推進實踐教學方案的設計和實施工作。在此過程中，建立了以學生為中心，以產學合作實踐平臺為載體，以培養綜合素質和創新能力為導向的實驗實踐課程成績評價機制。綜合實驗課程指導教師、實踐項目指導教師、校外聯合指導教師評價意見以及學生自評等進行學生實踐能力達成度計算，并根據收集到的意見反饋對實踐教學質量進行評價，對反饋信息進行持續跟進，對實踐教學環節進行動態調整，保證實踐教學質量的穩步推進。實驗教學團隊在某年的工作中，共針對39門課程，開設198項實驗項目，接納本科生5 377人次，開設實驗達62 896人時；同時，實驗教學團隊還指導各種大學生競賽項目等開放性實驗800多人次，15 000多人時，一批教師成長為合格的“雙師雙能”型教師。

通過上述實踐教學方案的實施，學生在三大實踐教學平臺中能找到適合自身發展的實驗條件和導師，能盡早進入運載工程相關專業的理論學習、動手實踐再到探究學習的工程實踐教學鏈條，在實踐中學習產業新技術，并進一步激發學生參與到產業技術創新活動的內生動力。實踐教學活動貫穿學生的四年本科教學環節，學生積極申報校、省、國家各級科創項目，參與學科競賽的學科進一步交叉和擴大，參與人數和參與度逐年上升。近年來，學生在運載工程類的大學生方程式賽車比賽、節能車大賽、智能汽車大賽、交通科技大賽等高水平比賽中，獲得各級獎項130余項，參與學科競賽的學生人數覆蓋運載工程專業集群學生在校生比例超過70%。所建立的學科競賽平臺作為典型案例，被收入到《中國大學生方程式汽車大賽與汽車大學生培養研究》中[13]。一些科技創新與工程實踐能力強的畢業生在我國汽車行業核心崗位上持續發揮攻堅作用：2017年在校生獲得第44屆世界技能大賽“汽車技術”項目的銀牌[14]，實現了中國在這個賽項上獎牌零的突破，受到李克強同志的親切接見；優秀畢業生擔任某上市公司產品經理，帶領團隊進行了卓有成效的技術研發，獲2020年四川省勞動模范稱號[15]。這些經過產教研育多元融合的運載工程類專業集群實踐教學方案培養的畢業生已經成為運載工程產業技術發展的重要力量，西華大學汽車與交通學院被他們稱為“民族汽車中國夢開始的地方”。

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