新工科背景下车辆工程专业教学改革

陈一哲 于成杰 王辉 王晓丽 段芳芳

摘  要：在新工科的背景下，为了适应新一轮的科技革命和汽车行业的革新，迫切需要开展车辆工程专业教学改革，从而推动汽车产业高质量高效益发展，对突破关键核心技术、提高高校毕业生就业水平和产学研的合作水平具有重要意义。该文对目前普通高校车辆工程专业存在的问题，提出教学改革的目标和解决方法，为高校车辆工程专业人才培養模式提供新方向和新思路。

关键词：新工科;教学改革;车辆工程;汽车行业;科技革命

中图分类号：G640        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）23-0036-04

Abstracts： In the context of new engineering， in order to adapt to a new round of scientific and technological revolutionand the innovation of the automobile industry， it is urgent to carry out the teaching reform of the vehicle engineering major， which can promote the high-quality and cost-effective development of the automobile industry. And it is of great significance for breaking through the key core technology， improving the employment level of college graduates and the cooperation level of industry-university-research. This paper proposes the goals and solutions to the problems existing in the vehicle engineering major of ordinary colleges and universities， and provides a possibility for the reform of the vehicle engineering major.

Keywords： new engineering; teaching reform; vehicle engineering; automotive industry; scientific and technological revolution

“十三五”时期电动汽车产业化推进迅猛，硕果累累，给我国汽车产业电动化发展提供了十足的前进动力，“十四五”时期国家对汽车产业提出了更高的要求，新能源的发展和智能网联的建设都给汽车产业带来了全新的发展机遇和蓬勃的活力，电动汽车发展进入快车道，与智能网联汽车齐头并进。同时，伴随着“互联网+”和5G的热潮，汽车与通信、能源、交通及互联网等行业融合得更加深入，推动了汽车产业的高质量发展，利于掌握国际市场的竞争主动性。而当前我国汽车产业核心技术竞争力不强，自主品牌汽车市场竞争大，随着汽车“新四化”概念的提出和发展，新能源汽车和智能网联汽车已经成为世界上汽车强国研发及推广应用的重点方向。新能源汽车和智能网联汽车在汽车产业中快速占领市场，而各国这些方向的人才缺口都很大。针对此情况，我国应快速高质量发展新能源汽车以及智能网联汽车，做好汽车产业弯道超车的准备，完成由汽车大国向汽车强国的华丽转身，因此对车辆工程专业改革势在必得[1]。随着我国经济的快速高质量发展和人民对高水平生活的向往，虽然国内电动汽车和智能网联汽车销售量持续增高，但是核心技术不强，对政策依赖性较强，不是因为产品优秀吸引人们购买。国内多数汽车仍是汽油和柴油车，对燃油有较强的依赖性，而我国原油大部分都是进口，因此受国际油价影响较大，不利于国内汽车产业的健康发展和人民对美好生活的追求。其次，汽车尾气排放是城市空气污染的来源之一，对人类健康有着重大威胁，燃油车便是汽车尾气排放的“罪魁祸首”。近些年来，新能源汽车逐渐进入人们的视野，它可以帮助我们摆脱对国际原油的依赖和解决城市空气污染问题，助力国内经济平稳快速转型，发展汽车新方向是“功在当代，利在千秋”的大事。但是国内大部分高校车辆工程的培养方案相对来说较为传统，较难跟得上汽车“新四化”和汽车产业的革新，因此对教学模式和人才培养的改革迫在眉睫。

一  车辆工程专业学校和学生存在的问题

（一）  课程设置存在的问题

传统的车辆工程专业（以下简称“本专业”）作为机械大类的二类学科，教学内容中传统机械式结构仍占很大比例，教学方法和教学资源仍显落后，导致过时内容、低效课时、“水课”占据大量课上时间[2]。只有大三大四学年才和普通机械专业有所差别，然而，大三大四这两年大部分学生都在考研和找工作，难以有效地投入到课堂学习中。其次，专业课程设置以汽车理论、汽车构造、汽车设计等汽车类传统课程为主，缺少汽车类新方向的课程，即使有，也是作为专业选修课存在，学生对其重视程度不高。有些学校开设新方向课程，但是内容换汤不换药，对学生开阔视野、了解学科发展前沿、丰富汽车类通识类知识帮助不够。此外，缺少学科前沿之类的课程或讲座，无法帮助学生了解本专业前沿发展趋势，更新学生的学习方向。

（二）  期末考核和评优存在的问题

对于期末考核，大多数课程仅是期末一张试卷或者平时考勤加上期末考试按照一定比例算成绩，学生完全可以靠考前突击达到及格或者较好的成绩，不能良好地评价学生学习情况。并且对于保送研究生、评优评先和评奖学金等评优评先体系，大多数都没有将选修课放入其中，造成学生不重视，进而引起老师上课时认真听讲的学生人数甚少、甚至不去教室上课的情况[3]。有的学校将选修放入成绩评价体系中，学生选的时候就会根据学长学姐的建议选课，即谁给的分高就选谁的课，难以根据自己的实际兴趣来选取，造成课程资源浪费和低效课堂，无法达到选修课开阔视野的教育目的。

（三）  课程设计及毕业设计存在的问题

当前课程设计模式是老师给学生指定题目，理论学习与实际课程设计关系较弱，课堂学习内容与实际设计相差较大，需要老师引导着去做设计。选题一般都是变速器之类的较为传统的设计，没有新方向相关的内容，内容老套，学生对其兴趣不大，即使认真独立完成，也没有很大的成就感。因为内容过于传统，部分学生会选择借助互联网的力量完成课程设计。国内大多数高校都是以理论教学为主，学生较难接触到实物，因此做设计时仅凭自己学到的理论知识加上自己适当的想象。毕业设计选题相对课程设计来说更为丰富，但是通病都是学生大多数都是擅长考试，因为缺少实习和浏览足够的实物弥补课堂理论学不到的知识，所以对设计的需求不明确，结果不清晰，大多是比葫芦画瓢，不能深究其原理与设计的合理性。其次，部分老师的指导意义不大，不能因材施教，导致部分学生仅仅是为了完成设计而设计。

（四）  实验存在的问题

传统实验室目前开放时间有限，实验室管理员与学生直接接触较少，一般是任课教师联系实验室管理员，让实验室管理员与班长协商班级做实验的时间。班级数也较多，实验设备有限，不能充分发挥实验设备的作用，其次实验集中在一段时间，因人数较多，实验混乱，实验效果差。当集中学习时间过去，學生想要去再次学习的时候，找不到实验室管理员，或者去实验室手续较为麻烦，大部分学生选择放弃去实验室学习。其次，实验课时少，仪器与课程不配套，相关实验难以展开，实验老师的技术不高，对学生提出的实验问题不能有效的回答也是一部分学生不选择课后去实验室重新学习的原因[4]。

（五）  实习和就业存在的问题

目前高校实习方式为学校统一组织，在大三和大四学年进行集中实习与参观，缺少个性化培养，并且大三大四学年学生课业繁重，不少人还有考研与就业的考虑，不能全身心投入到实习中，甚至抗拒外出实习。至于就业，大多数学校没有提供良好的就业咨询渠道，是通过企业进入高校开宣讲会的方式来让学生就业，没有关于相关岗位的介绍，学生对就业岗位所需技能不明确，对未来发展方向不清晰。

二  新工科背景下改革的目标

在新工科建设背景下，学校的培养计划应紧跟国家战略与汽车产业发展趋势，打破学科壁垒，采用机、电与计算机交叉的方式构建复合人才培养体系，创立本科导师制，由导师负责学生的前沿知识拓展，负责解答学生人生规划疑惑，将创新创业教育贯穿全过程，培养出技术过硬、综合能力高、目光长远的毕业生，为汽车产业转型升级注入新的中坚力量。

三  新工科背景下改革的方法

（一）  积极开设学科前沿和交叉类课程

为适应汽车“新四化”的发展动态，可以在专业选修课模块中开设一些新兴交叉学科的课程，并聘请汽车工程学院（以下简称“本学院”）相关教师及其他相关学院相同或相近研究方向教师进行授课，如：智能网联汽车技术概论、新能源汽车技术、控制与PLC[5]等课程，打破本学院教师只在本学院上课的惯例，在学生系统的掌握了知识结构后，满足其个性化发展，提高主动学习的兴趣和积极性[6]。其次，因为汽车领域有较强的工程实践性，包含许多学科交叉项目，需要开设一些基础交叉课程来满足这些需求，例如二维、三维绘图和一些简单的程序算法入门。具体如图1所示。

（二）  重构评价体系

现在的教学体系多重视学分，忽略了综合评价，多数采用体测+成绩的方式进行评价，而课程成绩却较为单一。因为工程类专业比较依赖实践，可以构建以实践和理论教学结合的新体系，构建由课堂学习到学校实验室再到企业实习的逐步递进的三级实践教学体系，依托校企合作，让学生深入企业一线，了解基本的车间运行常识和设备操作规范，通过理论与实践结合，加深课堂学习的理论。其次，在学校理论教学采用小组合作，细化小组成员分数，避免因为小组合作导致部分成员浑水摸鱼获得较好的小组成绩。可分为课前预习、方案设计与讨论、课堂实验、实验报告和团队合作成绩几部分并设置合适的比例[7]，具体如图2所示。

（三）  课程设计和毕业设计改良

目前的课程设计大多是连续多年都一样或者类似，有较严重的模板计算，计算过程为简单的重复作业，学生兴趣不浓厚，可以将其与编程结合或者与实验结合，既夯实了理论知识与动手能力，也锻炼了学生的编程能力，有利于学生的全面发展。当得出了合适的结果，采用计算机绘图做出要求的成品，锻炼了绘图基本功。毕业设计大多是在大四下学期，而到这段时间之前，学生重心并不在此，一般是到4月中旬才开始集中做，毕业设计指导老师对学生的指导也有限，可以采取相同类型的题目之间同学的合作，培养不同团队的合作能力以及辨别能力。同时，充分利用学校资源，将学生送入企业学校车队，以及合作单位深入学习一段时间，充分了解自己所做的课题，也能更好地理解所做课题的实际意义[8]。

（四）  开设实验室预约系统及采用现代化工具辅助教学

目前传统实验室面临的情况是学生不知道什么时候实验室开门，而负责实验室的老师总是抱怨没有学生愿意来参观学习。通过开设实验室预约系统，可以帮助教师明确什么时间段有多少人来以及来的学生的意图，同时给学生提供了便捷的通道，让学生在学习之余可以合理安排自己的时间去实验室，也可以防止学生故意破坏实验室的可能，如发现此种行为，通过预约系统警告甚至拉黑该学生，限制或禁止使用实验室，如图 3所示。其次，采购足够的实验设备，可以和别的相关学院共享实验设备，防止因为采购设备较多引起的实验设备空置。采用传统与现代科技的结合，例如AR技术，将汽车的每部分系统及零件都做成AR动画，学生使用手机连接校园网扫一扫便能实时观看，同时设置弹幕功能，让每个人都可以发自己的弹幕，让所有老师及学生的交流不受时间的限制，同时实验室管理员可以精选问题较多以及回答较为经典的弹幕，优先展示。

（五）  倡导并鼓励学生参与各类比赛

大学除了本专业的理论学习，各类竞赛也同样重要。充分利用校级平台赛车队和校园媒体平台，给学生及时传递各类比赛的信息和提供参加各类比赛的机会，既锻炼动手能力，也是对课堂学习的一种及时补充，帮助巩固知识和提高实际动手能力。鼓励学生参加全国科技竞赛，例如全国大学生智能汽车竞赛（图4）、三大赛（中国“互联网+”大学生创新创业大赛、中国大学生创业计划大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛），这些比赛不仅仅对于学院和学校的科技创新协会和其他社团开放，更多的是鼓励所有学生参与，让学生充分利用学校的实验平台。同时提供优秀的指导老师，让竞赛不再是学生自己孤立学，由教师启发学生的思考能力，由比赛和实验培养学生的动手能力，形成“参与-努力-获奖-自信”的正向反馈，让学生越来越喜欢参加竞赛，喜欢同台竞技的感觉。学生得奖，也是学院和学校的荣誉，利于提升学校的综合能力[9]。

（六）  提供优质实习机会与创业就业指导

目前高校本科生实习大多数是由学校统一提供，时间也较为集中，多数是为了凑学分而去，缺乏主观能动性，学校应提供一些公司及其相关性强的岗位。适当的实习介绍以及安排合适的时间，让学生不再因为未知而恐惧，也不因为时间冲突而不愿前往，让他们明白实践是检验真理的唯一标准，让他们懂得实习是对自己所学知识的一种综合训练，也是对自己能力的充分培养，同时允许学生根据自己的实际能力去不同的企业实习，避免实习流程化与公司需求和个人能力不匹配导致的问题。其次，汽车产业是一个涵盖范围巨大的产业，其上下游拥有无数的产业，可以鼓励学生针对紧缺产业进行创业，抢占先机，完善汽车供应链。这就要求高校有一批能力过硬的教师去指导学生创业，对学生就业进行指导，培养创新意识和能力，提高创业意愿。

四  结束语

为了解决汽车“新四化”下人才培养不足的问题，本文对目前车辆工程培养体系存在的问题进行了简明扼要的分析，从目前可能存在的问题，到改革的目标和方法等几个维度进行了阐述。借助“十四五”时期汽车产业高速发展的东风，在新工科背景下推进专业知识的扎实培养与交叉型人才的复合培养，促进创新能力的提高，培养大局意识与全局观。通过改革充分调动学生的主体责任感、强化学生的实践与操作技能、提高学生分析问题解决问题的能力，培养面向未来高速发展的汽车行业的复合型人才[10]。

参考文献：

[1] 罗浩.车辆工程专业新能源汽车方向教学改革与探索[J].汽车实用技术，2018（24）：270-272.

[2] 詹森，贾涵杰，崔晓璐，等.新工科背景下的高校节能与新能源汽车教学改革探索[J].时代汽车，2022（2）：69-71.

[3] 张继方，徐颖若.《新能源汽车产业发展规划（2021～2035）》——新能源汽车技术专业教改探究[J].河北农机，2021（2）：93-94.

[4] 赵旭，苗雨莹，王美蓉.“新工科”背景下实验教学改革路径研究[J].工业和信息化教育，2021（10）：66-70.

[5] 段俊法，孙永生.车辆工程本科教学改革和实践[J].华北水利水电学院学报（社科版），2010，26（3）：174-176.

[6] 睢利铭，王海涛，刘刚.新工科理念下车辆工程专业课程体系改革探索[J].时代汽车，2022（4）：80-81.

[7] 汪震，郑晋军，王雨蒙，等.基于PDCA循环对车辆工程专业开放性实验教学的改革与探索[J].实验技术与管理，2020，37（9）：26-31.

[8] 荆广豪.车辆工程专业新能源汽车方向教学改革与探索[J].汽车博览J Auto Exp，2021（1）：286.

[9] 张治坤.基于PDCA循环控制的工科实践教学研究[J].大学教育，2018（11）：70-72.

[10] 徐国艳，杨世春，张辉.基于OBE理念的车辆工程专业新工科建设探索[J].中国现代教育装备，2022（3）：79-81.

基金项目：国家自然科学基金“纤维-铝合金层板复杂深腔构件应力增塑成形与界面增强机制研究”（52175360）;中國科学技术协会“青年人才托举工程”（2021QNRC001）;武汉理工大学本科“课程思政”示范项目（2021—2022学年第一学期）（82，97）;武汉理工大学 2022—2023学年研究生“课程思政”示范课程项目（16）;2021年武汉理工大学研究生课程资源库建设项目（05）

第一作者简介：陈一哲（1990-），男，汉族，山东泰安人，工学博士，副教授，博士研究生导师。研究方向为汽车轻量化技术。

*通信作者：王辉（1984-），男，汉族，湖北武汉人，工学博士，副教授，博士研究生导师。研究方向为汽车轻量化技术。