新工科背景下應用型高校車輛工程專業實踐教學探索

趙廣宣　龐笑笑　徐文博　韓靖龍　盧琴

摘 要：在新工科建設的背景下，提高車輛工程專業學生的實踐能力是應用型高校關注的熱點問題。本文以河南工學院車輛工程專業為例，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。為其他應用型院校新工科實踐教學建設提供一定的參考意義。

關鍵詞：新工科 應用型高校 車輛工程 實踐教學

1 引言

近年來，以大數據、人工智能、物聯網等為代表的信息技術蓬勃發展。為了主動應對國家新一輪科技革命與產業變革，2017年教育部提出“新工科”的建設理念。新工科專業包括新興產業的專業例如人工智能、智能制造、機器人、云計算等，同時也包括對現有的傳統工科專業的升級改造，例如電子信息、機械、建筑工程、材料等專業[1]?！靶鹿た啤苯ㄔO有助于為我國實現“中國制造2025”提供大批所需人才做支撐。

近一二十年來，我國汽車行業一直保持穩定、高速發展，連續多年產銷量全球領先。在新能源汽車方面，得益于我國對新能源汽車的大力扶持，根據中國汽車工業協會統計數據，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、車聯網、智能制造等為發展方向的汽車新技術逐漸成為汽車行業新的關注熱點。整車企業及汽車零部件企業對具備熱門發展方向知識背景的人才需求缺口較大[2]。當前車輛工程專業實踐課程主要以傳統燃油車為主，汽車行業關注的熱點方向相關理論和實踐教學內容不足。在“新工科”專業建設背景下，如何提高車輛工程專業新興熱點方向實踐教學水平、培養企業需要的復合型人才，是一個值得探索的問題。

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

2 車輛工程專業實踐教學現狀

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備和教學人員的不足。在教學設備方面，由于車輛工程專業試驗設備成本普遍偏高，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等方面限制，當前教學設備仍以傳統內燃機汽車為主，新能源汽車及智能網聯汽車等新興技術相關教學設備偏少?！靶鹿た啤苯ㄔO背景下車輛工程專業實踐教學需要增加對新能源汽車、智能網聯汽車和智能制造等熱點方向相關技術教學設備。虛擬仿真技術因其能大大縮短汽車開發周期，降低成本的好處，而在現代汽車設計中有舉足輕重的地位。因此實驗室虛擬仿真教學環境的建設也是非常有必要的。在教學人員方面，車輛工程專業教職工大多從學校畢業以后直接到學校任教，教職工理論知識掌握較好，但缺少企業工作經歷，缺乏解決工程實際問題的經驗，“雙師型”教職工占比較少，導致車輛工程專業學生在學校獲得的工程經驗較少[3]，不利于學生實踐能力的培養。

2.2 實驗課程教學方式和考核單一

當前車輛工程專業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之一，當前車輛工程專業因其較低的實驗課時量占比不利于學生實踐能力的培養。課程內的實驗類型主要以認識實驗和驗證實驗為主，實驗教學內容主要以教師講解實驗內容和實驗方法，學生被動學習和在老師指導下操作，不利于學生動手實踐能力和創新思維能力的培養。實驗課考核方式主要以學生實驗報告內容和考勤等作為評定依據，實驗教學考核方式較為單一。課程設計考核方式主要以設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和創新思維的培養。

2.3 實踐教學與社會需求不匹配

車輛工程專業學生畢業后主要在汽車及零部件企業從事汽車相關產品設計、制造、測試、生產管理、銷售和售后等工作。就業崗位對畢業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、團隊協作能力和較好的交流溝通能力。車輛工程專業實踐課程普遍仍以傳統汽車教學目標為主，當前汽車行業工程實踐經驗和熱點發展方向的理論和實踐知識等內容涉及較少。學生在實踐課程中缺乏相關的工程實踐內容教學，團隊協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。學生在校期間獲得的汽車行業知識有限且獲取途徑較少，導致學生對本行業當前現狀和未來發展方向了解較少，影響其擇業和職業規劃。

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，完善校內實踐基地，用以更好的服務于“新工科”理念下車輛工程專業的實踐教學。在實驗設備方面，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備，以滿足新能源汽車相關教學使用。針對智能網聯汽車方向，引進智能網聯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，引進基于虛擬現實技術的汽車先進制造教學設備，用以在汽車裝配等課程中汽車智能制造內容的授課。搭建線上教學資源平臺，充分利用線上教學資源服務于理論和實踐教學，例如學生利用線上資源進行課前預習和課后復習等內容，同時豐富的線上資源使學生更容易獲取汽車行業相關知識。在原有的車輛工程專業課程基礎上，開設《新能源汽車技術》、《智能網聯汽車概論》等汽車行業熱點方向相關課程。在教職工方面，完善教職工引進政策，引進高素質的車輛工程或相關專業背景的教師，尤其是具有新能源汽車、智能制造、智能網聯汽車等相關研究背景的教師。同時，鼓勵教職工去汽車整車及零部件企業參加培訓項目，大力培養“雙師型”教職工，以提升教職工的工程經驗，有助于提升學生的綜合素質。

3.2 優化實踐教學體系

車輛工程專業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課課內實驗和單獨成課實驗，集中實踐課程包括課程設計和畢業設計，實習環節包括校內實習和合作企業實習。

1.結合“新工科”理念，開發綜合性設計性實驗。優化實驗培養方案、實驗教學大綱和實驗指導書，開發綜合性和設計性實驗。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、新能源材料、計算機輔助設計等課程知識相結合;發動機原理實驗課中講到發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能力。開發設計性實驗，以學生為主導，自主設計實驗方案、使用實驗設備等內容。在給定實驗目的、實驗要求和實驗條件的前提下，由學生自行設計實驗方案并獨立完成實驗。充分發揮學生的主動性，引導學生主動分析和探討，培養學生發現問題解決問題的能力。通過綜合性設計性實驗能使學生增加對學習的樂趣，同時鍛煉了創新思維和工程實踐能力。

2.優化教學大綱，合理配置實踐環節內容。增加車輛工程專業熱門方向相關理論和實驗教學內容，如開設《新能源汽車技術》、《智能汽車設計創新》等課程，增加學生對汽車行業熱點方向內容學習。在傳統汽車相關課程教學過程中，關注新能源汽車、智能網聯汽車、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、汽車制造工藝學等實驗教學中，使用虛擬現實教學設備展示汽車生產線、介紹工業機器人在汽車生產中的應用等?，F代汽車開發通常應用CAD/CAE/CAM技術，具有縮短產品開發周期，降低開發成本等優勢。通過開設《CATIA三維設計》《計算機繪圖》等實踐課程，使學生了解CAD/CAE/CAM技術在汽車研發和生產中的作用，掌握常用汽車設計軟件和設計方法。

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，以提高實驗室設備利用率，為學生提供充足的實驗設備資源。學院開設《智能汽車設計創新》《創新思維訓練》等課程，培養學生創新思維方法。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，開設相關培訓課程，并安排專業骨干教師跟蹤指導，使學生接受創新思維訓練、增強團隊協作能力和積累實際工程經驗。鼓勵學生參與“互聯網+”創新創業大賽等項目和參與汽車相關的創業項目，為后續學生就業積累實踐經驗。

4.優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。優化實驗課程教學方法，將原來以教師講解實驗內容，演示操作為主改為教師講解實驗原理和內容，學生分組操作和學生總結匯報為主。同時增加學生提前預習的環節，課堂教師回顧理論知識，講解實驗方法等內容。實驗課程要求學生分組操作完成實驗內容;最后學生分組匯報實驗結果或總結實驗結論，增加學生團隊協作和總結匯報的能力。以辛普森式自動變速箱實驗為例，在上課前提前讓學生預習自動變速箱理論課程內容，充分利用線上資源，包括辛普森式自動變速箱結構和工作原理、行星齒輪機構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構和原理，實驗方法、注意事項和布置任務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，完成實驗目標，并討論思考問題。最后由各組學生匯報和總結實驗內容及思考題答案，并由教師總結及點評各組實驗結果?？己朔绞揭哉n前預習、課堂操作與表現、實驗結果匯報和實驗報告為主要依據。對學生的課前預習效果做出評價，針對課堂中學生積極主動性、對知識理解掌握程度和創新思維及實驗匯報效果等評分匯總作為課堂操作與表現成績，課下教師批改實驗報告，作為實驗報告成績。課前預習成績、課堂表現成績和實驗報告成績按比例匯總為實驗課總成績。優化后的考核方式更注重學生課前預習和課堂中動手操作及總結匯報等環節，對學生的參與度提出較高的要求，使學生將理論課內容與實驗項目更好的結合，加深理論和實驗知識的融會貫通和應用能力。

5.實踐課程融合課程思政，加強素質教育。為了落實立德樹人的根本任務，實現價值塑造、知識傳授和能力培養三者的有機融合，實踐課程中融入思政內容是非常有必要的。在實踐課程中充分挖掘課程思政元素，例如汽車構造實驗課上穿插介紹國產汽車品牌發展歷程;在汽車制造工藝學中介紹先進制造技術并適當加入中國制造2025等思政內容。;汽車裝配工藝課程設計和生產實習期間，向每個同學分派任務，如介紹生產設備的、生產工序等內容，學生自主查搜集資料并做匯報，培養學生獨立解決問題的能力。

3.3 校企深度合作

創新與汽車整車及零部件企業合作模式。建立良好的學院教師和企業工程師交流通道。定期邀請企業資深工程師來學校授課分享行業動態和工作內容等，學院教師到企業分享理論課程內容，提高教師和學生的工程經驗。將課程設計、畢業設計、實習等集中實踐環節與企業項目相結合，建立企業導師制度，選取企業資深工程師作為學生企業導師，學校教師和企業工程師建立良好的交流溝通制度，明確學校導師和企業導師職責，學校和企業共同培養學生，有助于學生工程經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市場地電動車工程技術研究中心，為新能源汽車技術實驗、汽車零部件課程設計、生產實習等實踐環節提供汽車零部件設備、場地等條件。

僅依托校內實踐基地的教學無法替代企業實踐環節[4]。校內實習通常重點在于理論知識的鞏固和基礎實踐能力的培養。由于實驗設備、場地等條件的限制，校內實踐無法有效體現企業中汽車產品的研發、生產、銷售或售后等環節的市場行為。為了提前讓學生了解企業工作環境，企業實習是非常有必要的。通過安排學生到汽車整車企業及零部件企業實習，參觀了解汽車產品設計和生產制造等過程，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境，有助于學生其他了解工作內容，做好職業規劃。例如，學院與鶴壁天海集團合作設立“卓越實驗班”。將學生畢業設計和企業實際項目相結合，學生到企業實習，參與實際項目工作并完成畢業設計，學校導師和企業導師共同把關，學生畢業后就業雙向選擇。

4 結束語

汽車產業因對經濟增長的重要貢獻被列為國家戰略性競爭產業?！靶鹿た啤钡慕ㄔO為汽車行業的智能化、低碳化、電動化提供人才保障[5]。本文基于“新工科”背景下，針對地方應用型本科院校車輛工程專業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，開發綜合性設計性實驗、改革實踐教學方法和改革校企合作等方案開展，加強車輛工程專業實踐教學體系的建設，也為其他院校新工科實踐教學建設提供一定的參考意義。

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

參考文獻：

[1]鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（03）：1-6.

[2]封進，等.新工科背景下地方院校車輛工程專業人才培養方案的探索[J].教育現代化，2019，6（48）：1-2，22.

[3]張柳，閆羲昊，侯俊劍，姚雷，王紅衛.新工科視角下《汽車構造實驗》課程的探索與實踐[J].汽車實用技術，2021，46（14）：185-187.DOI：10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.014.057.

[4]盧劍偉，張代勝，張良，吳迪，姜武華.中德車輛工程專業課程體系比較分析及啟示[J].合肥工業大學學報（社會科學版），2018，32（06）：126-129.

[5]歐陽明高.迎接新能源智能化電動汽車新時代[J].科技導報，2019，37（07）：1.