新工科視域下的車輛工程專業建設與人才培養研究與實踐

劉海濤 許期英 肖 乾

華東交通大學機電與車輛工程學院 江西南昌 330013

隨著新一輪產業革命的到來，世界各國都在大力促進以智能、精準、低耗為主要特點的再工業化，期望在全球高新技術產業中能占據領先位置[1,2]。這些戰略能否取得成功，關鍵在于工程教育能否培養出大量創新工程人才以支撐產業轉型升級及引領下一輪產業革命的發展。在此背景下，我國提出了新工科建設計劃，其目的在于引導高等工程教育的改革，更好地適應國家經濟社會發展的需求[3]。

新工科概念于2016年提出[4]，隨后進入了實質性實施階段[5]。在新工科建設之前，高校本科教育在發展探索中迎合了多重專業建設和人才培養標準[6]，而如何將多重標準納入新工科建設范疇，以新工科的視域推進專業建設和人才培養向更高層次發展，是目前工程教育改革中面臨的重要問題[7-9]。筆者從此關鍵問題出發，在新工科背景框架下，探討我校車輛工程專業的專業建設及人才培養模式的改革與實踐。

1 新工科視域下的專業建設方向

車輛工程是機械工程的二級學科，與特定行業聯系緊密，具有濃厚的工程應用背景。筆者所在學校的車輛工程專業立足于軌道車輛領域，依托“卓越計劃”和“人才培養模式創新實驗區”，著重培養軌道車輛領域創新務實應用型人才。而新工科對車輛工程專業的建設和人才培養改革提出了更高的要求。首先，在理念方面：服務國家重點行業發展戰略，圍繞行業需求主動規劃，緊密追蹤行業發展趨勢；以學生能力培養為中心，全過程監控人才培養質量。其次，在改革途徑方面：根植專業的傳統優勢進行改革創新，適應新時期專業發展需求；積極推進學科交叉和產學研融合。在具體實施方面：圍繞專業定位與行業產業需求，從專業工程教育的理念、目標、內容以及達成途徑等方面進行創新，形成教育、研究、實踐、創新創業的完整體系，以解決復雜工程問題的能力為核心驅動力，構建能持續改進的動態培養機制；構建開放的人才培養環境，構建多層次、多方位的能力培養模式，形成具有國際視野的開放人才培養平臺。

根據新工科視域下的專業建設指導框架，筆者所在車輛工程專業從人才培養模式、教育教學體系、教育質量評價體系三個方面進行了改革和實踐。

2 緊跟行業發展 凸顯軌道交通特色的人才培養模式

筆者所在學校車輛工程專業將軌道車輛領域的設計制造作為專業的培養基礎，逐步向運用維護高級人才培養方向傾斜，并結合學校辦學條件和資源，逐步形成極具軌道交通特色的車輛工程人才培養體系。

車輛工程專業培養體系以專業培養目標為總綱，以學生畢業要求為達成度指標，培養學生具有扎實的知識、突出的能力、健全的人格和良好的素養。以“培養方案、教學研究與改革、師資隊伍和實踐教學平臺”為實現總綱的四個條件模塊，并采取多個具體的措施夯實四個模塊以確保培養體系的實施。

對于培養方案的制訂，堅持聽取軌道車輛行業企業專家、本專業畢業生、同行學者等的意見和建議，在培養方向、課程設置以及授課形式上不斷完善，持續改進。堅持做好國家級和省級本科教學改革項目，并鼓勵教師圍繞軌道交通特色的車輛工程專業開展教學研究和改革。專業建設尤其注重師資隊伍建設和實踐教學平臺建設，盡可能要求教師具有鐵路知識背景或軌道行業從業經歷，并鼓勵教師赴軌道行業企業掛職鍛煉或赴鐵路高校進修深造。在實踐教學平臺方面做到內外兼修，內部依托學校投資建設的軌道交通實驗中心，逐漸形成鐵道車輛系統的教學實踐平臺，外部以中國中車股份有限公司和中國鐵路總公司下屬企業為主線建立校外實習實訓基地。同時，車輛工程專業積極鼓勵教師赴國外交流訪問以拓寬國際視野，滿足專業人才培養的國際化需求。

3 以學生能力培養為中心 創新教育教學體系

我校車輛工程以軌道車輛為主體，制訂凸顯學生創新能力和實踐能力的教育教學體系，主要劃分為四個子體系，分別為：專業知識培養體系、專業能力培養體系、創新能力培養體系和實踐能力培養體系。

3.1 專業知識培養體系

軌道車輛是一個復雜的工程體系，涉及多個學科的交叉知識，充分掌握相關基礎知識是實現培養目標的重要保障。專業知識培養體系中，可大致分為數學與自然學科類課程、工程基礎類課程、專業類課程、工程實踐與畢業設計以及人文社會科學類通識教育課程。數學與自然學科類課程主要培養學生良好的數學基礎知識和自然科學基礎知識。工程基礎類課程完成對學生應用數學和自然科學知識能力的培養。專業類課程則體現出對學生系統設計和實現能力的培養。工程實踐與畢業設計培養學生問題分析、設計/開發解決方案、研究實際工程問題的能力，具備自主學習和終身學習的意識。人文社會科學類通識教育課程培養學生良好的素養，使其具有健康的身心、正確的價值觀和社會責任感，具備項目管理原理和經濟決策方法等方面的知識，同時具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。

3.2 專業能力培養體系

車輛工程專業需培養學生具備相應的專業能力。對于具有軌道交通特色的車輛工程專業而言，應立足機車車輛的設計、制造、管理和維護，同時考慮到高速、重載和城軌是軌道交通發展的三個主要方向，構建專業能力培養體系，如圖1所示。專業能力培養體系包括機械制造學、機械CAD/CAM、動車組設計與制造、大功率機車和重載運輸、城市軌道車輛結構等主干課程。

圖1 專業能力培養體系

3.3 創新能力培養體系

軌道車輛的工程師將面臨機車車輛設計、制造、管理和維護過程中的諸多問題，因此必須培養學生的創新能力以有效解決工作現場中存在的重大問題。通過在學生中組織課外科技活動，聚集對車輛領域重點知識領域感興趣并富有創新意識的學生，利用課外時間針對車輛產品設計、制造、管理和維護過程當中存在的諸多問題提出創新性的解決方案。然后，針對各種解決方案以比賽的方式進行評比，從而帶動整個專業學生創新實踐能力的培養和提升。

3.4 實踐能力培養體系

專業實踐能力培養體系的構建充分體現行業企業深度參與、強化工程創新能力的特點。首先，通過課程設計、畢業設計以及參觀實習等實踐性教學環節鞏固學生的理論知識，加強學生對機車車輛產品結構、原理的認知。其次，在機車車輛設計制造企業、鐵路運營與管理部門設置校企合作基地，通過雙向選擇模式使學生到企業頂崗實習，深度參與行業企業的生產與研發工作，熟悉行業流程和工作方式。最后，針對車輛領域的科學問題，引導學生參與教師的相關科研項目，培養學生分析問題和解決問題的能力。

4 以產出為導向 健全教育質量評價體系

教學質量評價體系主要包括兩個方面。一是內部評價，即建立教學過程質量監控機制；二是外部評價，即建立畢業生跟蹤反饋機制以及高等教育系統以外各方參與的社會評價機制。

4.1 內部評價機制

根據車輛工程的專業培養目標定位，構建32條畢業要求指標點。將培養計劃中各門課程的課程目標與畢業要求指標點聯系起來，構成關聯矩陣。課程教學過程中每一個環節都與課程目標相聯系，通過統計學生在每個環節的得分情況即可定量計算課程目標的達成情況，再通過關聯矩陣即可計算課程對畢業要求的達成情況，進而可獲取整個教育教學體系對培養目標的支撐情況。此內部評價體系中，每個環節達成度的計算數據都可以準確反映教學過程中的薄弱環節，對教學過程進行質量監控。專業負責人以及課程教師，也可根據達成度數據分析準確定位教學過程中存在的問題，從而為持續改進指明方向。構建的內部評價機制如圖2所示。

圖2 內部評價機制

4.2 外部評價機制

建立畢業生跟蹤反饋機制以及高等教育系統以外各方參與的社會評價機制，從外部綜合評價的角度對培養目標達成情況進行分析。定期召開專業培養計劃研討會，聘請行業專家提出修改意見。跟蹤畢業生的發展情況，收集畢業學生對培養計劃的意見。發放用人單位調查問卷，收集用人單位對畢業生質量的評價及建議，以此為基礎反推學生培養方面存在的問題。通過以上環節，可以得出現行培養計劃的缺陷與不足，為培養計劃的持續改進指明正確的方向。外部評價機制框架圖如圖3所示。

圖3 外部評價機制框架

5 結語

筆者所在學校車輛工程專業在新工科視域下，構建符合我校發展定位以及所在行業發展水平的專業建設方向，并從人才培養模式、教育教學體系、教育質量評價體系三個方面進行了改革和實踐。經過初步的實施改革方案，專業建設和人才培養取得了一定成效：(1)車輛工程專業畢業學生就業率均在95%以上；(2)教育教學方式改革成效突出，培養模式、教學方法多元化發展，專業多名教師獲得省級教學成果獎；(3)本專業近1/3的學生參加全國各級科技競賽，獲得獎項近70余項，根據科技競賽作品申請專利或撰寫相關論文10余項。

經過改革實踐，教師教學工作水平和學生培養質量都顯著提高，學生系統解決復雜工程問題的能力得到有效提升。因此，本文所提出的新工科視域下的專業建設和人才培養模式改革方案，可以有效推進車輛工程專業向更高層次發展，對于同類專業的建設以及人才培養具有指導意義。