新工科建设的探索与实践——以“合肥工业大学智能车辆创新实验班”为例

张炳力， 张代胜， 黄 鹤， 汤 玮

(合肥工业大学 汽车与交通工程学院，合肥 230009)

当前，为主动应对新一轮科技革命与产业变革，国家推动创新驱动发展，实施“中国制造2025”“互联网+”等重大战略。以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展，对工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革创新，建立新的人才培养模式，从而提出了“新工科”概念。2018年6月22日教育部长陈宝生在成都召开的“新时代全国高等学校本科教育工作会议”上明确提出要写好“奋进之笔”，建设高水平本科教育，加强新工科建设[1]。合肥工业大学车辆工程专业至今已有60多年的办学历史，为国内汽车行业培养了一大批优秀人才，为积极应对汽车技术和产业的变革，早在2016年9月就在全国率先设立了“智能车辆创新实验班”。首届面向全校大一新生招录了40名学生，2017年和2018年又实现连续招生。通过两年多的探索和实践，取得了良好的效果，但在实践过程中还存在着一些亟须改进和完善的地方。下面以合肥工业大学车辆工程专业“智能车辆创新实验班”为例，从培养目标、毕业要求、培养标准、主干学科、特色课程、课程关系图、学分分配以及在实践中遇到的问题及解决措施等方面进行探讨，意在为新工科建设提供一些经验。

一、培养目标与毕业要求制定

“新工科”改革的核心是建立适应产业需求导向的人才培养模式。一方面树立创新型工程教育理念，提升工科学生创新创业能力；另一方面，树立全周期的工程教育理念，逐步实现从国际高等教育发展的跟随者向领跑者转变[2]。因此，为致力于实现“新工科”建设目标，学校制定了实验班的培养目标、人才适应范围和毕业要求。

(1) 培养目标 培养适应社会主义现代化建设和行业发展需要，德智体美劳全面发展，具有高度的社会责任感、良好的职业道德和人文修养，掌握智能车辆领域扎实的基础理论、系统的专业知识，具备国际视野、创新实践能力和团队合作精神，能在智能车辆领域内的科学研究、设计制造、技术管理及服务等工作岗位上发挥骨干作用的高级工程技术人才[3]。

(2) 人才适应范围 包括以下几点，即智能车辆设计、制造及相关专业技术工作，智能车辆试验、营销等工作以及科研机构从事智能车辆工程技术研发工作或继续攻读硕士、博士学位。

(3) 毕业要求 根据智能车辆方向的培养目标，制定的毕业要求如下：

第一，掌握工程知识，并可以应用工程知识解决在智能车辆工程领域中的复杂的工程实践问题，掌握汽车行业的发展动态。

第二，在工程实践方面，可以通过识别、提炼等方式，分析问题并获得有效结论的能力；具有运用科学原理及科学方法研究智能车辆工程领域复杂工程问题的能力；可以进行相关工程试验的设计、数据分析并获得结论的能力。

第三，在智能车辆及相关总成、部件设计开发过程中，能考虑安全、健康、法律法规及相关标准，并具有创新设计的能力。

第四，能够对工程实践中遇到的复杂工程问题选择合适的技术、资源及现代工程工具进行预测模拟，并明确预测模拟与实际工程问题之间的区别及解决办法。

第五，在工程实践过程中，理解并能评价工程实践行为对健康、安全、法律及文化问题的影响和责任；理解并会评价工程实践行为对环境及社会可持续发展的影响。

第六，热爱祖国，热爱社会主义，拥有健康的体魄；具有为社会主义现代化建设、为人民服务的思想觉悟；具有为国家富强、民族昌盛而奋斗的志向和责任感；具有敬业爱岗、艰苦求实、热爱劳动、遵纪守法、团结合作的品质；具有良好的思想品德、社会公德和职业道德。

第七，在实践过程中，理解自己在团队中的角色并承担相应责任，很好地与团队其他成员合作。

第八，掌握至少一门外语，可以独立地阅读智能汽车行业外文书刊资料；在工程实践过程中，具有有效沟通、撰写报告及陈述发言的能力。

第九，在工程实践中，运用工程管理及经济决策的知识进行管理并做出决策。

第十，在工程实践过程中，具有不断学习及适应发展的能力。

二、培养标准设立

合肥工业大学“智能车辆创新实验班”立足于国际工程教育改革发展的前沿，以面向未来和领跑世界为目标追求，提出了“新工科”背景下车辆工程专业人才培养的质量标准。其标准学制为4年，学生可在3-6年内完成学业，合格毕业生将被授予工学学士学位，其应具备以下的知识、能力和素质。

(1) 知识结构 一是要掌握从事智能车辆工程领域工作所需的数学、力学等自然科学基础、工程技术方面的基础知识和专业知识，以及技术经济、工业管理知识，要有严格的工程设计方法和科学研究方法的训练，具有从事智能车辆工程领域相关工作所必需的运算、实验、测试、计算机应用等技能以及工艺操作技能等；二是要了解智能车辆工程领域相关的法律法规、技术标准体系，以及车辆工程技术新发展和新动向。

(2) 能力结构 一是具备较强的工程实践能力。熟悉与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法律法规，在智能车辆及相关领域具有较强的就业竞争力；二是具有较强的社会活动能力和开拓创新能力，能胜任制造、测试、研究、营销、管理等工作任务，并能够在团队中作为领导或骨干发挥作用；三是具有与时俱进、求知不止的终身学习能力，能够通过继续教育或其它的学习途径，拓展自己的知识和能力，具备独立解决复杂工程问题的能力。

(3) 素质结构 一要热爱社会主义祖国，具有为社会主义现代化建设、为人民服务的思想觉悟，明确个人对于社会的责任，身心健康，具有良好的文化修养和心理素质；二要具有良好的职业道德，具备从事智能车辆工程领域工作的业务能力和适应相近专业业务工作的素质。

三、主干学科、特色课程、课程关系图及学分分配

(1) 主干学科 机械工程(车辆工程)、控制科学与技术、计算机科学与技术。

(2) 主要课程 工程图学A、工程力学A、电子技术A、机械原理、机械设计、工程材料及热处理、热工与流体力学、制造技术基础B、控制工程基础、互换性与测量技术、汽车工程专业导论、智能汽车构造、汽车理论、智能汽车设计、汽车检测与试验等。

(3) 特色课程 智能汽车构造、汽车理论、智能汽车设计、汽车检测与试验等。

(4) 辅修专业课程模块 具体课程名称、学时及学分分配见下表1。

表1 辅修专业课程模块

(5) 选修专业课程模块 具体课程名称、学时及学分分配见表2。

表2 选修专业课程模块

续表

(6) 各教学环节学时、学分分配表 具体教学形式、课程类别及性质、学分分配等，详见表3。

表3 各教学环节学时、学分分配表

四、实践中遇到的问题及解决措施

(1) 课程体系优化 智能汽车是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。虽然国内外很多汽车公司和互联网企业都在积极研发智能汽车，美国汽车工程师学会(SAE)也将其从Level 1-Level 5细分为驾驶辅助、部分自动化、有条件自动化、高度自动化和完全自动化五个级别，但是智能汽车感知部分最终是以摄像头为主还是以雷达为主，是否需要经过L3级别等问题仍然处于争议之中，不同公司和不同专家看法不一，这就要求我们与时俱进，不断地改进和优化目前设置的课程体系和教学内容设置。为此，我们围绕培养目标和毕业要求，以及智能汽车技术的发展，组织了专业教师及行业和企业专家，对课程体系和教学内容进行了改进和优化，不断地培养出符合行业发展需求、具有竞争力的高层次智能汽车人才。

(2) 师资队伍保障 “新工科”建设对教学质量提出更高要求，必须要有保障，这就需要有高质量的师资队伍作为支撑。汽车电动化、智能化和网联化横跨车辆、自动化、计算机和精密仪器等多个学科[4]，从而对“智能车辆创新实验班”的任课教师提出了更高的要求,因此完全依靠现有车辆工程专业教师是不能胜任的。针对实验班，我们的做法是，一方面让车辆工程专业现有教师加强相关知识的学习，同时引进该领域的人才以补充师资力量；另一方面我们整合了学校相关学院的教师资源，如计算机与信息学院、电气与自动化学院、仪器科学与光电工程学院等，以及邀请与汽车企业工作相关的专家为实验班学生授课，等等。目前来看，一系列保障师资质量的措施效果良好，但是师资队伍总体仍是缺乏。

(3) 教学资料编写 智能车辆多学科交叉、多领域融合的特点决定了“智能车辆创新实验班”的相关教学课程有别于传统教学，现有车辆工程专业的相关教材等教学资料已经无法完全适应当前的教学工作。目前关于智能汽车构造、理论、设计、实验等方面的教材等仍是空白，为此，一方面我们正在组织教师在符合教学大纲要求的前提下，针对学生群体的能力和特点，结合专业发展趋势自找材料、自编教材；另一方面，我们考虑直接引进符合要求的国外原版教材、参考书和教学资源，或通过自行筛选、组织、再编教材。

(4) 实验条件完善 “新工科”建设需要教学模式创新，单一的课堂教学模式犹如纸上谈兵，因此，完善实践教学体系，优化实践环节，满足基础实验、课程实验、综合实验和创新实验等不同层次实验教学的需求尤为重要。现有车辆工程专业的实验条件已不能满足“智能车辆创新实验班”的要求，因此亟需建设适合需求的实验条件。为了完成实验班现有实验教学，我们除了充分利用车辆实验室现有的实验条件外，还利用了学校计算机与信息学院、电气与自动化学院、仪器科学与光电工程学院等与汽车智能化、网联化相关的实验条件，以及汽车企业的实验室等为人才培养提供实践保障。

(5) 创新实践基地建设 “智能车辆创新实验班”学生能力培养需要完成从课本学习到课堂实验再到课外实践三个环节的突破。学生不仅需要掌握来自课堂的知识，更需要加强实践训练，提升自身的创新实践能力，学以致用，敢于打破常规思维，创造性地思考并解决问题。为此，我们积极与国内外智能车辆相关领域的企业、科研院所合作，共建了一批政产学研合作示范基地或创新实践基地，带领学生积极开展课外科技活动，广泛发挥其在科技活动中的作用，在学生群体中营造了良好的科技创新学术氛围，如组队参加全国大学生“恩智浦杯”智能车竞赛、中国大学生方程式赛车无人车比赛等，提高了学生的动手能力和创新意识，激发了学生的求知欲和探索精神。

五、结 语

总之，在“新工科”建设的背景下，培养智能汽车产业急需的专业技术人才是新时代的要求，也是汽车产业发展的必然趋势。我们以“合肥工业大学智能车辆创新实验班”为例，围绕培养目标、毕业要求、培养标准、特色课程、课程关系图、学分分配等做了详细的阐述，同时就现阶段在探索和实践过程中存在的一些问题，提出了相应的解决措施并付诸行动，如通过优化课程体系、培养优质师资、自编教学资料、改善实验条件，以及建立创新实践基地等方法和手段，旨在提高“合肥工业大学智能车辆创新实验班”人才培养质量，以期能为推动我国智能汽车产业发展提供一些经验、做一些贡献。