面向车辆工程创新人才培养的融合交叉式课程教学

闫晓磊　花海燕

摘  要：为顺应产业发展需求，分析了车辆工程创新人才培养的着力点，提出四维度思维范式培养规划，建立了多层次教学内容组织架构，并构建了融合交叉式教学路线。以《理论力学》课程为例，设计了融合交叉式课程教学改革实践方案，以促进专业基础教学与创新人才培养契合度的提高。

关键词：高等工程教育;融合交叉;创新思维;车辆工程

中图分类号：C961         文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2019）26-0162-03

Abstract： In order to comply with the requirements of industry development， the focus of cultivating innovative talents for vehicle engineering is analyzed firstly. After planning the four-dimensions thinking paradigm and establishing the multi-level organization for course contents， the teaching route with fusion crossover feature is designed. Furthermore， the course of theoretical mechanics is taken as an example to carry out the innovation with fusion crossover route， so as to improve the fitting between the professional foundations teaching and talent training.

Keywords： higher engineering education; fusion crossover; innovative thinking; vehicle engineering

高等工程教育是國家科技与产业发展人才来源的重要支撑，其是引领、紧跟还是滞后于时代发展的步伐，直接影响着国家的产业发展水平。“新工科建设”和“新时代一流工程教育建设”，是应对科技迅猛发展与产业变革需求下，高等工程教育改革发展的全新视角与方向[1][2]。不同于以知识传授为中心的传统教育，新时代的教育发展更突出强调教育过程中知识的运用、创新能力的培养与思维范式的培养[3][4]。车辆工程专业人才培养在智能时代被赋予了新的使命，新知识、新技术、新方法的涌现，学科之间的交叉、融合、渗透，必然要求人才的培养必须紧跟其发展步伐。

一、智能时代车辆工程人才培养着力点

智能时代对车辆专业人才的需求，无论从知识、技能方面还是从能力、思维方面，都提出了多维度、大跨度的需求，要迎合这种培养需求，从课程体系和课程教学两个层面，都必须寻求多元融合交叉的人才培养着力点。

（一）多学科融合交叉的课程体系建设

人才培养必须重视系统性，课程体系的建立就显得尤为重要。智能制造行业的多学科交叉特点，决定了课程体系的融合交叉[5]，而课程体系中学科的融合交叉又需以专业定位为依托。新时代车辆工程专业必须以培养创新人才为目标，密切关注车辆智能化和车辆设计制造智能化技术发展的人才缺口，着力智能系统开发、智能设计制造、信息处理等具备高新技能的人才培养。面向多元化的需求，课程体系建设需在有限的培养计划学时中，最大限度的融入新兴元素并拓宽课程间的融合交叉面，以契合新时代专业定位需求。

（二）多学科渗透融合的课程教学创新

课程教学的创新是从课程内容本身出发，借助新形态教学，让课程融合更多新元素、新技术，从而夯实理论知识。在课程教学中，不是简单多学科的叠加，而是通过渗透融合的方式，引入创造性、创新性活动，有目标地推动学生掌握思维的方法与技巧，使得专业素养和思维能力相互促进，全面提升思维范式与创新创造能力。相较于课程体系建设，课堂教学创新为车辆工程创新人才培养提供了更柔性、更开放的创新潜力，更能从根本上带动创新人才的培养。

二、面向创新人才培养的课程教学改革

（一）四维度思维范式培养规划

为了有效培养车辆工程创新人才的科学思维范式，首先突破现有教学中，知识、能力和思维培养不平衡的现状，改变教学大纲制定中，仅对教学内容、能力目标有明确规划的现状，为思维范式培养理顺一套系统性的培养规划，将教学活动从知识传授、能力培养上升到思维培养的高度。从训练多元思维方法、强化创新思维意识、塑造专业思维素养和养成科学思维习惯四个维度出发，建立思维范式培养规划如图1所示。

1. 外环思维训练——面向工科人才培养的多元思维方法训练规划。车辆工程属于工科类专业，该专业人才必须具有较强的逻辑思维能力，从归纳、演绎、递进、逆向、辩证、推理、分析、综合等多元思维方法和技巧的训练角度进行基本的思维培养任务规划。

2. 内环思维培养——创新思维与专业思维的并行培养。学科之间的交叉、融合、渗透是新时代车辆工程专业发展需求，不同的交叉、融合和渗透模式，必然带来新技术与新方法的不断繁衍。其一方面需要创新思维引领，通过训练发散思维，融合思维、联想思维、类比思维，提出新方法，发展新技术;另一方面需要结构性思维和协同性思维，构造不同的交叉融合与渗透模式，需要全局性和前瞻性思维，才能把握新方法、新技术的发展方向。

3. 高阶思维培养——塑造科学思维素养。无论是技术、方法还是行业、产业，都是需要不断发展、不断进步的。作为专业人才，必须培养其科学的思维，用辩证的、批判的思维来看待事物，才能使得事物得以持续发展。

（二）融合交叉式课程教学路线设计

以思维培养规划为指南，建立“三基”、“四新”、“二融”三层次教学内容组织架构，如图2所示。“三基”从教材中凝练，由基本概念与理论、基本方法和算法、工程基本实例组成。“四新”从发展技术中收集，按新方法、新理论、新手段、新装备四个方面收集素材融入课程教学。“二融”是思维培养的高阶需求，从创新思维高阶人才培养出发，形成多维融合应用，深度融合创新的教学升华。

在多层次内容组织架构与思维范式培养规划基础上，建立融合交叉式教学路线，见图3所示，教学路线主要分为如下四类：

1. 一对一路线。按照“三基”、“四新”、“二融”三个层次，分别对照外环思维、内环思维和高阶思维三个层次思维培养目标，组织教学内容、选择教学素材、建设教学资源并设计教學活动。

2. 多对一路线。“三基”、“四新”、“二融”中不同层次内容结合，对照完成一个层次的思维培养目标，使得对于同一组思维培养目标，在教学内容深度上逐步提升。

3. 一对多路线。“三基”、“四新”、“二融”中同一层次内容，融合新技术手段、新教学形式，对照完成多个层次的思维培养目标，使得同一教学内容，在形式和功能上不断提升。

4. 多对多路线。以专题型、综合型的教学活动，交叉融入多层次教学内容，通过不同的教学设计，实现多层次思维的融合培养。

三、融合交叉式课程教学改革实践

由于专业基础课程中专业能力和思维培养不协调的问题比较严重，为此，以《理论力学》课程为改革对象，设计融合交叉式课程教学方案。

（一）多样化的教学路线规划

根据图2教学组织架构，进行《理论力学》各章节的教学路线设计，见表1所示。为了合理的规划教学时间，根据课程内容的重要性，按“三基”、“四新”、“二融”三个层次进行教学路线的选择，各教学路线编号见图3所示。

（1）路线①：课堂教学实现“三基”内容对照外环思维的“一对一”培养路线。对课堂面授教学内容，根据讲授知识点对照外环思维中的若干思维培养目标，进行教学素材选择和教学设计。

（2） 路线①③：在线教学实现“三基”、“四新”对照外环思维的“多对一”培养。利用网络教学平台建立课程资源，全面覆盖大纲所有知识点，除了提供“三基”内容外，结合车辆工程的新方法、新理论、新手段、新装备，提供多样化的教学活动和素材，并分别赋以对应的外环思维目标。学生自主选择内容学习直到达成外环思维目标要求。

（3） 路线③④：重点章节“四新”对照外环思维和内环思维的“一对多”培养。对教学内容第1、2、3、7、8、10、11、12章节，进一步通过结合“四新”内容，进行教学线上线下活动设计。

（4） 多模式交叉路线：重点章节“多对多”思维融合培养。对2、3、7、8章节进行融合交叉的教学活动设计，通过多维融合应用，培养学生的多层次思维目标，实现思维培养的拓展提升。

（二）多模式交叉的教学活动设计

针对重点章节内容采取多模式交叉路线，设计了面向任务的融合交叉式教学专题和面向项目的综合案例实践两种教学活动方案。

（1）面向任务的融合交叉式教学专题是以现有的《理论力学》实例和车辆中的典型零部件为素材，将Matlab编程、Creo建模与力学仿真、智能优化等新手段融入力学教学，提升现有素材的时代契合度，加深对理论知识的理解。所设计的教学活动方案，见表2所示。

（2）面向项目的综合型教学实践是针对车辆工程专业需求特点，设计综合性项目活动，使得学生在获得知识综合性巩固的基础上，对外环思维、内环思维和高阶思维有延续性、系统性的培养和提升。例如：以汽车自动化生产为项目题材，以汽车零件加工上下料、装配、喷涂、焊接、检测等各环节工作视频为素材，通过观察、辨识自动化生产过程机械手的运动特点，分组分工进行完成项目活动，其流程如表3。

四、结束语

通过四维度思维范式培养规划明确了不同层面的思维培养需求，建立基于多层次内容组织架构的融合交叉式教学路线，有利于突破现有课程知识、能力和思维培养不平衡的现状，开拓专业基础教学中创新思维培养的新途径，从而提高专业基础教学与专业人才培养需求的契合度，推动高素质创新型人才的柔性化培养。

参考文献：

[1]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2]林健.引领高等教育改革的新工科建设[J].中国高等教育，2017（13）：40-43.

[3]蔡红霞，刘丽兰，王小静.智能制造新工科专业建设探索[J].教育教学论坛，2019，20：107-110.

[4]张琼.知识运用与创新能力培养——基于创新教育理念的大学专业课程变革[J].高等教育研究，2016，37（3）：62-67.

[5]张银南，罗朝盛.新工科背景下智能制造人才培养模式的探索[J].中国现代教育装备，2019（3）：98-100.