“新工科”背景下的車輛工程專業教學發展分析

李加強

（西南林業大學 機械與交通學院，云南 昆明 650224）

隨著汽車制造技術的發展，新材料、新工藝、新技術在汽車行業中的使用越來越廣泛，為了滿足行業發展的需要，新工科是車輛工程這一類工科專業的最新發展方向。新工科的發展要求不僅要學生儲備足夠的車輛工程專業相關的基礎理論知識，還要為應對車輛工程行業的新發展，拓寬知識面，形成跨學科的知識運用能力。

為了滿足以上發展需要，對教師的教學能力提出了新的要求，且對教學實踐模式也提出了新的要求。車輛工程專業作為機械工程一級學科點下的二級學科，課程主要反映的是專業的機械屬性，但目前單純的機械類課程已經不能滿足行業的發展需求。這需要由本科院校、教師、教學實踐三方面共同協調，提高教學與實踐培養能力，應對新的發展挑戰。

1 車輛工程專業教學現狀分析

1.1 專業理論課與教學實踐分析

目前，車輛工程專業核心理論課主要包含汽車構造、內燃機學、汽車理論與汽車設計等，通過這些課程的學習，車輛工程專業的學生能夠儲備基礎的車輛相關知識。對于電子與信息技術類的課程，學生需要學習電工電子學、C語言基礎、單片機原理、車載網絡技術等課程，學生可以以這些課程為基礎理解車輛電子控制的原理，了解傳感器、執行器等原件的工作原理。為應對汽車的一些新的發展要求，學生需要學習新能源汽車概論、汽車污染物排放與后處理等課程，以了解新能源汽車的基本類型，了解國家不同排放標準對尾氣排放的限制，認識各類污染物的后處理方法。

以上車輛工程專業的課程，可以使學生掌握基礎知識，也能夠使學生具備一定跨學科發展的理論基礎，為學生搭建了解、認識汽車技術發展的知識框架。但以上課程都是作為理論課向學生講授，學生在儲備了以上知識后能否將其聯系起來，并應用到實際中，還不能確定，這就需要教學實踐環節的介入，輔助學生加深對各科知識的掌握。

核心的實踐環節有汽車底盤、發動機拆裝、內燃機試驗、汽車理論的道路試驗，這些實踐環節能夠使學生更好地掌握車輛工程專業核心理論課的知識。此外，還有電工電子的實驗、單片機原理的實驗。為了將這些課程和核心課程聯系起來，還設置有汽車電子實驗，如檢測汽車傳感器輸出信號、執行器控制信號，汽車維修實習，檢測汽車車載診斷系統接口數據并進行解讀。

1.2 教師教學現狀分析

由于教學過程中以教材內容為主要教學內容，雖然經典教材每次都會在新版中加入新的知識內容，但新加內容始終是滯后的。雖然任課老師也會在課堂上介紹新知識，但由于每門課的課時有限，無法過多做衍生，這就導致學生所學知識落后于學科發展。

教師在教學過程中主要關注自身所講授的課程，但教師需要起到穿針引線作用，需要在介紹車輛專業知識時，將其他學科的知識作為背景知識進行介紹，這對教師提出了更高的要求。

2 教學發展的思路

2.1 改善課程安排

為了能讓學生滿足新工科的發展要求，在傳統的車輛工程專業課程外，還需要加入跨學科、多融合的課程，這些課程為學生應對行業發展提供知識基礎的同時，拓寬了學生的知識面，增強學生在行業中的競爭力。

由于學制、學分、學時的限制，無法為學生安排全部課程，需要在已有課程中進行優化。可將課程分類為以下四類：第一類為學科的基礎課，主要學習基礎知識，如機械制圖、計算機輔助制圖、高等數學、線性代數等；第二類為專業基礎課，為專業知識學習與跨學科運用進行知識儲備，為了專業知識學習預先儲備的專業基礎，如理論力學、材料力學、機械設計基礎、電工電子學，自動控制原理等；第三類為專業核心課，主要介紹車輛工程的核心知識，同時，由于學生具備一定跨學科的知識儲備，可以在課堂中隨時引用學生所儲備的知識，引導學生跨學科運用知識，便于學生形成運用所學學科知識的思維，該階段課程主要有汽車構造、內燃機學、汽車設計等。第四類為專業拓展課，在學生具備了專業核心知識與跨學科知識的前提下，進一步融合各學科知識，比如車載網絡技術、新能源汽車概論等。

各類課程在不同學期的安排如圖1所示，大學一年級主要學習學科基礎。在掌握一定學科基礎的條件下，大學二年級主要學習專業基礎課。大學三年級上學期主要學習專業核心課。大學三年級下學期和大學四年級可以進行專業拓展課的學習。

圖1 各年級課程安排

2.2 改進教學實踐環節

教學實踐環節是理論課程教學的有效補充，不僅能加深學生對所學理論課程知識的掌握，若教學實踐環節設計合理，還能夠起到促進學生跨學科運用知識的作用。

為了使學生在教學實踐環節中有效提升知識運用能力，滿足新工科發展要求，需要優化教學實踐環節，尤其是專業核心課與專業拓展課對應的教學實踐環節，因為在這兩個階段的課程學習中，學生已經儲備了一定的各學科知識，具備將各學科知識綜合運用的能力。

如在講授內燃機的燃油供給系統與點火系統時，發展的歷程與不同時代使用的結構內容非常豐富，可以以此為接入點，引導學生在這些結構上結合各個學科的知識，深入了解各機構的工作特點與運行原理。

如在專業拓展課車載網絡技術課程的教學實踐環節中，學生會發現該課程與專業基礎課、專業核心課中的知識有非常多的重疊。這門課程不僅要求學生掌握發動機、汽車的運行工作原理，對學生的電子信息技術、C語言程序設計等課程也有較高的要求。學生在教學實踐環節中需要理解車載網絡技術中使用控制器局域網（Controller Area Network, CAN）總線的原因，理解CAN總線的工作原理，理解CAN總線協議才能在教學實踐過程中理解并解析CAN總線上采集得到的發動機、汽車信號。此類教學實踐環節需要教師和學生都投入時間和精力。

2.3 注重學科競賽的參與

改善課程安排與改進教學實踐環節最終都要落腳于提升學生跨學科運用知識能力。在學生步入就業崗位之前，參與學科的相關競賽是檢驗、也是鍛煉學生能力的重要途徑。

目前，與車輛工程專業相關的競賽有全國大學生智能汽車競賽、中國汽車工程學會巴哈大賽等，這些競賽要求學生將車輛工程的知識與各相關學科的知識融會貫通，綜合運用，對學生能力的提升具有非常重要的作用。

學科競賽可以看作是教學實踐環節的擴展與補充。全國大學生智能汽車競賽要求學生將車輛工程專業的知識與電子信息技術學科的知識相結合，制作智能汽車在給定的賽道中完成行駛，學生要制作車模，選用傳感器、電子控制單元、執行器，完成道路識別、路線規劃等模塊的程序設計，設計外圍電路，實現控制模塊、各執行模塊供電，焊接各模塊的電路。對學生綜合運用各學科知識有非常好的促進作用。

巴哈大賽要求學生使用大賽組委會指定的發動機等部件，完成行駛系統車架與車身、傳動系統、轉向系統、制動系統的設計與裝配，要求學生不僅要掌握汽車專業的基礎知識，還要能夠熟練運用各類計算機輔助分析軟件對各結構進行設計與應力分析，也要掌握車、銑、刨、磨、焊接等各項工藝，對學生各項能力提升有很重要的意義。這些在學科競賽中鍛煉的能力，即是對課程學習與教學實踐的有益補充。

3 總結與展望

為了實現學生跨學科的知識運用能力，合理安排學科基礎課、專業基礎課、專業核心課與專業拓展課，使每門課程成為下一類課程的基礎，保證后續課程的基礎知識儲備，使學生具備跨學科運用知識的學科基礎。

在教學實踐環節，除了讓學生加深對理論知識的理解，還要引導學生綜合運用各學科知識。在教學實踐環節中，有意識地聯系各學科知識，實現各學科知識的聯結。

積極推動學生參與各項學科相關的競賽，鍛煉學生熟練運用各相關學科知識的能力。通過以上途徑，使學生融會貫通各學科知識，滿足車輛工程專業學生的發展要求。