科研反哺教學在車輛工程人才培養中的探索

摘 要：隨著新能源與節能汽車產業發展規劃的發布以及汽車新四化的提出，社會對高校車輛工程專業提出了培養應用創新型人才的新要求。對車輛工程專業學生利用所承擔的縱橫向項目進行科研反哺教學的探索。從課堂教學、課程實驗、創新創業項目、科創競賽、專業實習、課程設計和畢業設計環節入手，開展科研反哺教學在車輛工程專業的實踐驗證。教學實踐表明，科研反哺教學能切實提升車輛工程專業學生的實踐創新能力和綜合素養，為改革工科類專業人才培養模式提供了現實依據。

關鍵詞：科研 反哺 教學 車輛工程 人才培養

汽車工業作為我國國民經濟和社會發展的支柱性產業，其興衰成敗直接關乎著國家的經濟走向、社會發展、安全和諧等問題。21世紀以來，我國汽車工業的規模、產銷量和保有量等都取得了舉世矚目的成就，但仍然存在諸如核心技術不足、高端人才匱乏、產品性能欠佳、市場競爭不強等問題。汽車企業的崗位職責明確，對工作人員的專業性、實踐性、綜合性和創新性等要求持續提高，直接造成汽車行業的市場需求與高等院校的人才培養之間的矛盾愈演愈烈。要解決這一問題，高等院校必須緊跟汽車行業國內外發展趨勢，構建科研反哺教學、科研為教學服務的應用創新型人才培養模式。

科研反哺教學是一種行之有效的人才培養模式，已得到社會各界的廣泛認同[1-5]。2019年9月，教育部發布的《關于深化本科教育教學改革 全面提高人才培養質量的意見》明確提出，“推動科研反哺教學”，這為教師把科技成果轉化為教學內容，支持學生進課題、進團隊和進實驗室，提升學生的實踐創新能力等指明了方向?？蒲泻徒虒W是高等教育的兩項基本職能?？蒲信c教學密不可分，科研的目的是解決問題和培養能力，教學在于傳授知識和培養人才。高校教師不僅要做知識傳授的執行者，更要將學科的前沿知識、課題經驗、生產問題的解決方法等融入教學過程中，以豐富教學內容，提高人才培養質量和社會的認同度。河南理工大學車輛工程專業從課堂教學、課程實驗、創新創業項目、科創競賽、專業實習、課程設計和畢業設計環節入手，開展車輛工程專業科研反哺教學的創新人才培養模式探索，獲得了良好的教學效果，為改革工科類專業人才培養模式提供了參考。

1 地方院?？蒲蟹床附虒W的必要性

相較于“985工程”“211工程”高校，地方院校因地域、生源、師資、資源、經費等方面的限制，所培養學生的專業理論水平、實踐能力和創新意識等都有所欠缺。在第四次工業革命即將到來、數字化、智能化、得科技者得天下的今天，比以往任何時候更需要創新。現實中地方高校還存在如下問題有待通過科研反哺教學進行解決，以改革應用創新型人才的培養模式。

1.1 課程教學理論化

課程教學由課堂教學和課程實驗兩部分組成。在當前高校重科研、輕教學的背景下，出現很多“水課”，教師很難沉下心來總結、凝練科研課題、心得體會等，并將之融入教材、課堂教學和課程實驗中，導致課堂教學滿堂灌、理論化嚴重，實驗教學基本處于按部就班、索然無味的狀態，難以調動學生學習的積極性、主動性和創造性。

1.2 創新實踐孤立化

創新實踐主要指創新創業項目和科創競賽。無論是部屬高校，還是地方院校，都已充分認識到創新創業項目和科創競賽在學生實踐創新能力培養中所起到的積極作用。目前高校的創新創業類項目和科創競賽課題大都來自學生的思路、教學型教師或職業競賽型教師的經驗等；科研型教師忙于項目，對競賽不感興趣，認為競賽性價比太低等原因，沒有真正參與到提升學生綜合能力的創新活動中。高校應出臺相關政策、提供經費和場地支持等方式鼓勵教師參與到創新創業項目和科創競賽的活動中，最大限度利用科學思維、科研課題等培養學生的實踐創新能力。

1.3 實習設計虛無化

實習設計由實習和設計兩個環節構成。實習又由認識實習、生產實習和畢業實習三個階段組成；設計主要指專業綜合課程設計和畢業設計。目前高校大多以參觀、觀摩為主完成實習環節，由于安全和經費等方面的限制，學生很難有動手的機會，更別談實習中培養學生發現問題和解決問題的能力。專業綜合課程設計和畢業設計也基本流于形式，難以勝任培養學生實踐創新能力的任務。高校應將科研課程融入實習和設計環節的全過程，達到寓教于樂、科教融合、產教融匯的目的。

2 科研反哺教學的實施路徑

河南理工大學車輛工程專業自2009年招生以來，2011年開始的專業課就秉承科研反哺教學的教學理念，后于2012年9月開始將這種理念全面推廣到基礎理論課、專業基礎課、專業課、實習實踐類教學環節。經過十余年的科研反哺教學實踐，已經逐漸在課堂教學、課程實驗、創新創業項目、科創競賽、專業實習、課程設計、畢業設計等環節形成了全方位的車輛工程專業應用創新型人才培養模式。

2.1 課堂教學

傳統的課堂教學以教師講授為主，沒有充分調動學生的主觀能動性和發揮學生的積極性，在整個教學過程中學生僅是承擔被動接受者的角色，學生的參與度不足。究其原因，教師的教育沒有完全站到學生的角度來考慮問題。諺語“實踐出真知”說明，知識要在實踐中鞏固和提高才能變成真正有用的知識。有必要將科研項目有機融入課堂教學中，對學生達到啟發思維、激發求知欲、開闊視野等目的。如在機械設計課程講到“齒輪傳動”一章內容時，教師基于國家自然科學基金面上項目“齒輪智能制造的云測量基礎理論與關鍵技術研究”，以齒輪智能制造中對齒輪“全生命周期”的齒輪評價及測量結果應用為目標，向學生全面介紹云大數據的齒輪多維測量數據關聯機理與精度智能評價方法，深度剖析齒輪領域國內外研究現狀以及行業/產業發展趨勢，激發其對智能制造的設計、生產、測量和評價等方面的強烈興趣[6]。此外，為全面提升學生的創新實踐能力和科研反哺教學的程度，汽車CAD/CAM（教材為《Pro/E Wildfire 5.0三維建模及運動學仿真》）等課程已將科研成果寫入了教材。

2.2 課程實驗

課程實驗的主要目的是驗證和鞏固課堂教學中的基本原理和基礎理論，是課堂教學的有益補充。現實中，因擴招而導致的高等院校經費不足、場地受限、設備陳舊/失修、人員偏少等問題嚴重影響課程實驗在專業人才培養中所肩負的任務，如再采用傳統方法開展課程實驗，只能會讓高校的人才培養質量與行業的市場發展需求之間的差距漸行漸遠。高等院校應根據課程需要和科研實際狀況，充分利用科研實驗室創新開設課程實驗，以彌補資源不足和應用創新型人才培養的實際需要。如在流體力學課程實驗中，根據河南省重點科技攻關項目“凹槽型微通道散熱器強化傳熱技術研究”開設了“凹槽型微通道內流體流動換熱特性實驗”[7]，通過實驗項目所要求的課前預習、實際操作、報告書寫、思考題解答等環節，學生對微通道換熱器體積小、比表面積大、換熱量大等優點有了深入的理解，加深了學生對微型機電系統中芯片的小型化、集成化和高功耗化的發展趨勢的了解。

2.3 創新創業項目

李克強前總理于2014年9月在天津召開的夏季達沃斯論壇上首次提出“大眾創業，萬眾創新”，后在首屆世界互聯網大會、國務院常務會議和2015年“政府工作報告”等場合頻繁提到“大眾創業，萬眾創新”。各高等院校和行業/企業紛紛響應號召，采用多種途徑開展創新創業教育和創新創業項目。當前，開展創新創業教育和實施創新創業項目以提高在校大學生的創新實踐能力，已得到社會各界的廣泛認同。河南理工大學積極響應國家號召和社會發展趨勢，開展有關創新創業教育方面的各項工作。車輛工程專業在2018版培養方案中專門以必修課的形式開設《創業基礎與就業指導》，學生也可根據興趣和個人發展需要選修《創新方法與實踐》和《大學生創業教育》；河南理工大學于2022年成功入選首批“國家級創新創業教育實踐基地”建設單位；僅2022年河南理工大學車輛工程專業教師主持或學生參與的國家級和省級大學生創新創業訓練計劃項目就有7項，其中有5項由教師的科研課題凝練所得。上述課程的開設、基地的建設和項目的獲批為創新人才培養提供了物質保障，取得了良好的實踐效果。

2.4 科創競賽

科創競賽現已成為應用創新型人才培養的有效載體，特別對于實踐性較強的車輛工程專業尤為如此。河南理工大學專門建立由主管學生工作的副書記任主任、主管教學和科研工作的副校長任副主任、各職能部門（校團委、教務處、科技處、學生工作處、創新創業學院等）領導和二級學院院長組成的學科競賽組織委員會，出臺了諸如《創新創業學分轉換》《河南理工大學學生競賽管理與獎勵辦法（修訂）》等相關文件，并提供了相應的經費、場地等支持，為科創競賽的宣傳、培育、遴選、參賽、獎勵和表彰等形成了完備的制度，個別二級學院如車輛工程系所在的機械與動力工程學院也成立了科創中心來支持科創競賽的開展。盡管有上面的機制和支持作為學科競賽的保障，但是來自學生自身、教學實踐等途徑的競賽項目還是顯得有些捉襟見肘。這就需要以科研項目為依托助力科創競賽，拓展項目的選擇面以讓更多學生受益。經典案例以河南省產學研項目“多相流在閥門管道中輸運的動力特性研究”經過樣件制作、實驗測試、作品路演和凝練提升后，以“診閥大師—閥門內漏定量檢測評價系統”為參賽作品獲2021年iCAN全國大學生創新創業大賽國家級二等獎，并以“一種電廠閥門泄漏定量評價系統”為題授權國家發明專利一項。

2.5 專業實習

專業實習是驗證專業理論知識、提升學生專業實踐能力的有益方式。合理利用專業實習能切實成為學生實踐創新能力提升的有效途徑。車輛工程專業的理論性和實踐性都非常強，不僅需要通過多種途徑學習相關的理論知識，更需要利用認識實習、生產實習和畢業實習等實踐教學環節提升學生的認知程度。如在河南天海汽車電子集團生產實習期間，就以“新能源汽車、動力學與控制”科研團隊為該集團開發的“整車動態仿真車輪及整車電氣系統”為平臺，現場通過講解、觀影、測試等途徑，可以讓學生理解該系統的開發背景、工作原理和關鍵技術等，提升學生對所學專業的自豪感和自信心。

2.6 課程設計

課程設計，特別是專業綜合課程設計對提升學生的創新實踐能力具有不可替代的作用。在車輛專業綜合課程設計中，指導教師根據自己的科研方向擬定設計題目，學生經過課題選擇、資料搜集、方案確定、設計計算、強度校核等環節，全面提升其實踐創新能力。如從企業課題“發電用柴油機動接觸部件傳熱系統開發及性能優化”中抽出一部分內容以“柴油機活塞組-氣缸套結構設計及優化”為題開展專業綜合課程設計，學生通過對比自己的設計和課題研究的相關內容，就可以找到設計中的不足、需要豐富的內容等，進而強化學生對項目全貌的理解、感知和把握等，最終能提升學生的實踐創新能力、項目管理能力和團隊合作精神。

2.7 畢業設計

在工科類專業中，畢業設計是基礎理論課程、專業基礎課程、專業課程、課程實驗、專業實習、實踐拓展、課程設計等環節的綜合訓練手段，具有其他理論、實踐和拓展環節無以比擬的實踐教育功能。但是在高校畢業設計環節中，大都以較為陳舊、老套的設計題目作為畢業設計的備選課題，不利于應用創新型人才的培養。河南理工大學車輛工程專業將科研課題引入到畢業設計中，開展畢業設計進科研實驗室的思路，創新科研反哺教學模式，學生的實踐能力和團隊合作精神得到了顯著的提升。比較經典的案例是，從河南省重點科技攻關項目“活塞組-氣缸套石墨烯潤滑油降溫減摩技術”拆分出兩個課題“活塞環-氣缸套傳熱耦合模擬”“活塞-氣缸套潤滑摩擦模擬”作為本科畢業設計題目，讓學生在畢業設計中體會到創新思維的源泉、解決問題的方法、科技寫作的邏輯和團隊合作的重要性等。

3 結論

通過課堂教學、課程實驗、創新創業項目、科創競賽、專業實習、課程設計和畢業設計等教學和實踐環節，以科研項目為媒介，在地方院校車輛工程專業中，實現科研項目與教學和實踐環節的多元融合，構建科研反哺教學的應用創新型人才培養模式。多年的教學實踐表明，該培養模式有益于更新教學內容、改進教學手段和完善實踐環節，顯著提升學生的實踐創新能力和團隊合作精神，有效提高教師的實踐能力和教學水平。

基金項目：河南省本科高校研究性教學系列項目“‘雙碳’背景下基于項目案例驅動的五位一體式研究性教學模式研究與實踐”；河南理工大學課程思政樣板課程“汽車CAD/CAM”；河南省本科高校產教融合品牌項目“河南理工大學—林州重機集團股份有限公司新工科產教融合創新基地”；河南省高等教育教學改革研究與實踐項目“新工科背景下基于學科競賽牽引的機械與動力類創新型應用人才培養研究與實踐”。

參考文獻：

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