新工科背景下應(yīng)用型高校車輛工程專業(yè)實踐教學探索

趙廣宣　龐笑笑　徐文博　韓靖龍　盧琴

摘 要：在新工科建設(shè)的背景下，提高車輛工程專業(yè)學生的實踐能力是應(yīng)用型高校關(guān)注的熱點問題。本文以河南工學院車輛工程專業(yè)為例，從改善實踐教學條件、完善教學體系和加強校企合作等方面進行探討和提升實踐教學的探索。為其他應(yīng)用型院校新工科實踐教學建設(shè)提供一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：新工科 應(yīng)用型高校 車輛工程 實踐教學

1 引言

近年來，以大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等為代表的信息技術(shù)蓬勃發(fā)展。為了主動應(yīng)對國家新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，2017年教育部提出“新工科”的建設(shè)理念。新工科專業(yè)包括新興產(chǎn)業(yè)的專業(yè)例如人工智能、智能制造、機器人、云計算等，同時也包括對現(xiàn)有的傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造，例如電子信息、機械、建筑工程、材料等專業(yè)[1]。“新工科”建設(shè)有助于為我國實現(xiàn)“中國制造2025”提供大批所需人才做支撐。

近一二十年來，我國汽車行業(yè)一直保持穩(wěn)定、高速發(fā)展，連續(xù)多年產(chǎn)銷量全球領(lǐng)先。在新能源汽車方面，得益于我國對新能源汽車的大力扶持，根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國新能源汽車銷量從2014年的7.5萬輛上升至2020年136.7萬輛。以新能源汽車、自動駕駛、智能座艙、車聯(lián)網(wǎng)、智能制造等為發(fā)展方向的汽車新技術(shù)逐漸成為汽車行業(yè)新的關(guān)注熱點。整車企業(yè)及汽車零部件企業(yè)對具備熱門發(fā)展方向知識背景的人才需求缺口較大[2]。當前車輛工程專業(yè)實踐課程主要以傳統(tǒng)燃油車為主，汽車行業(yè)關(guān)注的熱點方向相關(guān)理論和實踐教學內(nèi)容不足。在“新工科”專業(yè)建設(shè)背景下，如何提高車輛工程專業(yè)新興熱點方向?qū)嵺`教學水平、培養(yǎng)企業(yè)需要的復(fù)合型人才，是一個值得探索的問題。

本文以河南工學院車輛工程專業(yè)實踐教學做為案例，探索在“新工科”專業(yè)建設(shè)背景下，地方應(yīng)用型本科高校以提高學生工程實踐能力和綜合素質(zhì)為目標的實驗教學改革。

2 車輛工程專業(yè)實踐教學現(xiàn)狀

2.1 教學條件不足

當前實踐教學條件不足主要包括教學設(shè)備和教學人員的不足。在教學設(shè)備方面，由于車輛工程專業(yè)試驗設(shè)備成本普遍偏高，需要有較大資金投入和維護。由于地方性院校資源和實驗室建設(shè)等方面限制，當前教學設(shè)備仍以傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車為主，新能源汽車及智能網(wǎng)聯(lián)汽車等新興技術(shù)相關(guān)教學設(shè)備偏少?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)背景下車輛工程專業(yè)實踐教學需要增加對新能源汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車和智能制造等熱點方向相關(guān)技術(shù)教學設(shè)備。虛擬仿真技術(shù)因其能大大縮短汽車開發(fā)周期，降低成本的好處，而在現(xiàn)代汽車設(shè)計中有舉足輕重的地位。因此實驗室虛擬仿真教學環(huán)境的建設(shè)也是非常有必要的。在教學人員方面，車輛工程專業(yè)教職工大多從學校畢業(yè)以后直接到學校任教，教職工理論知識掌握較好，但缺少企業(yè)工作經(jīng)歷，缺乏解決工程實際問題的經(jīng)驗，“雙師型”教職工占比較少，導(dǎo)致車輛工程專業(yè)學生在學校獲得的工程經(jīng)驗較少[3]，不利于學生實踐能力的培養(yǎng)。

2.2 實驗課程教學方式和考核單一

當前車輛工程專業(yè)的實驗課程課時量相較理論課程課時量偏低。作為對實踐能力要求較高的工科專業(yè)之一，當前車輛工程專業(yè)因其較低的實驗課時量占比不利于學生實踐能力的培養(yǎng)。課程內(nèi)的實驗類型主要以認識實驗和驗證實驗為主，實驗教學內(nèi)容主要以教師講解實驗內(nèi)容和實驗方法，學生被動學習和在老師指導(dǎo)下操作，不利于學生動手實踐能力和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。實驗課考核方式主要以學生實驗報告內(nèi)容和考勤等作為評定依據(jù)，實驗教學考核方式較為單一。課程設(shè)計考核方式主要以設(shè)計說明書等材料為主。教學方式和考核方式的單一不利于學生綜合實踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

2.3 實踐教學與社會需求不匹配

車輛工程專業(yè)學生畢業(yè)后主要在汽車及零部件企業(yè)從事汽車相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計、制造、測試、生產(chǎn)管理、銷售和售后等工作。就業(yè)崗位對畢業(yè)生的要求不僅要有扎實的理論知識，同時也要有較高的實踐動手能力、團隊協(xié)作能力和較好的交流溝通能力。車輛工程專業(yè)實踐課程普遍仍以傳統(tǒng)汽車教學目標為主，當前汽車行業(yè)工程實踐經(jīng)驗和熱點發(fā)展方向的理論和實踐知識等內(nèi)容涉及較少。學生在實踐課程中缺乏相關(guān)的工程實踐內(nèi)容教學，團隊協(xié)作和交流溝通方面能力鍛煉機會較少，不利于學生綜合能力的培養(yǎng)。學生在校期間獲得的汽車行業(yè)知識有限且獲取途徑較少，導(dǎo)致學生對本行業(yè)當前現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向了解較少，影響其擇業(yè)和職業(yè)規(guī)劃。

3 車輛工程實踐教學探索

3.1 加強和完善實驗條件

提高實踐教學條件，完善校內(nèi)實踐基地，用以更好的服務(wù)于“新工科”理念下車輛工程專業(yè)的實踐教學。在實驗設(shè)備方面，針對新能源汽車方向引進純電動和混合動力整車及車用電機、電池及充電樁、電控等重要零部件實驗教學設(shè)備，以滿足新能源汽車相關(guān)教學使用。針對智能網(wǎng)聯(lián)汽車方向，引進智能網(wǎng)聯(lián)汽車整車教具和零部件教具包括具有L2級別自動駕駛功能整車一輛，毫米波雷達、超聲波雷達等傳感器教具。同時，引進基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的汽車先進制造教學設(shè)備，用以在汽車裝配等課程中汽車智能制造內(nèi)容的授課。搭建線上教學資源平臺，充分利用線上教學資源服務(wù)于理論和實踐教學，例如學生利用線上資源進行課前預(yù)習和課后復(fù)習等內(nèi)容，同時豐富的線上資源使學生更容易獲取汽車行業(yè)相關(guān)知識。在原有的車輛工程專業(yè)課程基礎(chǔ)上，開設(shè)《新能源汽車技術(shù)》、《智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論》等汽車行業(yè)熱點方向相關(guān)課程。在教職工方面，完善教職工引進政策，引進高素質(zhì)的車輛工程或相關(guān)專業(yè)背景的教師，尤其是具有新能源汽車、智能制造、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等相關(guān)研究背景的教師。同時，鼓勵教職工去汽車整車及零部件企業(yè)參加培訓(xùn)項目，大力培養(yǎng)“雙師型”教職工，以提升教職工的工程經(jīng)驗，有助于提升學生的綜合素質(zhì)。

3.2 優(yōu)化實踐教學體系

車輛工程專業(yè)實踐教學主要分為實驗課程、集中實踐課程、實習和實踐項目等。其中實驗課程可以分為專業(yè)課課內(nèi)實驗和單獨成課實驗，集中實踐課程包括課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計，實習環(huán)節(jié)包括校內(nèi)實習和合作企業(yè)實習。

1.結(jié)合“新工科”理念，開發(fā)綜合性設(shè)計性實驗。優(yōu)化實驗培養(yǎng)方案、實驗教學大綱和實驗指導(dǎo)書，開發(fā)綜合性和設(shè)計性實驗。綜合性實驗是將一門實驗課的多個知識點或多門課程多個知識點相融合或采用多種的實驗方法的實驗。例如將汽車知識與其他學科如3D打印技術(shù)、新能源材料、計算機輔助設(shè)計等課程知識相結(jié)合;發(fā)動機原理實驗課中講到發(fā)動機外特性時增加電動機外特性做對比。通過綜合性實驗使學生加深對知識的理解和提高學生綜合實驗?zāi)芰?。開發(fā)設(shè)計性實驗，以學生為主導(dǎo)，自主設(shè)計實驗方案、使用實驗設(shè)備等內(nèi)容。在給定實驗?zāi)康摹嶒炓蠛蛯嶒灄l件的前提下，由學生自行設(shè)計實驗方案并獨立完成實驗。充分發(fā)揮學生的主動性，引導(dǎo)學生主動分析和探討，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。通過綜合性設(shè)計性實驗?zāi)苁箤W生增加對學習的樂趣，同時鍛煉了創(chuàng)新思維和工程實踐能力。

2.優(yōu)化教學大綱，合理配置實踐環(huán)節(jié)內(nèi)容。增加車輛工程專業(yè)熱門方向相關(guān)理論和實驗教學內(nèi)容，如開設(shè)《新能源汽車技術(shù)》、《智能汽車設(shè)計創(chuàng)新》等課程，增加學生對汽車行業(yè)熱點方向內(nèi)容學習。在傳統(tǒng)汽車相關(guān)課程教學過程中，關(guān)注新能源汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能制造等知識點的融合學習，提升學生知識的全面性。例如，在汽車裝配技術(shù)、汽車制造工藝學等實驗教學中，使用虛擬現(xiàn)實教學設(shè)備展示汽車生產(chǎn)線、介紹工業(yè)機器人在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用等?，F(xiàn)代汽車開發(fā)通常應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)，具有縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本等優(yōu)勢。通過開設(shè)《CATIA三維設(shè)計》《計算機繪圖》等實踐課程，使學生了解CAD/CAE/CAM技術(shù)在汽車研發(fā)和生產(chǎn)中的作用，掌握常用汽車設(shè)計軟件和設(shè)計方法。

3.支持和鼓勵學生參加實踐項目。定期開放實驗室，鼓勵學生自主學習和自主開展實驗，以提高實驗室設(shè)備利用率，為學生提供充足的實驗設(shè)備資源。學院開設(shè)《智能汽車設(shè)計創(chuàng)新》《創(chuàng)新思維訓(xùn)練》等課程，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維方法。支持組建大學生方程式賽車團隊，鼓勵學生參加大學生方程式賽車、大學生交通科技大賽等項目，開設(shè)相關(guān)培訓(xùn)課程，并安排專業(yè)骨干教師跟蹤指導(dǎo)，使學生接受創(chuàng)新思維訓(xùn)練、增強團隊協(xié)作能力和積累實際工程經(jīng)驗。鼓勵學生參與“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等項目和參與汽車相關(guān)的創(chuàng)業(yè)項目，為后續(xù)學生就業(yè)積累實踐經(jīng)驗。

4.優(yōu)化教學方法和考核方式。與理論課不同，實驗課程更具有較高的動手實踐要求，要求學生的參與度更高。優(yōu)化實驗課程教學方法，將原來以教師講解實驗內(nèi)容，演示操作為主改為教師講解實驗原理和內(nèi)容，學生分組操作和學生總結(jié)匯報為主。同時增加學生提前預(yù)習的環(huán)節(jié)，課堂教師回顧理論知識，講解實驗方法等內(nèi)容。實驗課程要求學生分組操作完成實驗內(nèi)容;最后學生分組匯報實驗結(jié)果或總結(jié)實驗結(jié)論，增加學生團隊協(xié)作和總結(jié)匯報的能力。以辛普森式自動變速箱實驗為例，在上課前提前讓學生預(yù)習自動變速箱理論課程內(nèi)容，充分利用線上資源，包括辛普森式自動變速箱結(jié)構(gòu)和工作原理、行星齒輪機構(gòu)工作原理和自動變速箱離合器制動器工作原理等。實驗課上教師講解自動變速箱結(jié)構(gòu)和原理，實驗方法、注意事項和布置任務(wù)如學生操作過程中的思考問題等;學生分為2-4組，分組拆解各組的自動變速箱，帶著問題操作，完成實驗?zāi)繕?，并討論思考問題。最后由各組學生匯報和總結(jié)實驗內(nèi)容及思考題答案，并由教師總結(jié)及點評各組實驗結(jié)果?？己朔绞揭哉n前預(yù)習、課堂操作與表現(xiàn)、實驗結(jié)果匯報和實驗報告為主要依據(jù)。對學生的課前預(yù)習效果做出評價，針對課堂中學生積極主動性、對知識理解掌握程度和創(chuàng)新思維及實驗匯報效果等評分匯總作為課堂操作與表現(xiàn)成績，課下教師批改實驗報告，作為實驗報告成績。課前預(yù)習成績、課堂表現(xiàn)成績和實驗報告成績按比例匯總為實驗課總成績。優(yōu)化后的考核方式更注重學生課前預(yù)習和課堂中動手操作及總結(jié)匯報等環(huán)節(jié)，對學生的參與度提出較高的要求，使學生將理論課內(nèi)容與實驗項目更好的結(jié)合，加深理論和實驗知識的融會貫通和應(yīng)用能力。

5.實踐課程融合課程思政，加強素質(zhì)教育。為了落實立德樹人的根本任務(wù)，實現(xiàn)價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)三者的有機融合，實踐課程中融入思政內(nèi)容是非常有必要的。在實踐課程中充分挖掘課程思政元素，例如汽車構(gòu)造實驗課上穿插介紹國產(chǎn)汽車品牌發(fā)展歷程;在汽車制造工藝學中介紹先進制造技術(shù)并適當加入中國制造2025等思政內(nèi)容。;汽車裝配工藝課程設(shè)計和生產(chǎn)實習期間，向每個同學分派任務(wù)，如介紹生產(chǎn)設(shè)備的、生產(chǎn)工序等內(nèi)容，學生自主查搜集資料并做匯報，培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力。

3.3 校企深度合作

創(chuàng)新與汽車整車及零部件企業(yè)合作模式。建立良好的學院教師和企業(yè)工程師交流通道。定期邀請企業(yè)資深工程師來學校授課分享行業(yè)動態(tài)和工作內(nèi)容等，學院教師到企業(yè)分享理論課程內(nèi)容，提高教師和學生的工程經(jīng)驗。將課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、實習等集中實踐環(huán)節(jié)與企業(yè)項目相結(jié)合，建立企業(yè)導(dǎo)師制度，選取企業(yè)資深工程師作為學生企業(yè)導(dǎo)師，學校教師和企業(yè)工程師建立良好的交流溝通制度，明確學校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師職責，學校和企業(yè)共同培養(yǎng)學生，有助于學生工程經(jīng)驗和理論知識融合學習。例如與鄭州宇通客車股份有限公司、新鄉(xiāng)市華爍車輛有限公司、河南新馬車輛有限公司、一汽-大眾等合作共建實驗室和新鄉(xiāng)市場地電動車工程技術(shù)研究中心，為新能源汽車技術(shù)實驗、汽車零部件課程設(shè)計、生產(chǎn)實習等實踐環(huán)節(jié)提供汽車零部件設(shè)備、場地等條件。

僅依托校內(nèi)實踐基地的教學無法替代企業(yè)實踐環(huán)節(jié)[4]。校內(nèi)實習通常重點在于理論知識的鞏固和基礎(chǔ)實踐能力的培養(yǎng)。由于實驗設(shè)備、場地等條件的限制，校內(nèi)實踐無法有效體現(xiàn)企業(yè)中汽車產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售或售后等環(huán)節(jié)的市場行為。為了提前讓學生了解企業(yè)工作環(huán)境，企業(yè)實習是非常有必要的。通過安排學生到汽車整車企業(yè)及零部件企業(yè)實習，參觀了解汽車產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)制造等過程，并安排學生在不同崗位輪崗實習，提前使學生了解不同崗位的職責和工作環(huán)境，有助于學生其他了解工作內(nèi)容，做好職業(yè)規(guī)劃。例如，學院與鶴壁天海集團合作設(shè)立“卓越實驗班”。將學生畢業(yè)設(shè)計和企業(yè)實際項目相結(jié)合，學生到企業(yè)實習，參與實際項目工作并完成畢業(yè)設(shè)計，學校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師共同把關(guān)，學生畢業(yè)后就業(yè)雙向選擇。

4 結(jié)束語

汽車產(chǎn)業(yè)因?qū)?jīng)濟增長的重要貢獻被列為國家戰(zhàn)略性競爭產(chǎn)業(yè)?！靶鹿た啤钡慕ㄔO(shè)為汽車行業(yè)的智能化、低碳化、電動化提供人才保障[5]。本文基于“新工科”背景下，針對地方應(yīng)用型本科院校車輛工程專業(yè)的實踐教學中教學條件、教學體系和校企合作等方面進行初步探討。通過實驗教學條件建設(shè)，開發(fā)綜合性設(shè)計性實驗、改革實踐教學方法和改革校企合作等方案開展，加強車輛工程專業(yè)實踐教學體系的建設(shè)，也為其他院校新工科實踐教學建設(shè)提供一定的參考意義。

基金項目：2021年第一批產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目（202101014006）。

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