新工科视域下的车辆工程专业建设与人才培养研究与实践

刘海涛 许期英 肖 乾

华东交通大学机电与车辆工程学院 江西南昌 330013

随着新一轮产业革命的到来，世界各国都在大力促进以智能、精准、低耗为主要特点的再工业化，期望在全球高新技术产业中能占据领先位置[1,2]。这些战略能否取得成功，关键在于工程教育能否培养出大量创新工程人才以支撑产业转型升级及引领下一轮产业革命的发展。在此背景下，我国提出了新工科建设计划，其目的在于引导高等工程教育的改革，更好地适应国家经济社会发展的需求[3]。

新工科概念于2016年提出[4]，随后进入了实质性实施阶段[5]。在新工科建设之前，高校本科教育在发展探索中迎合了多重专业建设和人才培养标准[6]，而如何将多重标准纳入新工科建设范畴，以新工科的视域推进专业建设和人才培养向更高层次发展，是目前工程教育改革中面临的重要问题[7-9]。笔者从此关键问题出发，在新工科背景框架下，探讨我校车辆工程专业的专业建设及人才培养模式的改革与实践。

1 新工科视域下的专业建设方向

车辆工程是机械工程的二级学科，与特定行业联系紧密，具有浓厚的工程应用背景。笔者所在学校的车辆工程专业立足于轨道车辆领域，依托“卓越计划”和“人才培养模式创新实验区”，着重培养轨道车辆领域创新务实应用型人才。而新工科对车辆工程专业的建设和人才培养改革提出了更高的要求。首先，在理念方面：服务国家重点行业发展战略，围绕行业需求主动规划，紧密追踪行业发展趋势；以学生能力培养为中心，全过程监控人才培养质量。其次，在改革途径方面：根植专业的传统优势进行改革创新，适应新时期专业发展需求；积极推进学科交叉和产学研融合。在具体实施方面：围绕专业定位与行业产业需求，从专业工程教育的理念、目标、内容以及达成途径等方面进行创新，形成教育、研究、实践、创新创业的完整体系，以解决复杂工程问题的能力为核心驱动力，构建能持续改进的动态培养机制；构建开放的人才培养环境，构建多层次、多方位的能力培养模式，形成具有国际视野的开放人才培养平台。

根据新工科视域下的专业建设指导框架，笔者所在车辆工程专业从人才培养模式、教育教学体系、教育质量评价体系三个方面进行了改革和实践。

2 紧跟行业发展 凸显轨道交通特色的人才培养模式

笔者所在学校车辆工程专业将轨道车辆领域的设计制造作为专业的培养基础，逐步向运用维护高级人才培养方向倾斜，并结合学校办学条件和资源，逐步形成极具轨道交通特色的车辆工程人才培养体系。

车辆工程专业培养体系以专业培养目标为总纲，以学生毕业要求为达成度指标，培养学生具有扎实的知识、突出的能力、健全的人格和良好的素养。以“培养方案、教学研究与改革、师资队伍和实践教学平台”为实现总纲的四个条件模块，并采取多个具体的措施夯实四个模块以确保培养体系的实施。

对于培养方案的制订，坚持听取轨道车辆行业企业专家、本专业毕业生、同行学者等的意见和建议，在培养方向、课程设置以及授课形式上不断完善，持续改进。坚持做好国家级和省级本科教学改革项目，并鼓励教师围绕轨道交通特色的车辆工程专业开展教学研究和改革。专业建设尤其注重师资队伍建设和实践教学平台建设，尽可能要求教师具有铁路知识背景或轨道行业从业经历，并鼓励教师赴轨道行业企业挂职锻炼或赴铁路高校进修深造。在实践教学平台方面做到内外兼修，内部依托学校投资建设的轨道交通实验中心，逐渐形成铁道车辆系统的教学实践平台，外部以中国中车股份有限公司和中国铁路总公司下属企业为主线建立校外实习实训基地。同时，车辆工程专业积极鼓励教师赴国外交流访问以拓宽国际视野，满足专业人才培养的国际化需求。

3 以学生能力培养为中心 创新教育教学体系

我校车辆工程以轨道车辆为主体，制订凸显学生创新能力和实践能力的教育教学体系，主要划分为四个子体系，分别为：专业知识培养体系、专业能力培养体系、创新能力培养体系和实践能力培养体系。

3.1 专业知识培养体系

轨道车辆是一个复杂的工程体系，涉及多个学科的交叉知识，充分掌握相关基础知识是实现培养目标的重要保障。专业知识培养体系中，可大致分为数学与自然学科类课程、工程基础类课程、专业类课程、工程实践与毕业设计以及人文社会科学类通识教育课程。数学与自然学科类课程主要培养学生良好的数学基础知识和自然科学基础知识。工程基础类课程完成对学生应用数学和自然科学知识能力的培养。专业类课程则体现出对学生系统设计和实现能力的培养。工程实践与毕业设计培养学生问题分析、设计/开发解决方案、研究实际工程问题的能力，具备自主学习和终身学习的意识。人文社会科学类通识教育课程培养学生良好的素养，使其具有健康的身心、正确的价值观和社会责任感，具备项目管理原理和经济决策方法等方面的知识，同时具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

3.2 专业能力培养体系

车辆工程专业需培养学生具备相应的专业能力。对于具有轨道交通特色的车辆工程专业而言，应立足机车车辆的设计、制造、管理和维护，同时考虑到高速、重载和城轨是轨道交通发展的三个主要方向，构建专业能力培养体系，如图1所示。专业能力培养体系包括机械制造学、机械CAD/CAM、动车组设计与制造、大功率机车和重载运输、城市轨道车辆结构等主干课程。

图1 专业能力培养体系

3.3 创新能力培养体系

轨道车辆的工程师将面临机车车辆设计、制造、管理和维护过程中的诸多问题，因此必须培养学生的创新能力以有效解决工作现场中存在的重大问题。通过在学生中组织课外科技活动，聚集对车辆领域重点知识领域感兴趣并富有创新意识的学生，利用课外时间针对车辆产品设计、制造、管理和维护过程当中存在的诸多问题提出创新性的解决方案。然后，针对各种解决方案以比赛的方式进行评比，从而带动整个专业学生创新实践能力的培养和提升。

3.4 实践能力培养体系

专业实践能力培养体系的构建充分体现行业企业深度参与、强化工程创新能力的特点。首先，通过课程设计、毕业设计以及参观实习等实践性教学环节巩固学生的理论知识，加强学生对机车车辆产品结构、原理的认知。其次，在机车车辆设计制造企业、铁路运营与管理部门设置校企合作基地，通过双向选择模式使学生到企业顶岗实习，深度参与行业企业的生产与研发工作，熟悉行业流程和工作方式。最后，针对车辆领域的科学问题，引导学生参与教师的相关科研项目，培养学生分析问题和解决问题的能力。

4 以产出为导向 健全教育质量评价体系

教学质量评价体系主要包括两个方面。一是内部评价，即建立教学过程质量监控机制；二是外部评价，即建立毕业生跟踪反馈机制以及高等教育系统以外各方参与的社会评价机制。

4.1 内部评价机制

根据车辆工程的专业培养目标定位，构建32条毕业要求指标点。将培养计划中各门课程的课程目标与毕业要求指标点联系起来，构成关联矩阵。课程教学过程中每一个环节都与课程目标相联系，通过统计学生在每个环节的得分情况即可定量计算课程目标的达成情况，再通过关联矩阵即可计算课程对毕业要求的达成情况，进而可获取整个教育教学体系对培养目标的支撑情况。此内部评价体系中，每个环节达成度的计算数据都可以准确反映教学过程中的薄弱环节，对教学过程进行质量监控。专业负责人以及课程教师，也可根据达成度数据分析准确定位教学过程中存在的问题，从而为持续改进指明方向。构建的内部评价机制如图2所示。

图2 内部评价机制

4.2 外部评价机制

建立毕业生跟踪反馈机制以及高等教育系统以外各方参与的社会评价机制，从外部综合评价的角度对培养目标达成情况进行分析。定期召开专业培养计划研讨会，聘请行业专家提出修改意见。跟踪毕业生的发展情况，收集毕业学生对培养计划的意见。发放用人单位调查问卷，收集用人单位对毕业生质量的评价及建议，以此为基础反推学生培养方面存在的问题。通过以上环节，可以得出现行培养计划的缺陷与不足，为培养计划的持续改进指明正确的方向。外部评价机制框架图如图3所示。

图3 外部评价机制框架

5 结语

笔者所在学校车辆工程专业在新工科视域下，构建符合我校发展定位以及所在行业发展水平的专业建设方向，并从人才培养模式、教育教学体系、教育质量评价体系三个方面进行了改革和实践。经过初步的实施改革方案，专业建设和人才培养取得了一定成效：(1)车辆工程专业毕业学生就业率均在95%以上；(2)教育教学方式改革成效突出，培养模式、教学方法多元化发展，专业多名教师获得省级教学成果奖；(3)本专业近1/3的学生参加全国各级科技竞赛，获得奖项近70余项，根据科技竞赛作品申请专利或撰写相关论文10余项。

经过改革实践，教师教学工作水平和学生培养质量都显著提高，学生系统解决复杂工程问题的能力得到有效提升。因此，本文所提出的新工科视域下的专业建设和人才培养模式改革方案，可以有效推进车辆工程专业向更高层次发展，对于同类专业的建设以及人才培养具有指导意义。