新工科背景下的車輛工程專業實踐教學體系改革與探索

摘 要：面向新時代對高等教育發展的新要求以及產業變革對交叉復合型卓越工程科技人才的大量需求，本文以車輛工程專業實踐教學體系為研究對象，貫徹實踐為先，創新為重的教學理念，通過優化實踐教學培養方案、實施競教融通的教學模式、深化產教融合等手段開展改革，旨在探索提升學生創新實踐能力的實踐課程設置和能力培養模式，構建系統性、綜合性的實踐教學體系。

關鍵詞：新工科 車輛工程 實踐教學 競教融通 產教融合

1 緒論

2017年2月20日，教育部發布《關于開展新工科研究與實踐的通知》。新工科建設一方面針對新興產業創建新專業，另一方面也包括對傳統工科專業的升級改造。新工科建設旨在培養造就一批具有創新創業能力、跨界整合能力、高素質的各類交叉復合型卓越工程科技人才，要求堅持問題導向，加強學生工程實踐能力和創新能力的培養。

車輛工程是以道路車輛、軌道車輛和軍用車輛等運載工具為研究對象的交叉應用型學科。目前，受“電動化、智能化、網聯化、共享化”（“四化”）為代表的新一輪科技革命驅動，車輛工程專業知識體系的交叉廣度和融合深度迅速擴展，支撐國家戰略實施的地位和價值進一步提升，顯示出多學科“深融合、強交叉”的突出特點[1-2]。在新工科的建立理念下，面向車輛領域“四化”發展方向對傳統的車輛工程專業升級改造，提升學生的工程實踐能力和創新能力，探索與新工科建設相適應的車輛工程專業創新實踐能力培養方案是亟須解決的問題。實踐教學是培養高素質人才的重要環節，而車輛工程專業也是實踐性極強的工科專業，實踐教學質量將直接影響到專業人才的培養質量[3]。

2 車輛工程專業實踐教學中存在的問題

2.1 實踐課程體系缺乏系統化、模塊化的頂層設計

車輛工程專業實踐課程體系主要分為基礎實習、課程實驗、專業實習和創新實踐四個層次。課程實驗包括兩個方面：融合在課程內的實驗學時，以及單獨開設的實驗課程，用以支撐工程基礎、專業基礎和專業核心課程。專業實習包括綜合性的課程設計、金工實習和生產實習。創新實踐側重于通過社會實踐、創新創業活動、畢業設計論文等進一步培養學生綜合運用理論解決復雜工程問題的能力與創新意識。車輛工程專業核心課程包括：“發動機原理”“汽車構造”“汽車理論”“汽車設計”“汽車試驗學”“汽車電子與電氣技術”。這六門核心課程彼此之間具有緊密的聯系，是學生前三年修習的基礎理論課程和實際工程應用嫁接的橋梁，更是培養學生解決復雜工程問題能力的重點支撐課程。然而，為專業核心課程配套的課內實驗學時和內容分散，缺少與專業實習和創新實踐的有效銜接，使得專業實踐培養體系不夠完善，缺少系統化、模塊化的頂層規劃和設計。

2.2 實踐教學內容與工程實際問題聯系不足

傳統的實踐教學內容比較重視對基本操作及應用的訓練，但缺乏對學生分析、解決問題能力的培養；比較重視了解、學習、分析傳統工藝過程，但缺乏將新工藝、新技術與實踐教學有機融合。以車輛工程專業課堂理論教學及其驗證性實驗為主的傳統教學形式，未能讓學生充分體驗到學以致用的樂趣；核心課程分散的實驗教學環節使得動手實踐淺嘗輒止，過程中缺乏整體性與連貫性，導致學生學習興趣不濃，創新意識不強等問題。此外，實踐教學中對于學生的團隊意識、溝通能力、自主學習能力的培養也相對不足，亟須增設有利于大學生綜合運用知識自主創新的環節。

2.3 專業實習中產學研合作待深入

傳統的生產實習通常是基于專業實習隊的形式進行，采用現場講解、實地考察、小組討論、信息搜集和實習報告撰寫等多種教學手段，目的是讓學生全面掌握汽車及零部件的生產技術和流程，同時加強他們在車輛設計/開發和科研方面的實踐創新能力。然而，在原先的實習模式下學生的收獲有限，無法有效地將課堂所學理論與生產實際相結合。在求職階段，這段實習經歷無法全面展現學生的綜合能力。以“參觀學習為主，輔以簡單實操”的方式已無法充分培養學生的創新實踐能力；以參觀體驗為基礎的實習報告和答辯考核，也不能全面評估學生在實踐環節的表現。由于校企合作不夠深入，企業對人才培養的參與度不高，以及校內外資源整合不力，這些問題都可能導致人才培養的手段缺乏針對性，過程缺乏連貫性。因此，迫切需要對實習模式進行改革與創新，以便更好地提升學生的實踐技能和創新思維，滿足社會和行業發展對高素質人才的需求。

3 解決問題的具體措施與成效

針對上述問題，北京科技大學車輛工程專業從實踐課程體系、實踐教學內容、生產實習模式三方面著手，提升對學生創新實踐能力的培養。對車輛工程專業的實踐教學培養方案進行升級，建立系統性的實踐教學體系；對專業的實踐教學課程進行優化，依托科技競賽平臺打造綜合實驗課程；對專業的實習模式和評價方式進行改革，深化產學研合作，實現校企協同的人才培養。

3.1 優化實踐教學培養方案，設計系統性、綜合性的實踐教學體系

車輛工程專業在新版的培養方案（圖1）中提高了實踐類課程比例，從頂層設計專業實踐能力培養體系。取消了專業核心課程中配套的實驗學時，開設“車輛綜合實驗A、B”“檢測與控制實驗”等課程，實現專業核心課程的系統性實踐教學。打通專業核心課程、創新創業、生產實習和畢業設計等多個實踐教學環節；從專業畢業要求的框架和體系出發，明確綜合實踐課程支撐的畢業要求內涵觀測點；依據教學規律進行分解，進一步將課程目標層層劃撥到各個實踐教學環節，形成層次分明、聯系緊密而又相對獨立的綜合性體系。

在培養方案升級之前，畢業要求4研究中“能夠針對車輛系統的基本性能，建立實驗系統、進行實驗并分析其結果”這一內涵觀測點由“發動機原理”“汽車理論”“汽車試驗學”等多門專業核心課程支撐，然而每門課程僅在有限的實驗學時中實現相關能力的培養，教學過程難以聚焦。在升級實踐教學培養方案后，這一觀測點由“車輛綜合實驗A、B”以及“檢測與控制實驗”支撐，有利于系統性地開展教學和考核。

3.2 依托科技競賽平臺優勢，實施競教融通的實踐教學模式

面向交叉復合型卓越工程科技人才的培養目標，北京科技大學車輛工程專業依托科技競賽的平臺優勢，在實踐教學中實現多學科的交叉融合，將計算機、自動化、人工智能等學科知識融入實踐教學中，提升學生的跨界整合能力。北京科技大學智能車隊在長達18年的競賽積累中，構建了一個環境開放、管理標準、資源豐富的創新競賽實踐平臺，2017年被評為大學生“小平科技創新團隊”。智能車競賽的平臺優勢已成功用于服務大學生創新創業訓練項目，在團隊合作能力、創新實踐能力培養方面形成了豐富的經驗和成果[4]。

專業基于智能車競賽平臺，開發了綜合實驗模型，可用于“汽車理論”、“汽車試驗學”等多門課程的實驗教學，同時銜接了智能車校內賽的選拔。學生可自由組隊，基于綜合實驗模型開展汽車平順性、操縱穩定性等測試。實驗結合了機械設計、電控硬件、傳感器技術和系統參數調試等內容，學生可以在模型上改變軸荷分配、懸架參數、前輪定位參數等，探究不同的質量參數和部件設計對于車輛性能的影響。通過增加激光雷達和攝像頭等傳感器，可進一步在模型上開展智能駕駛的相關實驗。

綜合實驗課的教學過程（圖2）中，教師全程跟蹤指導，定期檢查項目進度，為學生提供必要的幫助和支持。教學中鼓勵學生進行團隊合作，培養協作和溝通能力，同時促進不同學科間的知識交流和融合。通過實施“學、練、賽”一體化的實踐教學策略，將實踐能力培養的經驗和優勢應用于車輛工程專業的綜合實踐教學，以科技競賽為專業培養賦能。

3.3 深化產教融合，創新生產實習和畢業設計教學模式

對外加強聯合、深耕外緣、拓展空間，深化產教融合。創新企業“定崗實習”模式，聯合小鵬汽車、上汽通用五菱等知名企業實施“一人一崗”的名企實習計劃，將企業的用人需求和教學實踐有機結合（圖3）。為優質企業提供提前培養、篩選、試用人才的基礎平臺[5]。

在創新的定崗實習模式中，形成了“企業導師+專業導師”的雙師實習指導和評價模式，由企業的科研或工程技術人員和校內導師共同指導，依托創新型企業和專業的優勢資源，構建校企聯合導師團隊，形成了一套把以課堂傳授知識為主的學校教育與直接獲取實際經驗為主的生產、科研實踐有機結合的教學模式。針對學生的不同能力層面的培養和考核，明確企業導師和專業導師的教學分工，在定崗實習過程中探索了形成性評價方法。而且，在實習過程中學生的團隊合作意識、溝通能力、職業道德和行業規范得到切實的培養。

專業探索了“生產實習+畢業設計”連貫式的實踐教學。在定崗實習的基礎上，與實習企業合作完成畢業設計的環節，實現連貫式的實踐教學，提升學生實踐能力的培養。以上汽通用五菱的定崗實習為例，企業導師在實習之初設定了“智能駕駛”和“智能機器人”兩大課題方向，每個方向共分為若干小組，實習過程中設置多個節點匯報，實習結束前各小組做課題研究匯報，并由企業導師和專業導師共同投票，最終評選出“優秀課題小組”。學生可基于課題方向，在畢業設計階段進一步開展深入研究，解決企業痛點問題。

3.4 改革取得的成效

北京科技大學車輛工程專業新版培養方案中，實踐學時比例由20%提升至24%。依托科技競賽的平臺優勢，實現對學生一貫制的綜合創新實踐能力培養。開展多階段創新實踐活動，形成了以專業知識應用項目為基礎、以多學科知識交叉大賽為延伸的綜合實踐教學方案，激發學生的實踐主動性，培育學生的團隊精神和創新能力，促進學生對知識的融會貫通、提升解決復雜工程問題的能力。近三年，北京科技大學車輛工程專業學生參與智能車等競賽獲全國獎項17次，省部級獎項19次。開展企業畢業設計課題40人次/年，優秀畢業設計參與“恒星杯”和“精雕杯”畢業設計大賽（圖4）獲獎10余項；2021參與廣州小鵬汽車生產實習，共計50人次，2022、2023參與上汽通用五菱汽車生產實習共計120人次，崗位涵蓋生產工藝和技術研發等。通過綜合性、探索性和實踐性很強的教學活動，提升學生的創新實踐能力，實現專業培養目標，全面提高專業人才素質。

4 結語

隨著新工科建設的深入推進和工程教育認證的持續深化，對車輛工程專業人才的培養提出了更高要求。北京科技大學車輛工程專業將“專業特色”與“創新實踐”深度融合，以新工科建設理念為指導，廣泛開放資源、拓展時空、豐富內涵，為提升學生實踐創新能力創建了全過程、全方位的學習平臺和資源。在課程形式上，充分體現了實踐教學與課堂教學和工程實踐的緊密銜接，改革和探索了車輛工程專業新工科建設實踐教學培養模式，為其他院校的實踐教學改革提供參考。

基金項目：北京科技大學本科教育教學改革項目，項目編號：JG2021M16，JG2019M16；北京科技大學青年教學骨干人才項目；項目編號：JXGG202404；北京高等教育本科教學改革創新項目，項目編號：202110008002。

參考文獻：

[1]劉志明，王斌杰，丁莉芬.學科交叉、產教融合的車輛工程一流專業建設研究[J].教育教學論壇，2023（21）：13-16.

[2]高懷斌，馬逾，張傳偉，等.新工科背景下“學練研賽”四位一體實踐教學體系改革——以車輛工程專業為例[J].時代汽車，2023（16）：57-59.

[3]趙廣宣，龐笑笑，徐文博，等.新工科背景下應用型高校車輛工程專業實踐教學探索[J].時代汽車，2022（08）：30-32.

[4]康翌婷，馬飛，趙鑫鑫，等.競賽驅動的多學科交叉創新能力培養模式探索與實踐——以北京科技大學智能車隊為例[J].北京教育（高教），2022（01）：93-96.

[5]李鵬，蘇棟，許文茂.“新工科”視域下生產實習課程建設探析[J].北京科技大學學報（社會科學版），2022，38（01）：1-9.