科研反哺車輛工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)途徑探索

摘 要：實(shí)踐類課程教學(xué)為培養(yǎng)新工科專業(yè)人才的重要環(huán)節(jié)，目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在多方面問題。以南京工業(yè)大學(xué)車輛工程系為例，根據(jù)現(xiàn)有問題與高校現(xiàn)存師資隊(duì)伍的現(xiàn)狀，本文提出了科研反哺思想教學(xué)改革，積極鼓勵(lì)開展“研學(xué)結(jié)合、成果引領(lǐng)”，希望在基于所授專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，充分利用各教師的科研條件，對(duì)本科生進(jìn)行培養(yǎng)，使其成為符合現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展和企業(yè)需求的高素質(zhì)工科人才。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué) 教學(xué)改革 科研反哺

在國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略、中國(guó)制造 2025、新工科建設(shè)背景下，如何培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展和企業(yè)需求的高素質(zhì)工科人才成為各高校高度關(guān)注的問題[1]。實(shí)驗(yàn)類實(shí)踐教學(xué)作為培養(yǎng)新工科專業(yè)人才的重要環(huán)節(jié)，在整個(gè)人才培養(yǎng)體系中占有重要地位，特別是在工程專業(yè)認(rèn)證“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的理念下，傳統(tǒng)工科專業(yè)應(yīng)更加注重理論與實(shí)踐相結(jié)合、繼承與創(chuàng)新相結(jié)合、傳授與探究相結(jié)合[2-3]。車輛工程專業(yè)培養(yǎng)的是適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)人才，但目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在開展形式較單一、內(nèi)容貧瘠、創(chuàng)新有限、不能滿足學(xué)生實(shí)踐性需求等問題[4]。此外，在目前本科重點(diǎn)高校評(píng)比潮流中，特別針對(duì)如何跨入雙一流高校建設(shè)，不得不出現(xiàn)“重科研輕教學(xué)”的趨勢(shì)，尤其會(huì)輕視實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。高層次人才師資和教師精力在年度規(guī)劃指標(biāo)與考核績(jī)效的驅(qū)使下，更多投向科研，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)邊緣化，教師從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)熱情不高[5]。

針對(duì)該問題，本文以南京工業(yè)大學(xué)車輛工程專業(yè)的《車輛工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》課程為例，基于科研反哺教育的方法，積極組織和鼓勵(lì)現(xiàn)有師資開展“研學(xué)結(jié)合、成果引領(lǐng)”，旨在充分利用專業(yè)課教師的科研條件，基于所授專業(yè)課程背景，借助現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室資源，培養(yǎng)具備堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)、實(shí)踐精神的本科生。

1 課程現(xiàn)狀及問題分析

南京工業(yè)大學(xué)車輛工程專業(yè)已開設(shè)十余年，經(jīng)過長(zhǎng)期的探索，教育體系框架已逐漸趨于完善。然而各課程的具體實(shí)施仍存在相關(guān)問題。《車輛工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》是一門綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐課程，課程主要是為了令學(xué)生走出課本，更進(jìn)一步了解汽車核心機(jī)械零部件的結(jié)構(gòu)與工作原理。除了上述教師重科研輕教學(xué)等通性問題，近年來從多位教師在指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)：學(xué)生在實(shí)踐技能上仍存在明顯欠缺，說明該課程開展所取得的成效有效。經(jīng)過學(xué)生反饋，教師調(diào)研，發(fā)現(xiàn)該課程還存在以下問題。

1.1 課程時(shí)間節(jié)點(diǎn)特殊

由于課程時(shí)間安排在學(xué)生第四學(xué)年第一學(xué)期，且安排在學(xué)期偏末尾，正處于學(xué)生的考研階段，學(xué)生疲于考研復(fù)習(xí)，并且對(duì)聽課-寫報(bào)告，聽課-考試的學(xué)習(xí)模式逐漸麻木，就會(huì)導(dǎo)致專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的積極性很低，使得專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的課程達(dá)到的教育效果不盡人意。

1.2 實(shí)驗(yàn)課程教育經(jīng)驗(yàn)有待拔高

近幾年南京工業(yè)大學(xué)與校外大學(xué)開展合作，學(xué)生外出進(jìn)行一周的車輛工程專業(yè)綜合實(shí)踐，學(xué)生對(duì)新環(huán)境以及較新的設(shè)備反饋良好，不過與外單位合作的順利會(huì)導(dǎo)致車輛專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程對(duì)外校產(chǎn)生一定依賴性，從而使本校的車輛專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教育發(fā)展變緩，同時(shí)前幾年在疫情的大環(huán)境下，與外校的合作開展也會(huì)出現(xiàn)一些困難，此時(shí)本校專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教育經(jīng)驗(yàn)不足的缺點(diǎn)就會(huì)被放大。

1.3 設(shè)備陳舊與更新速率緩慢

由于設(shè)備老化，難以購(gòu)置大量實(shí)驗(yàn)設(shè)備供學(xué)生上手操作，只能讓學(xué)生觀摩教師操作，這就導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手操作能力無法得到鍛煉，同時(shí)實(shí)驗(yàn)課程本身的教育目的無法達(dá)到。

1.4 課程考核方式單一化

部分實(shí)驗(yàn)課程以小組形式進(jìn)行考核，難以區(qū)分其中學(xué)生個(gè)體的優(yōu)劣，而另一部分實(shí)驗(yàn)課程即便是以個(gè)體的形式的考核，也是通過提交實(shí)習(xí)報(bào)告的形式完成，實(shí)習(xí)報(bào)告千篇一律也無法考察學(xué)生個(gè)體多方面的綜合能力，區(qū)分性較低的考核方式也會(huì)讓學(xué)生降低深入學(xué)習(xí)的積極性。

1.5 學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)較薄弱

以其中三維掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)逆向建模的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，該實(shí)驗(yàn)比較接近研究生的科研實(shí)驗(yàn)而并非本科生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生由基礎(chǔ)向科研過渡有一定指向性作用，但是部分學(xué)生反映沒有事先學(xué)過相關(guān)的理論，僅憑基礎(chǔ)課程所學(xué)難以理解，因此整個(gè)過程下來學(xué)生很難實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的吸收消化。

2 反哺教學(xué)改革與工作成效

結(jié)合部分工程經(jīng)驗(yàn)豐富的教師和部分畢業(yè)后攻讀研究生的學(xué)生給出的意見，基于科研反哺課程思想，提出以下改進(jìn)思路。

2.1 以工程實(shí)踐對(duì)學(xué)生進(jìn)行預(yù)警教育

專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程安排于第四學(xué)年的主要原因在于，此時(shí)本科生的基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)完備，具備進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)的能力，但是多數(shù)學(xué)生的心思在考研和工作上，而無論工作或者讀研，實(shí)踐動(dòng)手能力都不可或缺，事先對(duì)學(xué)生進(jìn)行這些方面的教育有利于提高學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)積極性。因此，在課程開始階段安排研究生與本科生進(jìn)行心得交流，在課程開始前給學(xué)生樹立重視課程的思想，綜合實(shí)驗(yàn)對(duì)于研究生學(xué)習(xí)階段是良好的開端，能夠建立系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。

2.2 以科研課題引導(dǎo)本科生協(xié)作實(shí)踐

現(xiàn)階段高校中有大量的科研設(shè)備[6]，研究生也大多具備實(shí)驗(yàn)及仿真的技能，在保證安全性的情況下，能夠展示部分科研中計(jì)算與實(shí)驗(yàn)的過程和結(jié)果[7]，介紹各個(gè)設(shè)備與課程的相關(guān)性，有利于拓展學(xué)生的視野，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。即便部分教學(xué)內(nèi)容欠缺實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)如今強(qiáng)大的仿真軟件也足以讓學(xué)生進(jìn)行可視化的虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。

同時(shí)，各個(gè)專業(yè)教師可以在研究過程中抽出基礎(chǔ)性問題，穿插在課程教學(xué)中，給學(xué)生進(jìn)行講解。圖1、圖2與圖3分別給出了3個(gè)較為典型的實(shí)踐案例，以本科生實(shí)踐能力培養(yǎng)為核心，掌握相應(yīng)的編程能力、模型構(gòu)建能力、實(shí)驗(yàn)操作能力與解決企業(yè)項(xiàng)目問題能力。通過全面的系統(tǒng)歷練，車輛系本科生在近2年內(nèi)獲得國(guó)家級(jí)大創(chuàng)項(xiàng)目5項(xiàng)，江蘇省大學(xué)生工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力大賽一等獎(jiǎng)1項(xiàng)與二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。因而，在科研課題引導(dǎo)本科生實(shí)踐教學(xué)方面，取得了良好的成效。

2.3 以研究生培養(yǎng)模式引導(dǎo)指標(biāo)性考核

針對(duì)本科階段的學(xué)生課程，通常是以考試或者交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的方式完成結(jié)課考核，而研究生課程教育則主要以項(xiàng)目匯報(bào)或科技論文的方式完成，采用電子文檔匯報(bào)與論文撰寫結(jié)合的方式可以提高學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力，同時(shí)也可以加強(qiáng)科技論文與知識(shí)產(chǎn)權(quán)等課程的鞏固學(xué)習(xí)，也能為日后學(xué)生撰寫畢業(yè)論文打牢基礎(chǔ)。因此，立足于常態(tài)化的知識(shí)產(chǎn)權(quán)撰寫等實(shí)踐教學(xué)，車輛系本科生在近2年在教師隊(duì)伍引導(dǎo)與培養(yǎng)下，在知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果方面，已經(jīng)公開國(guó)家發(fā)明專利2項(xiàng)，著作權(quán)11項(xiàng)。

2.4 以畢業(yè)設(shè)計(jì)與學(xué)科競(jìng)賽相輔相成

部分進(jìn)階的實(shí)驗(yàn)雖有助于學(xué)生了解專業(yè)前沿技術(shù)，但提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)門檻。事先告知學(xué)生實(shí)驗(yàn)所屬領(lǐng)域讓學(xué)生自行搜索相關(guān)文獻(xiàn)并閱讀，不僅有利于學(xué)生學(xué)習(xí)吸收知識(shí)，還能提高其文獻(xiàn)檢索與閱讀能力。因此，近2年車輛系本科生畢設(shè)設(shè)計(jì)（論文）在中國(guó)大學(xué)生機(jī)械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽暨畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽中獲得省級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)2項(xiàng)與全國(guó)獎(jiǎng)2項(xiàng)。

3 實(shí)踐教學(xué)總結(jié)與思考

圖5給出了上述改革思路的整體框架，在改進(jìn)的4個(gè)途徑中，均利用教學(xué)科研隊(duì)伍及其項(xiàng)目平臺(tái)對(duì)本科實(shí)踐課程進(jìn)行反哺，將科研優(yōu)勢(shì)資源充分利用，提升教學(xué)質(zhì)量水平[8]。

學(xué)校學(xué)院層面在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備更新方面需要給予大力支持，新能源汽車依舊發(fā)展十分迅猛，因而在專業(yè)軟硬件平臺(tái)建設(shè)方面，應(yīng)當(dāng)更多更好地往當(dāng)前汽車行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)方向靠攏，將專業(yè)基礎(chǔ)打?qū)嵈蚶危馨盐蘸密囕v專業(yè)本科生培養(yǎng)的關(guān)鍵契機(jī)，在將來招生與就業(yè)方面確保其數(shù)量與質(zhì)量。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是必不可少的一部分，針對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的采購(gòu)、維修與保養(yǎng)等，在采購(gòu)方面職責(zé)應(yīng)當(dāng)首先落實(shí)到課程授課教師，同時(shí)授課老師應(yīng)當(dāng)協(xié)助實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)驗(yàn)員定期開展設(shè)備維護(hù)與檢查，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行開機(jī)運(yùn)行和調(diào)試，易積累小毛病從而引起較大的維修問題，潛在增加了學(xué)校對(duì)本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)經(jīng)費(fèi)投入。

實(shí)驗(yàn)課時(shí)偏少是本校車輛工程專業(yè)建設(shè)的痛點(diǎn)于關(guān)鍵點(diǎn)之一，從2022年車輛專業(yè)本科生培養(yǎng)方案修訂以來，在實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)方面確有改善，但與同等水平高校的課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容仍有差距，需繼續(xù)努力。針對(duì)實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`環(huán)節(jié)課程的授課教師，在課程內(nèi)容更新?lián)Q代方面還需要多參考國(guó)內(nèi)高水平的車輛工作專業(yè)培養(yǎng)方案與核心課程教學(xué)大綱，多擬定一些新的實(shí)驗(yàn)課程或?qū)嵺`內(nèi)容，并依據(jù)本校自身?xiàng)l件，改進(jìn)一些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，或者合理增加新的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

4 結(jié)語(yǔ)

基于現(xiàn)在新能源汽車快速發(fā)展與車輛工程專業(yè)教育緊跟時(shí)代的大環(huán)境下，針對(duì)南京工業(yè)大學(xué)車輛工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在開展形式不夠豐富、內(nèi)容偏少、創(chuàng)新有限、難以全面滿足學(xué)生實(shí)踐性需求等問題，進(jìn)行的科研反哺課程教學(xué)的探索與實(shí)踐。總體上總結(jié)了四大改進(jìn)措施，從思想教育、科研結(jié)合、考核優(yōu)化、寫作輔助等方面入手，將科研條件充分利用，以提高本科生實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

基金信息：教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（220903203053106，220903203073708）。

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