工程教育認證體系下的專創融合課程教學改革與實踐

譚草 葛文慶 李波

[摘 要] 為了滿足創新型專業技術人才培養需求，著力培養學生將創新思維與創新方法應用于解決復雜工程問題的能力，符合工程教育認證的專創融合課程教學改革成為教育的大勢所趨。團隊在車輛工程專業的教學過程中，將創新思維、創新方法融入教學內容，以學生為中心設計教學方法，以產出為導向調整課程考核方法，并探索課程教學的持續改進機制，提高學生的專業水平和創新能力。以“汽車構造”為例，對該課程工程教育認證背景下的專創融合進行了嘗試與探索。

[關鍵詞] 工程教育認證;專創融合;車輛工程;汽車構造

一、引言

創新是第一動力，是一個民族進步的靈魂，也是實現中國制造、新舊動能轉化等國家戰略的基礎。創新靠人才，工程教育認證體系為高級專業人才的培養提供了重要的參考。人才培養目標的實現，離不開課程教學的支撐，工程教育認證體系下的專創融合課程教學改革具有重要意義。

李克強總理提出的“雙創”精神，掀起了“大眾創業、萬眾創新”的浪潮，高校的創新教育也如雨后春筍般展開。在高校，創新教育主要以公共選修課的形式開課，部分課程由輔導員承擔，在教學管理、學生學習方面沒有得到足夠重視。公選課教師以及部分輔導員與學生專業不一致，導致課程內容在學生參加專業設計、創新競賽等活動時，難以發揮作用，創新課程被視為“水課”[1]。部分創新創業教育改革較早的學校，為專業學生開設了相關課程，但課程往往安排在低年級，學生尚未接觸專業知識、對專業領域復雜工程問題理解、分析能力欠缺，使得即使達到了課程目標，也未能較好地支撐相關畢業要求[2]。在專業基礎課程中開展專創融合教學，是提升學生在專業領域中創新能力的有效途徑。

我國成為《華盛頓協議》的第18個正式成員單位，象征著我國工程教育質量及其保障機制得到國際工程教育界的認可，目前大量的本科專業建設難以達到工程教育專業認證底線。工程教育專業認證遵循“產出導向、以學生為中心和持續改進”三個基本理念，國內外在基于基本理念的畢業要求、培養方案、課程體系、課程教學建設等方面展開研究，獲得了大量研究成果[3-5]。然而，達到課程教學的課程目標是實現畢業要求、進而完成培養目標的根本，既要符合工程教育認證要求、又要進行有效的專創融合，成為專業課程教學改革的難點。

本文以“汽車構造”為例探索工程教育認證體系下的專創融合課程教學改革與實踐。“汽車構造”是車輛工程、交通工程等專業的一門重要專業基礎課程，在國家級一流專業建設、工程教育認證、創新型專業技術人才培養的工作中，起到重要的支撐作用。然而，作為一門傳統課程，在汽車行業智能網聯化的浪潮中需要持續改進課程教學，才能滿足面向產出的創新型人才培養需求。

二、汽車系列課程教學的困境

汽車系列課程作為車輛工程、交通運輸等專業的主干課程，主要包括汽車構造、汽車理論、汽車設計、汽車車身設計、汽車電器、汽車動力裝置等。其特點是學科知識面廣泛、交叉性強，涉及機械、電子、液壓、控制等諸多學科，課程的理論性、實踐性都很強，學生學習起來比較困難。近年來，在新能源汽車、智能網聯汽車等浪潮的沖擊下，“汽車構造”課程在授課與學習環節均面臨著一些困境，具體如下。

1.課程學時與教學目標之間的矛盾。課程內容繁多而學時相對較少，出現進一步減少學時的趨勢，每節課的授課知識量大，學生剛剛接觸專業知識，難以及時消化和理解，課程目標難以達成。

2.“填鴨式”教學與學生為中心之間的矛盾。作為傳統專業課程，教學內容相對固定老套，課程知識與實踐體系中將以淘汰的實車作為教具，缺乏對新技術、新理論的科普和講解，導致學生缺乏主觀能動性。

3.行業技能需求與實際人才培養的矛盾。近年來部分車企對新能源技術、智能網聯技術、無人駕駛技術等新興技術青睞有加，而對車輛工程方向學生招聘需求不大，進一步打壓了學生對該類課程的學習興趣與動力。

4.傳統知識與專創融合之間的矛盾。作為專業基礎課程，教學內容體現創新思維的較少，能結合創新方法的知識點有待挖掘，難以培養學生專業領域的創新思維，創新方法難以運用到解決復雜工程問題中。

5.考核方式與面向產出之間的矛盾。考核方式過于刻板，目前大多數學校針對內燃機系列課程都采用期末閉卷考試的方式，導致學生通過死記硬背、被動學習的情況，不利于培養學生的創新能力。

因此，從國家級一流專業建設、工程教育認證、創新型專業技術人才培養的角度考慮，對“汽車構造”等傳統專業課程持續改進，以產出為導向，提高學生的主觀能動性，著力培養學生將創新思維與創新方法應用于解決復雜工程問題的能力。

三、課程教學目標

“汽車構造”以幾種比較常見的、具有代表性的典型車型為例，系統講授現代汽車的構造和工作原理。通過本課程的學習，學生能夠對汽車的整體、發動機及底盤的結構和工作原理有比較全面的認識，并理解汽車結構的一般規律，為后續課程的學習奠定專業基礎。面向工程教育認證標準和畢業要求，修訂了“汽車構造”課程的知識、能力和素質目標[6]。

1.課程目標1。熟悉三、四種典型車型的基本結構和汽車領域技術前沿及發展趨勢，并理解掌握汽車發動機、底盤各部分的組成及工作原理等基本知識。

2.課程目標2。運用所學過的畫法幾何與工程制圖、機械原理和汽車結構及工作原理等基礎知識提升汽車結構圖等識圖技能。通過實踐環節結合理論學習能夠掌握基本的拆裝要領和裝配技法，鍛煉實驗動手能力。能夠進行汽車主要系統及零部件的結構分析、材料及制造工藝的分析等，并結合技術前沿知識鍛煉在設計開發汽車產品過程中的創新意識。

3.課程目標3。掌握汽車構造知識技能，并能與數學、工程制圖、力學、計算機應用、機械設計等知識相結合，綜合考慮汽車性能的需求，將汽車結構原理知識應用于解決汽車產品的設計分析等具體工程問題。

4.課程目標4。理解汽車各總成結構及工作原理對能源消耗、尾氣排放、安全舒適等方面的影響。

四、教學內容深度專創融合

實現課程專創融合的途徑主要有兩條：創新思維與教學內容融合，創新方法與教學內容融合。前者著眼于提升學生的分析能力，而后者聚焦于提升學生的設計能力。在課程教學之中適當增加創新性思維、創新方法及其應用、TRIZ理論體系及主要工具、40個發明原理及其應用等內容，結合專業知識，學生能夠掌握創新性思維規律和創新方法，并養成良好的創新意識和創新能力。

創新思維與教學內容融合方面。傳統汽車構造每個章節的教學內容思路主要為：系統的結構、原理、分類，基本系統中關鍵零部件，現有典型系統。教學中將TRIZ（Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch）中的技術系統S-曲線進化法則、八大技術系統進化法則、九屏幕法等創新思維融入教學內容，讓學生更加清楚地理解汽車結構的一般規律，同時預測在課本之外的發展現狀，并通過前沿知識引入課堂對學生的預測進行證明。由此，目前的章節教學內容思路調整為：系統的結構、原理、分類，基本系統及關鍵零部件，系統發展一，系統發展二（如果有），系統發展規律與預測。

創新方法與教學內容融合方面。將TRIZ理論中40個發明創新原理及其應用融合進教學內容，在系統迭代發展的過程中進行對比，分析系統性能的改善是運用了何種發明原理;同時使用發明原理對系統性能進行進一步的改善，預測未來可能的產品。由于學校在本科一年級下學期即開設了“創新思維與綜合素質”作為公共基礎課，對TRIZ理論進行了系統的學習，在“汽車構造”的教學內容中融合創新思維、創新方法是水到渠成。

五、教學方法突出以學生為中心

為了提高學生的主觀能動性，著力培養學生將創新思維與創新方法應用于解決復雜工程問題的能力，結合“汽車構造”課程特點，探索了新的教學方法和手段。

1.緊密結合學院搭建的“一專業、一社團、一賽事”創新實踐平臺，著力培養“有社會責任、有創新精神、有專門知識、有實踐能力、有健康身心”的應用型高級專門人才。目前車輛工程專業主要聚焦中國大學生方程式汽車大賽、智能車大賽，建有至尚方程式賽車隊、智能車協會等學生組織，至尚方程式賽車隊、智能車協會等在學生中具有較高知名度和認可度，本專業學生對車隊、協會活動參與度較高。在“汽車構造”教學中，減少老舊汽車型號作為教具的講解，將方程式賽車、智能車作為學習對象，顯著增強了學習興趣，解決了學生科創競賽遇到的具體問題，進一步激發學生參加科創競賽的熱情。

2.精細化多媒體教學，圖文并茂，讓圖片動起來。人工智能、智慧學堂、慕課等的迅速流行，對課題教學的吸引力提出了重大的挑戰。從課件制作方面考慮，應盡可能減少文字內容，以圖片、動畫和視頻形式為主進行展示和講解，激發學生的興趣點和課堂感染力，避免傳統課堂中板書為主的枯燥無味。結構形式、系統部件以及性能特點等方面能更好地展示，使學生能夠深入理解課堂內容。

3.增強課堂互動、線上互動。基于智慧樹等線上教學平臺，在案例引入、規律分析、發展預測等方面，通過分組討論、課題彈幕等形式增加師生互動;重要知識點講解之后隨即設置知識點在線測試習題，學生能及時鞏固所學、并且學以致用。結合學科專業發展前沿、重要技術發展、創新思維與創新方法等相關基礎知識，建立線上課程，供學生課下查看。通過課下線上發布公告、組織討論等方式，帶動學生自主學習。

六、考核方式聚焦產出導向

課程考核以評價學生學習達成課程目標情況為目的，并通過形成性評價及時監控和反饋學生的學習成效，以促進教師改進教學和學生調控學習。本課程考核總評成績由平時成績（20%）、期末考試成績（70%）和實驗成績（10%）三部分組成。

平時成績主要通過課堂表現、上線學習、課下作業等形式進行考核，考查學生掌握汽車構造知識、技術前沿及發展趨勢的情況（課程目標1），考核學生識圖論述主要系統結構組成、動力傳遞等相關知識的能力（課程目標2）。期末考試考核學生掌握汽車構造各大系統的主要結構、功能，掌握各個系統中有代表性構件的結構、工作原理、動力傳遞，分析主要結構相關的其他機構的組成和功用（課程目標3），重點考查專業基礎知識的掌握（課程目標1）、識圖論述主要系統結構組成、動力傳遞等相關知識的能力（課程目標2）以及綜合考慮舒適、節能、環保等因素的汽車產品分析設計能力（課程目標4）。鼓勵學生實驗時積極動手、動腦，主要考核學生掌握重要組成及部件的結構，以及工作原理（課程目標3），掌握基本的拆裝要領、裝配技法、各種調整數據等實驗動手能力的情況（課程目標2）。

七、課程教學持續改進機制

通過長期專創融合的課程教學改革與實踐，團體建立了工程教育認證體系下的專創融合課程教學持續改進機制如圖1所示，定期安排團隊教師參加創新創業師資培訓，將創新思維、創新方法與教學內容融合，針對大學生科技比賽、大學生社團等載體進行教學，同時基于線上教學平臺增強線上線下混合模式下的師生互動，以提高學生的主觀能動性，通過產出導向的考核方式，持續調整師資隊伍、教學內容、教學方法等，最終有效培養學生將創新思維與創新方法應用于解決復雜工程問題的能力。

參考文獻

[1]李志義.解析工程教育專業認證的學生中心理念[J].中國高等教育，2014（21）：19-22.

[2]趙彥峻，曹立軍，王欣，等.創新創業與機械專業基礎課融合的實踐與探索[J].教育現代化，2019，6（49）：31-32+50.

[3]石瑩，李波，剛憲約.基于虛擬仿真技術的汽車構造教學研究[J].教育現代化，2019，6（93）：140-142.

[4]高相勝，昝濤，王民.工程教育認證新標準下畢業要求達成度評價方法研究[J].教育教學論壇，2020（7）：3-5.

[5]賈文友，劉莉，梁利東，等.基于成果導向理念的專業課程體系設計研究[J].中國現代教育裝備，2020（1）：55-57+64.

[6]趙國勇，許云理，曲寶軍，等.面向工程教育認證的電氣控制技術與PLC課程改革[J].中國現代教育裝備，2020（5）：57-59.