科教協(xié)同在車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)中的探索

鄧?yán)?劉 禎 王書賢 李 燕 姚鵬華

(1.湖北文理學(xué)院純電動汽車動力系統(tǒng)設(shè)計與測試湖北省重點實驗室，湖北 襄陽 441053；2.湖北文理學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院，湖北 襄陽 441053）

0 引言

近年來，為支撐“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展”“中國制造2035”等一系列強國戰(zhàn)略，新工科建設(shè)在各大高校正在穩(wěn)步推進。另一方面，隨著“新四化”的不斷深入，汽車已成為“能升級、可迭代、顯成長”的“新物種”，在這種產(chǎn)業(yè)變革的影響下，傳統(tǒng)汽車產(chǎn)品由硬件主導(dǎo)的局面將逐漸轉(zhuǎn)向以軟件為主導(dǎo)的局面，汽車人才需求也在逐漸發(fā)生變化。傳統(tǒng)車輛工程專業(yè)人才需求將不斷下降，而軟件類、動力電池類、芯片類及能結(jié)合新能源汽車與智能網(wǎng)聯(lián)的跨界人才的需求將不斷攀升。高校作為人才培養(yǎng)的主陣地，應(yīng)積極探索并創(chuàng)新多學(xué)科、多專業(yè)交叉融合的培養(yǎng)模式，應(yīng)更加注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。在此背景下，以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，注重跨界交叉融合，實施科教協(xié)同全程育人是地方院校在推進新工科建設(shè)過程中的重要舉措。

然而，現(xiàn)階段在地方院校推進科教協(xié)同的過程中還存在很多困難和不足，具體體現(xiàn)在：（1）認(rèn)識不充分。部分教師還未完全真正意識到科教協(xié)同的重要性與必要性，推進過程中往往口號響但行動少，沒將科教協(xié)同真正落到實處。（2）特色不夠鮮明。在推行的過程中借鑒多、創(chuàng)新少，同質(zhì)化趨勢嚴(yán)重，不能充分發(fā)揮科教協(xié)同的優(yōu)勢。（3）“科”與“教”結(jié)合不到位。教師的科研未通過精細化的處理即生硬地與教學(xué)融合，結(jié)合效果差或者將科研成果轉(zhuǎn)化到教學(xué)的數(shù)量少。（4）學(xué)生參與度、參與意愿低。教師激情澎湃，但學(xué)生不為所動。具體表現(xiàn)在學(xué)生對教師的科研方向、學(xué)科競賽等不感興趣、不積極參與，即使參與也是敷衍了事，只為完成任務(wù)，不求獲取新知識、提升新技能。為順利推進科教協(xié)同，并力爭取得較好的效果，在車輛工程專業(yè)的人才培養(yǎng)過程中做了一些探索，以期為其他地方院校提供一些參考。

1 理論教學(xué)的科教協(xié)同

近年來，湖北文理學(xué)院車輛工程專業(yè)依托省重點實驗室及優(yōu)勢特色學(xué)科群兩個平臺取得了較為豐碩的科研成果。在高質(zhì)量學(xué)術(shù)論文、國家專利授權(quán)、成果轉(zhuǎn)化等方面，無論是數(shù)量還是質(zhì)量都在逐年提升。如果能將這些高質(zhì)量科研成果與教學(xué)結(jié)合起來，不僅能開闊學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也有助于教師在教學(xué)中尋找新的科研靈感，實現(xiàn)教學(xué)相長、師生受益。

專業(yè)課教學(xué)與實施是實現(xiàn)科教協(xié)同的天然土壤。大力推動課程建設(shè)，更新教學(xué)內(nèi)容，及時將科研成果及物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新學(xué)科知識體系融入教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)方法上，探索探究式、問題式、案例式教學(xué)，開展線上線下混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等，充分利用優(yōu)秀的線上資源，加快“金課”建設(shè)，淘汰知識陳舊、教學(xué)方法落后、課堂氛圍差的課程。專業(yè)課應(yīng)充分挖掘能融入教學(xué)的科研元素，在教學(xué)中引入前沿技術(shù)和科研成果。例如，在汽車構(gòu)造課程的教學(xué)過程中，可將可變配氣正時機構(gòu)中凸輪型線加工、柴油發(fā)動機高壓共軌系統(tǒng)、柴油機后處理技術(shù)、汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的輕量化設(shè)計等方面的科研成果融入教學(xué)中，讓課堂更生動，讓教學(xué)內(nèi)容更豐富，促使學(xué)生主動思考現(xiàn)有技術(shù)存在哪些不足，可以在哪些方面提出改進措施，思考在其他零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計上能否采用相同或相似的方案。電動汽車結(jié)構(gòu)與原理課程是與汽車“新四化”聯(lián)系比較緊密的專業(yè)課，將課程的教學(xué)中，可以拓展自動輔助駕駛的內(nèi)容，就特斯拉獨特的視覺算法與Uber、Waymo、豐田等廠家為代表的激光雷達技術(shù)開展比較和討論。要求學(xué)生在課下搜索資料、查閱文獻，初步了解兩種算法的優(yōu)缺點。在課堂上，教師結(jié)合案例深入講解與分析，引人入勝，引導(dǎo)學(xué)生思考，從而激發(fā)學(xué)生對新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的探索欲。課后也是實現(xiàn)立德樹人、價值引領(lǐng)及知識傳授的重要環(huán)節(jié)。教師可以鼓勵感興趣的學(xué)生加入自己的科研團隊或?qū)W科競賽小組，讓學(xué)生通過體驗實際的競賽項目或者科研項目來加深對知識的理解和運用，實現(xiàn)知識的升華。在學(xué)生的一系列學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生分析和解決實際工程問題的綜合素養(yǎng)和能力在潛移默化地提高。

2 實習(xí)實踐環(huán)節(jié)的科教協(xié)同

實習(xí)實踐環(huán)節(jié)也是科教協(xié)同的主陣地。為使學(xué)生將課堂的理論知識及時消化吸收，并將理論知識與生產(chǎn)實際、實踐相結(jié)合，我校車輛工程專業(yè)設(shè)置了大量的實習(xí)實踐環(huán)節(jié)。例如，在《汽車發(fā)動機拆裝》的實訓(xùn)環(huán)節(jié)中，除了讓學(xué)生通過零部件的拆解和裝配了解基本的結(jié)構(gòu)外，更為重要的是將教師的科研項目與教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系起來。比如從發(fā)動機的燃料出發(fā)，通過討論和講授，讓學(xué)生認(rèn)識到除了傳統(tǒng)的汽油和柴油可作為汽車燃料外，還有生物燃料、天然氣、石油氣等等，將學(xué)生引入生物燃料發(fā)動機的燃燒特性、排放特性的相關(guān)科研項目中去。讓學(xué)生認(rèn)識到，不同燃料的霧化、燃燒特性存在較大差異，從而影響發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和排放性。通過對發(fā)動機燃燒不同燃料排放特性的比較，讓學(xué)生充分認(rèn)識不同的燃料對CO、HC、NOX、顆粒物的排放的影響，理解不同的后處理技術(shù)對發(fā)動機尾氣中幾種常見有害物質(zhì)排放量的影響。在活塞連桿組的拆裝過程中，引導(dǎo)學(xué)生思考活塞的縱剖面、橫剖面形狀及其散熱方式，再與發(fā)動機的振蕩冷卻方面的科研項目結(jié)合起來，讓學(xué)生意識到要解決汽車工程的復(fù)雜問題，需從整體到局部、從整車到總成件、零部件設(shè)計等方面全面考慮可能存在的技術(shù)問題，并尋找解決方法，讓學(xué)生了解科研項目要解決的關(guān)鍵問題、研究方法和途徑。同樣，在汽車駕駛實習(xí)環(huán)節(jié)中，可以將自動變速器、無人駕駛等方面的科研項目整理成教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生在實踐中了解新技術(shù)的發(fā)展趨勢、學(xué)科前沿，讓學(xué)生體會“技術(shù)引領(lǐng)世界，創(chuàng)新驅(qū)動未來”，除了能開闊視野外，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高綜合實踐能力。

課程設(shè)計是另一個實現(xiàn)科教協(xié)同的主戰(zhàn)場。在機械設(shè)計、汽車設(shè)計的課程設(shè)計環(huán)節(jié)中，可以融入增材制造、汽車輕量化等方面的科研項目或者分別針對總成件、零部件如磁流變液減振器、主動懸架等方面的科研項目，這不僅有利于消除因為課程中過多的理論性知識可能引起學(xué)生的厭學(xué)情緒，而且還能與實際工程問題結(jié)合起來，顯得比較“接地氣”。在提交汽車零部件產(chǎn)品工程圖紙前，可以導(dǎo)入汽車CAD/CAE方面的科研成果，讓學(xué)生提前熟悉、了解常用的CAD/CAE軟件在汽車行業(yè)中的應(yīng)用場景，探索建模與有限元分析方法和過程，做到與行業(yè)接軌，提高學(xué)生的工程素養(yǎng)及就業(yè)競爭力。

3 學(xué)科競賽中的科教協(xié)同

學(xué)科競賽是推進科教協(xié)同，提高創(chuàng)新意識、工程素養(yǎng)、創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)?！耙再惔賹W(xué)、以賽促練、以賽促改”是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要舉措。學(xué)校從政策、制度、機制等方面給予學(xué)科競賽大量的支持，這為學(xué)科競賽中的科教協(xié)同提供了良好的保障。大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心在激勵機制、經(jīng)費保障、人員調(diào)配等方面要做好頂層設(shè)計，指導(dǎo)教師在自己的科研項目中提煉可以與學(xué)科競賽融合的方向，學(xué)生根據(jù)自己的興趣、知識積累等選擇競賽方向。在學(xué)科競賽的組織過程中，實現(xiàn)“導(dǎo)師制”，由指導(dǎo)教師組建人員梯隊結(jié)構(gòu)合理的競賽團隊，團隊成員力求從大一到大四的全覆蓋。團隊成員實行“競聘上崗”、優(yōu)勝劣汰，通過良性的競爭淘汰一部分能力不強、熱情不高、心思不專的成員。在競賽項目方面，可以重點以與車輛工程專業(yè)聯(lián)系比較緊密的全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽等賽事為突破口，逐漸形成以點帶線、以線帶面的良好局面。大學(xué)生方程式賽車賽事是車輛工程專業(yè)學(xué)科競賽的“重頭戲”，通過組建涵蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝、汽車電子、程序設(shè)計、空氣動力學(xué)、車輛系統(tǒng)動力學(xué)等科研方向的指導(dǎo)教師團隊，為學(xué)生打造性能優(yōu)良的賽車提供全方位的指導(dǎo)。學(xué)生在參與競賽的過程中，能把指導(dǎo)教師在科研項目中的先進技術(shù)、方法等應(yīng)用于賽車的設(shè)計、制造、加工、裝配等環(huán)節(jié)中。學(xué)生在參與競賽的過程也是提高動手能力、科研能力、理論與實踐相結(jié)合的過程，更是提高創(chuàng)新意識、提高創(chuàng)新能力的過程。通過學(xué)科競賽的歷練和學(xué)習(xí)，學(xué)生的工程實踐能力和工程素養(yǎng)得到系統(tǒng)、全面提升。指導(dǎo)教師在參與指導(dǎo)的過程也是同其他教師交流學(xué)習(xí)、實現(xiàn)學(xué)科交叉的機會，在此過程中更易碰撞出思想的火花，從而產(chǎn)生新的科研靈感，反哺教師的科研和教學(xué)。

4 畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中的科教協(xié)同

畢業(yè)設(shè)計是課堂教學(xué)、學(xué)科競賽的拓展和延伸，更能培養(yǎng)和體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新設(shè)計，也是提升學(xué)生工程素養(yǎng)和綜合能力的重要環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計的選題、開題、中檢、畢業(yè)論文撰寫、畢業(yè)答辯等環(huán)節(jié)都是實現(xiàn)科教協(xié)同的關(guān)鍵節(jié)點。教師首先從科研方向中梳理科研課題或者從學(xué)科競賽中挖掘繼承性課題，學(xué)生結(jié)合課題信息與個人興趣挑選課題，完成師生雙選。從提交開題報告開始，在指導(dǎo)教師的幫助下完成課題調(diào)研、文獻查閱，了解課題背景及主要工作，最后完成開題報告。在中檢和論文撰寫的過程中，指導(dǎo)教師要注意引導(dǎo)學(xué)生去大膽地探索未知，嘗試采用不同于其他文獻的研究方法、研究途徑去解決科學(xué)問題。鼓勵學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計的開展，積極申報專利、發(fā)表學(xué)術(shù)論文、申請軟件著作權(quán)等。在畢業(yè)設(shè)計的過程中，學(xué)生的科研素養(yǎng)、科研能力得到顯著提高，視野得到進一步開闊，能為學(xué)生今后進入碩士研究生階段或者在工作崗位從事科研奠定良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

人才強國戰(zhàn)略是黨和國家的一項艱巨、緊迫、重大的任務(wù)，而科教協(xié)同是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、高素質(zhì)綜合性人才的重要手段。各大高校是人才培養(yǎng)的主陣地，是培養(yǎng)人才的搖籃，應(yīng)深刻總結(jié)過去成功或失敗的經(jīng)驗教訓(xùn)，學(xué)習(xí)借鑒其他國內(nèi)外高校成功的經(jīng)驗和方法，探索全程育人、科教協(xié)同的新模式，為社會培養(yǎng)高素質(zhì)、高水平、高能力的復(fù)合型人才。