學(xué)科交叉、產(chǎn)教融合的車輛工程一流專業(yè)建設(shè)研究

劉志明 王斌杰 丁莉芬

［摘 要］ 作為首批國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，北京交通大學(xué)車輛工程專業(yè)通過學(xué)科交叉、產(chǎn)教融合構(gòu)建了以車輛智能設(shè)計(jì)、智能制造、智能運(yùn)維課程群為主線，以人工智能、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)為支撐的人才培養(yǎng)體系，將現(xiàn)場問題、前沿理論、先進(jìn)技術(shù)融入人才培養(yǎng)過程，打造了校企互補(bǔ)、產(chǎn)教融合的一流“雙師型”教學(xué)團(tuán)隊(duì)，校內(nèi)外結(jié)合、虛實(shí)結(jié)合，構(gòu)建了由校內(nèi)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心、科研平臺、校外實(shí)踐基地和面向全國的虛擬仿真中心組成的“四位一體”的一流實(shí)踐平臺。

［關(guān)鍵詞］ 車輛工程；一流專業(yè)；學(xué)科交叉；產(chǎn)教融合

［基金項(xiàng)目］ 2020年度北京交通大學(xué)一流本科專業(yè)建設(shè)及專業(yè)綜合改革項(xiàng)目“車輛工程國家級一流本科專業(yè)建設(shè)”

［作者簡介］ 劉志明（1966—），男，江西南昌人，博士，北京交通大學(xué)機(jī)械與電子控制工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要從事結(jié)構(gòu)疲勞可靠性研究；王斌杰（1979—），男，山西交城人，博士，北京交通大學(xué)機(jī)械與電子控制工程學(xué)院副教授，博士生導(dǎo)師，主要從事結(jié)構(gòu)載荷譜研究；丁莉芬（1972—），女，湖北武漢人，博士，北京交通大學(xué)機(jī)械與電子控制工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事鐵路貨車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和縱向動力學(xué)研究。

［中圖分類號］ G640 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）21-0013-04［收稿日期］ 2022-08-13

引言

截至2022年，高速鐵路對百萬以上人口城市的覆蓋率超過了95%，高速動車組是當(dāng)今世界高新技術(shù)的集成，是支撐“一帶一路”建設(shè)和新型城鎮(zhèn)化的核心裝備。中國高速動車組產(chǎn)業(yè)通過自主創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了由“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的快速發(fā)展。習(xí)近平總書記指出，人是科技創(chuàng)新最關(guān)鍵的因素［1］。2016年，我國成為《華盛頓協(xié)議》正式成員，這是我國工程教育認(rèn)證的一個重要里程碑［2］。新工科建設(shè)是我國主動適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為應(yīng)對21世紀(jì)工程教育挑戰(zhàn)提供中國智慧、做出中國貢獻(xiàn)的重要舉措［3］。

北京交通大學(xué)車輛工程專業(yè)已有60多年的歷史，依托國家級一流學(xué)科交通運(yùn)輸工程和部級重點(diǎn)學(xué)科車輛工程的碩士、博士學(xué)位點(diǎn)進(jìn)行建設(shè)，先后獲批國家級特色專業(yè)、北京市特色專業(yè)，是教育部首批卓越工程師計(jì)劃專業(yè)、專業(yè)綜合改革試點(diǎn)專業(yè)，2019年入選國家一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)。車輛工程專業(yè)以軌道交通車輛設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)用為主線，以高速列車和重載貨車為特色，培養(yǎng)具有軌道交通大工程背景、掌握軌道交通系統(tǒng)理論和軌道車輛工程領(lǐng)域?qū)I(yè)知識與關(guān)鍵技術(shù)、具備引領(lǐng)軌道交通科技發(fā)展?jié)撡|(zhì)的工程技術(shù)人才。作為首批國家一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，車輛工程專業(yè)重點(diǎn)建設(shè)了學(xué)科交叉的新工科人才一流培養(yǎng)課程體系、產(chǎn)教融合的新工科人才一流教學(xué)團(tuán)隊(duì)和虛實(shí)結(jié)合的新工科人才一流實(shí)踐教學(xué)平臺。

一、構(gòu)建學(xué)科交叉、智能特色的課程體系

（一）車輛工程專業(yè)課程體系

車輛工程專業(yè)經(jīng)過多年的建設(shè)，完全符合本科專業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)、“卓越工程師”1.0建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了教育部提出的保合格、上水平和追卓越的目標(biāo)?；贠BE理念，以符合工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)為原則，以全面提高人才培養(yǎng)水平和教育教學(xué)質(zhì)量為宗旨，以全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)與實(shí)踐創(chuàng)新能力為核心，以全面開展專業(yè)綜合改革為抓手，它形成了先進(jìn)的教育教學(xué)理念，建設(shè)了車輛工程專業(yè)新工科人才培養(yǎng)體系和課程體系。針對智能高速動車組設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)維對復(fù)合型人才的需求，該專業(yè)強(qiáng)化學(xué)科交叉，跨學(xué)科設(shè)置課程。人文、數(shù)理、通用基礎(chǔ)課程體現(xiàn)寬口徑，機(jī)、電、控、材、信課程體現(xiàn)厚基礎(chǔ)，車輛智能設(shè)計(jì)（機(jī)+電）、智能制造、智能運(yùn)維體現(xiàn)強(qiáng)特色。課程還注重與智能列車相關(guān)的人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)的融合。目前，車輛工程專業(yè)畢業(yè)生供不應(yīng)求，平均就業(yè)率為98.6%，平均深造率為56.6%，并呈現(xiàn)逐年上升趨勢，獲國家和省部級科技競賽獎勵107項(xiàng)，車輛1601班獲評“北京高校‘十佳示范班集體”。在上海軟科教育信息咨詢有限公司的2021年和2022年全國高校車輛工程專業(yè)排名中，本專業(yè)連續(xù)2年獲評A，位列147個參評專業(yè)前茅。《大學(xué)生》雜志對專業(yè)建設(shè)情況進(jìn)行了專門報道，專業(yè)負(fù)責(zé)人劉志明教授在中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主辦的工程能力國際論壇上做了主旨報告，劉志明、李強(qiáng)教授在國家級媒體介紹了高鐵科研和人才培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)。

（二）加強(qiáng)一流課程教學(xué)資源建設(shè)

人才的培養(yǎng)離不開教材，教材是保障教育質(zhì)量的基本要素和建設(shè)一流課程的重要支撐，高校教材建設(shè)是提高高等教育學(xué)科建設(shè)水平、科學(xué)研究績效和人才培養(yǎng)質(zhì)量的基礎(chǔ)工程［4］。面對當(dāng)下企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)于學(xué)校教材、信息技術(shù)加速推動學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀，車輛工程專業(yè)圍繞卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)編寫了系列精品教材和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教程，編寫出版的國內(nèi)第一套高速動車組系列教材在國內(nèi)產(chǎn)生了較大影響，2016年還出版了普通高等學(xué)校車輛工程專業(yè)卓越特色系列規(guī)劃教材。上述教材在西南交通大學(xué)、中南大學(xué)、蘭州交通大學(xué)、石家莊鐵道大學(xué)、大連交通大學(xué)、華東交通大學(xué)、遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院等院校，以及中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司、長春軌道客車股份有限公司、北京鐵路局、哈爾濱鐵路局、太原鐵路局等也得到了廣泛應(yīng)用。

專業(yè)課程建設(shè)將與高速動車組相關(guān)的最新設(shè)計(jì)、制造理論與技術(shù)引入教學(xué)內(nèi)容，對課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合，加強(qiáng)信息技術(shù)與教學(xué)的深度融合。傳統(tǒng)教育是以校園為物理空間，傳授各類專業(yè)知識，培養(yǎng)專業(yè)技能和傳遞價值觀，最終獲得專業(yè)學(xué)位的學(xué)位教育；網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃教育以MOOCs為典型代表，是具有大規(guī)模教學(xué)參與者、低門檻、突破時空界限等特征的在線教育。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃教育與傳統(tǒng)規(guī)劃教育在傳播特征上并無本質(zhì)區(qū)別，可理解為傳統(tǒng)規(guī)劃教育的網(wǎng)絡(luò)版［5］。基于教育需求的上述變化，按照“金課”標(biāo)準(zhǔn)，專業(yè)全面推進(jìn)車輛工程優(yōu)質(zhì)課程和軌道車輛特色系列MOOC課程建設(shè)，從專業(yè)主干課程入手，把課程思政建設(shè)作為落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，引領(lǐng)帶動全員、全過程、全方位育人。在教學(xué)中通過設(shè)立研究專題進(jìn)一步推進(jìn)研究型教學(xué)，使教學(xué)方法從單向知識傳授為主向教師與學(xué)生互動的研究型教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維、工程思維、批判性思維和數(shù)字化思維，提升學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

此外，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的全流程管理，探索云實(shí)習(xí)教學(xué)模式，充分發(fā)揮現(xiàn)有先進(jìn)信息工具的管理功能，引入雨課堂進(jìn)行實(shí)習(xí)課程教學(xué)質(zhì)量的整體監(jiān)控，引入問卷星對學(xué)生課前和課后學(xué)習(xí)情況進(jìn)行調(diào)研分析，引入騰訊會議作為課程溝通和交流的平臺，通過錄制視頻、軟件設(shè)計(jì)、編程練習(xí)等多種形式保證實(shí)習(xí)的教學(xué)效果。

二、建設(shè)校企互補(bǔ)、產(chǎn)學(xué)融合的高水平“雙師型”教學(xué)團(tuán)隊(duì)

（一）構(gòu)建車輛工程專業(yè)基層教學(xué)組織

根據(jù)車輛工程新工科人才培養(yǎng)體系，圍繞軌道車輛智能設(shè)計(jì)（機(jī)械、電氣）、智能制造和智能運(yùn)維，構(gòu)建車輛工程專業(yè)基層教學(xué)組織架構(gòu)。其中，軌道車輛智能設(shè)計(jì)（機(jī)械）組課程體系包括軌道車輛強(qiáng)度、軌道車輛設(shè)計(jì)、軌道車輛設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐、計(jì)算方法；軌道車輛智能設(shè)計(jì)（電氣）組課程體系包括軌道車輛電力電子技術(shù)、軌道車輛傳動與控制、軌道車輛傳動與裝備實(shí)踐；軌道車輛智能制造組課程體系包括現(xiàn)代制造技術(shù)基礎(chǔ)、軌道車輛制造、生產(chǎn)實(shí)習(xí)；軌道車輛智能運(yùn)維組課程體系包括軌道車輛工程、軌道車輛裝備與可靠性、軌道車輛牽引與制動、軌道車輛智能運(yùn)維、熱流體工程。

（二）高水平教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

培養(yǎng)新工科人才對教師也提出了相應(yīng)的要求。教師要不斷提高專業(yè)技術(shù)能力和設(shè)計(jì)創(chuàng)造能力，以適應(yīng)新的人才培養(yǎng)需要，研究探索專兼職隊(duì)伍組成、教師工程實(shí)踐能力培養(yǎng)問題，建立健全教師教學(xué)科研工作中有關(guān)學(xué)術(shù)和應(yīng)用方面的不同評價標(biāo)準(zhǔn)，吸引既具備理論知識又有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的高層次專業(yè)人才擔(dān)任教師，加快形成專兼結(jié)合的“雙師型”師資結(jié)構(gòu)，保證高層次應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。研究確定了教師教學(xué)能力內(nèi)涵，將高校課堂教學(xué)基本功內(nèi)涵的理論研究拓展到實(shí)踐環(huán)節(jié)，建立了基層教學(xué)組織，通過教學(xué)研討、老教師傳幫帶、集體備課和重點(diǎn)研討教學(xué)難點(diǎn)等方式，提高青年教師的教學(xué)能力。教師緊密依靠載運(yùn)工具和工程國家重點(diǎn)學(xué)科的資源優(yōu)勢，將教師承擔(dān)的科研項(xiàng)目研究成果融入課堂、教材、課程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)案例源于生產(chǎn)需求、實(shí)驗(yàn)平臺和系統(tǒng)源于科研成果轉(zhuǎn)化、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和場景來自工程現(xiàn)場實(shí)際，建設(shè)了支撐新工科卓越人才培養(yǎng)所需的專兼結(jié)合的教師隊(duì)伍。校企互補(bǔ)、產(chǎn)學(xué)融合，以高水平學(xué)科帶頭人匯聚高層次教師隊(duì)伍，增強(qiáng)校內(nèi)教師工程背景，提高企業(yè)教師教學(xué)能力，形成高水平“雙師型”教學(xué)團(tuán)隊(duì)；把課程思政建設(shè)作為落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，引領(lǐng)帶動全員、全過程、全方位育人；把現(xiàn)場問題、前沿理論、先進(jìn)技術(shù)融入人才培養(yǎng)過程，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生理論與工程實(shí)踐教學(xué)全過程的指導(dǎo)。作為北京市優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)獲得各類教學(xué)成果獎10余項(xiàng)，獲批科技部重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)稱號，10余人次獲國務(wù)院政府津貼、首都勞動獎?wù)?、茅以升科學(xué)技術(shù)獎、中國土木工程詹天佑獎、火車頭獎等國家級、省部級榮譽(yù)稱號。

三、建設(shè)校內(nèi)外結(jié)合、虛實(shí)結(jié)合的一流實(shí)踐平臺

（一）構(gòu)建多維遞進(jìn)的人才培養(yǎng)實(shí)踐體系

車輛工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)如圖1所示。它對實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、軍訓(xùn)及社會調(diào)查、課外認(rèn)證與競賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科學(xué)研究等各項(xiàng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)籌安排，設(shè)計(jì)和實(shí)施以培養(yǎng)工程素質(zhì)、基本實(shí)踐能力、綜合設(shè)計(jì)能力、科研素養(yǎng)、創(chuàng)新能力為目標(biāo)，體現(xiàn)“縱向分層次、橫向多模塊、必修與選修相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合”，多維遞進(jìn)并四年不斷線的課程。學(xué)生獲國家和省部級競賽獎勵合計(jì)107項(xiàng)。

（二）建設(shè)“四位一體”新工科卓越人才培養(yǎng)一流實(shí)踐平臺

通過與行業(yè)企業(yè)共同制訂培養(yǎng)方案，專業(yè)教學(xué)實(shí)現(xiàn)企業(yè)對人才培養(yǎng)的深層次參與，促進(jìn)科研成果向教學(xué)資源轉(zhuǎn)化，編寫出基礎(chǔ)理論與新技術(shù)結(jié)合的系列高水平教材，研制了技術(shù)領(lǐng)先的專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備；校內(nèi)外結(jié)合、虛實(shí)結(jié)合，構(gòu)建了由校內(nèi)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心、科研實(shí)驗(yàn)室、校外實(shí)踐基地和虛擬仿真中心組成的“四位一體”新工科卓越人才培養(yǎng)一流實(shí)踐平臺。同時，建設(shè)了特色鮮明、內(nèi)容豐富、具有推廣價值的“動車組特色實(shí)驗(yàn)室”，以及由校內(nèi)國家級教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺、國家級科研實(shí)驗(yàn)室、校外實(shí)踐基地和虛擬仿真中心組成的“四位一體”新工科卓越人才培養(yǎng)一流實(shí)踐平臺。“高速動車組檢修工藝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”先后榮獲國家級虛擬仿真項(xiàng)目和國家級一流本科課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流課程。截至目前，虛擬仿真項(xiàng)目累計(jì)項(xiàng)目訪問量51 171條，其中，校內(nèi)網(wǎng)站訪問量2 537條、校外網(wǎng)站訪問量48 634條。北京交通大學(xué)—青島四方機(jī)車車輛股份有限公司基地先后獲國家級工程實(shí)踐教育中心、國家校外人才培養(yǎng)基地和第三屆“全國工程專業(yè)學(xué)位研究生聯(lián)合培養(yǎng)示范基地”。此外，建設(shè)了國家認(rèn)證認(rèn)可的北京交通大學(xué)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測實(shí)驗(yàn)室、教育部工程研究中心、鐵路機(jī)車車輛特色專業(yè)及精品課程的網(wǎng)站，在同層次、同類型高校相關(guān)專業(yè)建設(shè)中取得建設(shè)成果。

結(jié)語

北京交通大學(xué)車輛工程專業(yè)具有鮮明的軌道交通特色，基于OBE理念和新工科建設(shè)要求，構(gòu)建了“縱向分層次、橫向多模塊、必修與選修相融合、課內(nèi)與課外相結(jié)合”多維遞進(jìn)的新工科人才培養(yǎng)體系，在一流專業(yè)、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、實(shí)踐平臺、精品教材和優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)上取得豐碩成果。該專業(yè)2016年接受了國際認(rèn)證專家全程觀摩的工程教育認(rèn)證，獲評首批國家級一流本科專業(yè)。團(tuán)隊(duì)先后獲批國家虛擬教研室和科技部重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。獲批國家級虛擬仿真項(xiàng)目、國家級校外人才培養(yǎng)實(shí)踐基地和工程專業(yè)學(xué)位研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地，出版了國內(nèi)首套中、英、俄文“一帶一路”軌道交通系列教材；所有課程均開展了課程思政建設(shè)，建設(shè)了中國大學(xué)慕課平臺唯一的軌道車輛系列課程，獲批3門國家一流課程。

（課題組成員：劉志明、王斌杰、丁莉芬、宋雷鳴、金新燦、王文靜、鄒驊、楊廣雪、李志強(qiáng)、楊智勇、王曦、楊超、殷怡、霍凱、宋志坤、陳羽、高波）

參考文獻(xiàn)

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Research on the Construction of First Class Vehicle Engineering Major by Interdisciplinary and Integration of Industry and Education

LIU Zhi-ming， WANG Bin-jie， DING Li-fen

（School of Mechanical， Electronic and Control Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， China）

Abstract： As one of the first batch of national first-class undergraduate major construction sites， the vehicle engineering major of Beijing Jiaotong University has built a talent training system based on intelligent design， intelligent manufacturing， intelligent operation and maintenance courses group and supported by frontier technologies such as artificial intelligence and big data through interdisciplinary and integration of industry and education; Integrating on-the-spot problems， cutting-edge theories and advanced technologies into the talent training process， a first-class teaching team of “double qualification” with complementary university and enterprises and integration of industry and education has been built; Combining inside and outside of the university and combining virtual and reality， a first-class “four in one” practice platform consisting of teaching experiment centers， scientific research platforms， out of school practice bases and national oriented virtual simulation centers has been built.

Key words： vehicle engineering; first-class major; interdisciplinary; integration of industry and education