新工科背景下車輛工程專業本科生學術創新能力培養模式探索

胡宏宇 程銘 高振海

[摘 要] 在新工科教育背景下，車輛工程領域的人才培養模式正在由傳統的機械工程學科為基礎的教學模式向電氣電控、智能信息、能源材料等多元化學科交叉融合模式轉變，創新能力更是當前人才培養的重要目標。在當下教學模式的快速革新轉變時期，結合一年的美國加州大學伯克利分校工程學院訪學經歷，對當前新工科模式的培養創新能力進行模式化討論與探索。

[關鍵詞] 新工科;車輛工程;本科生;創新能力;培養模式

[基金項目] 2019年吉林省教育廳高等教育教學改革研究項目“汽車智能駕駛虛擬仿真教學平臺開發”（2019XZD036）;2019年度吉林大學本科教學改革研究重點項目

[作者簡介] 胡宏宇（1982—），男，吉林長春人，副教授，博士生導師，研究方向為智能駕駛與駕駛行為分析;程 銘（1995—），男，吉林松原人，吉林大學汽車工程學院2018級車輛工程專業碩士研究生，研究方向為智能網聯汽車;高振海（1973—），男（滿族），吉林長春人，吉林大學汽車工程學院教授，博士生導師，院長（通信作者），研究方向為智能駕駛與駕駛行為分析。

[中圖分類號] G642 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）39-0283-03 ? ?[收稿日期] 2020-03-22

一、前言

人才培養是當下高校職能的根本所在，而本科教育更是大學教育體系中的核心環節，是教育的根本所在。當代大學教育與傳統式的“課堂書本”教育不同，還需要多元素、多文化的全面培養綜合素質人才。所以，當代大學應秉承文化傳承的同時進行科技創新與人才培養等重要使命。為了應對我國新一輪科技革命與產業變革，新工科的教育理念在高校工科教育中開始逐步推廣。新工科是新時代背景下國家為推進高等教育改革而做出的新戰略。新工科泛指依托新興信息產業、新能源、新材料等新興產業設立的專業，包括對傳統工科專業的升級、優化與再造[1]。新工科承載著新體系、教育教學的新質量、人才培養的新模式、學科專業的新結構、工程教育的新理念等使命，賦予了工科教育新內涵[2]。新工科建設主要涵蓋途徑新、要求新與理念新三個方向，以達到培養創新型、多元化工程人才的要求，樹立塑造未來、應對變化的新理念。隨著信息化與人工智能化的快速發展，汽車行業的大背景也由傳統的生產制造逐步向智能信息化轉變。在此變革的大背景下，本科車輛工程的教育需求也正在向電動化、智能化、網聯化、共享化等多學科交叉的復合型人才培養的方向轉變[3]。這就要求在本科生階段，學生的知識學術培養體系要由傳統機械工程為主的傳統工程學科人才培養，向電氣電控、智能信息、能源材料等領域多元化學科培養傾斜。其中，對學術創新能力的培養尤為重要。在當今工業社會背景下，社會需求不再只是簡單的理論應用，更多的需求是理論革新與實踐創新[4]。所以，學術創新應是新工科背景下工科教育的一項重要培養環節。2019年作者有幸在美國加州大學伯克利分校（UCB）工程學院訪學一年，期間對于其本科生培養模式與方法，進行了親身經歷與感悟。對我們的本科生專業學生培養有一定的借鑒意義。加州大學伯克利的工程學院是世界頂級三大工程學院之一，不管是本科生還是研究生都能在此受到工程領域的最高等教育。該學院為學生提供了動態的跨學科實踐教育，開設了生物工程、土木與環境工程、電氣工程與計算機科學、工業工程與運籌、材料科學與工程、機械工業和核工程課程。學院不斷挑戰傳統思維，注重培養學生的創造力和想象力。師生并肩進行開創性的研究工作，突破并引領行業領域的多項重大技術變革。接下來，作者將結合訪學經歷與個人體會，對新工科背景下的車輛工程專業培養模式的創新化的探索模式進行梳理探討。

二、完善新工科本科生專業課程體系

專業課程體系是本科教育的根本，國內高校的本科教育課程體系多采用學科分類化模式，采用學分制的課程考核模式，課堂教育也采用傳統的教師直授模式。這種模式下的課程體系，更適合學生的理論教育培養，但對學生獨立思考創新能力的深度培養則有所不足[5]。借鑒UCB的計算機課程體系的幾個主要特點，對國內本科專業課程體系模式的改革進行思考探索。UCB的計算機科學領域人才輩出，教育體系也獨樹一幟。對于課程體系的安排，有許多較之國內更加完善的體系特點。首先，UCB的課程體系層次分明，重點突出以核心學科帶動拓展學科的特點。這種體系將課程分為lower division和upper division兩種，類似于國內的專業必修課與選修課。不同的是，這些課程并不像國內的必修課與選修課那樣的“平行授課”與“學分達標”模式，而是一種“核心擴散”“以點帶面”的模式。在該課程體系中，大部分的課程都有一些先修課程，不同的課程會分為不同的重要程度，重要課程為基本理論的核心課程，每一門創新課程都需要一到兩門核心課程的先修作為支撐，很好地體現出以點帶面的層次系統。在我們的教學模式中，也可引用這種課程模式，即在重點核心學科下附屬適當的選修課程，這種“樹狀發展”的課程體系可以使學科類別更加明顯，也更好地規范了“領域化”的學科模式。另外，設置了超強精品課，由計算機，深度學習，強化學習領域的權威教授親自授課。UCB以培養學生的科學思維為主，專業技能為輔，特別注重對學生思維模式的培養訓練，課堂多以“探討式”的模式進行，讓學生融入課堂，展開思維，進行多角度，多層次的思維交流。UCB給了學生極大的自由，主要體現在兩點：一是必修課少，選修課多，二是讓學生自己開課。UCB對于本科生給出了一系列具體的指導措施與培養方法：首先，學生可根據自己的興趣自行選擇研究領域與課程，閱讀學院研究頁面，查看該部門的區域、實驗室、中心和項目的完整列表。所以我們也應該做到兩點：一是要開放足夠廣泛的選修課程供學生選擇，校園條件有限的話也可以利用網絡教育平臺共享課程;第二要做到真正給學生自主選擇的權力，提前做好課程的分類，讓學生有更加明確的選擇目標。

三、增加本科生學術科研活動項目

科研活動最能體現本科教育的創新培養，在國內，針對本科學生的科研活動還存在著很大的局限性，具體表現在形式單一，參與范圍較小。本科學生能夠直接參與的科研項目較少，團隊合作能力還較為薄弱[6]。而UCB為本科學生提供了很大的科研創新平臺。UCB實行本科研究見習計劃，該計劃旨在使本科生更深入地參與大學的研究生活，在每個學期開始時會開放申請。本科生可自主選擇感興趣的研究項目并直接參與其中，可以更多地接觸科研團隊的合作研究，接觸領域的尖端人才。在我們學院，也為本科生提供了很多創新平臺，很多科研團隊以及學生組織都設立了專門的本科科研部門，吸納優秀的本科生參與到團隊科研項目中，這種本科學生“滲透式”的參與模式還在探索中，雖然普及程度還不高，但是已經有了較好的初步效果，本科學生有了更多的平臺去進行科研學習。UCB還設立本科暑期工程研究項目，這是針對學生的假期生活而安排的自主選擇性項目，UCB計算機系每年夏天會邀請一群不同的本科生在教職員工和研究生的指導下進行為期9周的研究工作，相當于一些國內高校的暑期夏令營培養計劃，不同的是，UCB的學生在項目期間，需要以正式項目參與人的身份進行科研教學工作，從而更具備領域的專業性。這對于我們的培養模式也有一定的啟發，我們也可以針對本科學生專門設立一些假期科研項目，不一定局限于校內，可以與其他高校和企業建立廣泛的合作關系，利用假期時間讓學生也可以參與到各個科研項目中，學生可以選擇參與到當地高校或相關企業的研究培養中，并授予一定的培養學分及資格認定，這樣可以擴大學生科研參與的廣泛程度。

四、導師責任制，提早加入科研團隊，體會團隊合作

導師責任制在國內的研究生培養中發揮著重大作用，其重點在于“導師貫全負責”“學生專業培養”[7]。這種培養制度可以有效幫助學生明確科研目標，做到有的放矢。在有導師帶領的科研團隊方面，UCB會盡早為學生安排參與，讓每個學生都有機會在本科期間親身參與科研建設，與導師直面交流。另外，UCB每周會有一次的學術報告會，在報告會上，教職工會展示他們的一些研究成果，同時借此機會來找到愿意參與該項目的學生。在新工科培養教育創新改革的模式下，我院將導師責任制作為本科教育培養的重要環節，具體已經落實到每一位在校本科生與教師團隊。本科生會與意向導師進行雙向選擇，加入導師的科研團隊，參與科研項目。學院定期也會舉辦“汽車大講堂”主題講座，邀請校內或專業領域知名專家前來匯報最新研究進展。目前國內本科生基數很大，包括學生本身在內，可能很難在本科階段就樹立起對“科研”這一概念的理解，在臨近畢業時會對科研深造這條路感到迷茫。而本科學生通過導師責任制度，若能提早參與到自己所在專業領域的科研活動，去接觸真實的科學研究，可能會盡早地確立科研態度，參與科研項目，體會科研的團隊成員合作，形成未來規劃，減少不必要的職業彎路。

五、定期進行學術海報論壇，展示研究成果

UCB經常會有本科生研究海報論壇，本科生通過參加這個會議就可以了解到自己的同學正在參與的研究項目，從而加入某個項目中。這給學生提供了一個更為直觀了解項目情況的平臺，也增加了校園內學術科研氛圍的活躍性。大部分的國外高校基本上每星期都會有小型的團體討論活動，完全由學生自發組織，不同專業、不同領域的學生都可以參與進來，對各自領域的研究現狀以及所遇難題進行分享表達，也許跨學科的交流不會解決較深的專業問題，但不同領域的學者對待問題都有著不同的理解方式，通過思維的交流，也許會迸發出新的活躍思維。在國內，學術海報展示多見于專業的學術交流會議，而在校園內直接舉辦團隊性的學術海報匯報還不多見。我們可以參考UCB的活動模式，根據本校研究生科研情況分科研團隊或小組來舉辦海報展示匯報活動，也可以舉辦相應的校園科技節活動，可以展示本團隊的實物成果或模擬展示，增加科研趣味環節。其次，也可利用當前互聯網平臺，普及各團隊的研究項目及成果，以此加強團隊間的合作交流，普及校園“網絡化”科技交流。目前，一些高校也組織舉辦海報制作大賽，組織每個科研團隊進行海報的制作以及匯報，再由專家進行給分評定，而且這些活動多由本科生參加。這些小規模的科研展示活動，可以讓更多的本科生在早期就培養形成科研觀念，樹立學術創新思維，這也對開發學生科研能力具有一定的促進作用。

六、增強線下線上的國內外學術交流活動

國內外的教育體系與模式存在著很大的差異，學術培養模式也各有不同。因此，在本科教育階段，為本科生提供一定的國外學術交流是必要的。高校可在能力范圍之內，盡可能的為學生創造海外交流的機會，讓學生能夠接觸到專業領域內的國際人才，為他們提供更多的交流機會，這是開拓創新思維最為有效的方法。在我校的交流培養規劃中，學校和學院，每年都會形成本科生學術交流經費計劃，提供本科生在汽車專業領域的學術年會進行論文宣讀與學術交流，同時也在寒暑假為學生提供國外高等學府的短期聯合學術提升計劃，利用假期時間為學生提供短期的國外交流活動，給更多的學生接觸國外教育培養模式的機會。當下全球社會已經進入了互聯網+的時代。國內高校之間也應該利用此優勢，加強與國外知名院校的合作交流，可采取“云端課程”“遠程分享”等網絡活動，讓更多國內的本科生可以提前接觸到國外的課堂模式。此外，線上的云端互動也可以為學生提供同國外專家“面對面”交流的機會。這樣，將國外的部分實時教學模式加入到國內高校本科培養的教學環節中，可以很大范圍地拓展本科生的專業認知領域。

七、總結

新工科模式下的車輛工程本科教育應該尤其重視對學生的創新能力培養。具體應該體現在學生的思維創新與學術創新，理論教學不應只局限于課堂教育，多元培養，學科交叉化是現下有效的教學培養模式。應該給學生更多自主選擇的機會，包括對課程、以及科研方向的選擇。每個學生都有著獨立思考的能力，在對自己的興趣點還沒有很好把握的情況下，學校理應為學生提供更多選擇的機會，學生才能更容易找到最適合自己的科研方向。加強本科生對于科研項目的參與程度。盡早地為本科生提供接觸科研的機會，包括專業的學術講座，導師責任制，設立假期研究項目，提供國外交流機會等等。

參考文獻

[1]馬靜.探索新工科背景下的應用型本科高校人才培養模式[J].中國管理信息化，2020（3）：214-215.

[2]徐敦輝.學科交叉視域下新工科人才培養研究[D].南京郵電大學，2019.

[3]張萬枝，張則棟，白文靜，等.新工科背景下車輛工程本科專業人才培養方案探究[J].汽車實用技術，2020（1）：204-206.

[4]姚嘉，盧偉，匡兵，等.車輛工程專業教學改革面臨的問題與思考[J].中國管理信息化，2020（5）：206-208.

[5]林健.新工科專業課程體系改革和課程建設[J].高等工程教育研究，2020（1）：1-13+24.

[6]張瑤，曹建新，莊永亮，張靜.淺析新時期高校本科科研育人[J].大眾文藝，2020（1）：242-243.

[7]徐娜，祝偉.建立以科學研究為主導的導師責任制的幾點思考[J].太原師范學院學報（社會科學版），2010，（6）：142-143.