新工科背景下车辆工程专业课程体系重构与优化

旷水章 王虎

摘要：新工科建设要求面向产业、面向全球、面向未来，构建科学合理的新工科专业结构，要时刻关注产业发展对工科科技人才需求的变化，积极推动传统专业的转型升级和改革创新[1]。随着我国汽车产业电动化、智能化、网联化的快速发展，致使新型汽车专业人才数量与质量极度匮乏。本文对车辆工程专业课程体系进行重构与优化，使培养目标满足新工科时代人才的需求。

关键词：新工科;车辆工程专业;课程体系;重构与优化

1 背景

随着“创新驱动发展”“互联网+ ”等国家重大战略的实施，我国传统产业面临转型升级，并催发了许多新技术产业的发展。为保持和提升国际竞争力，构筑工程人才创新培养的高等教育体系，2017年以来，教育部不断推进新工科建设，围绕 “让工程教育回归工程本质”“创新与共享”和“交叉与融合”等理念，逐渐形成了“复旦共识”“天大行动”与“北京指南”。

2018年1月5日，发改委对《智能汽车创新发展战略》（ 征求意见稿） 公开征求意见。征求意见稿中提到，到2020年，中国标准智能汽车的技术创新、产业生态、路网设施、法规标准、产品监管和信息安全体系框架基本形成。智能汽车新车占比达到50%。到2025年，新車基本实现智能化，高级别智能汽车实现规模化应用。“人-车-路-云”实现高度协同。

智能汽车的发展应用，新能源汽车必将逐步取代内燃机汽车，然而当前车辆工程专业课程体系还是以传统内燃机知识为主，没有设置足够的智能汽车、电动汽车方面的课程，课程体系建设不能适应新工科人才能力培养的需要，出现了教学内容较为落后的情况。课程作为人才培养的基本要素，课程设置的合理性直接影响人才培养质量。为了使培养的人才能适应行业发展的需要，培养能够适应经济社会发展的人才，本项目对车辆工程专业课程体系改革开展研究，将提出车辆工程专业课程体系的改革调整方案，对车辆学科和专业建设有较大的指导意义。

在新时代发展背景下，汽车产业正悄然地朝智能化、电动化、网联化发展，汽车人才培养速度明显跟不上产业发展需要，传统汽车专业人才过剩和新时代新型汽车人才短缺已成汽车行业的常态。人才培养的过程中，学校应该以产业发展为导向[2]。探究构建车辆工程专业课程体系的主要目的就是适应新形势下汽车行业和汽车就业市场对于人才的全新要求，注重培养目标的多元性，不断根据产业变化对课程及课程教学内容进行动态调整，并将工程实践能力与创新能力作为车辆工程专业人才培养的要求，重构课程体系，以此实现产学深度融合。

传统的车辆工程专业课教学和实践内容大多数以传统内燃机汽车为主要对象，而新能源+智能网联汽车已是大势所趋，传统车辆工程专业课程体系已经无法满足汽车产业“新三化”对人才知识、能力和素质的要求，必须做出调整和改变，以适应新时代本科教育的要求。本文分别从电动化、智能网联化、实践能力三个方面探讨了课程体系改进的内容和方案[3]。

2 “电动化”背景下的课程体系改进

中国在传统汽车产业起步较晚，落后与一些工业发达国家，很多汽车技术需要依赖于进口引进。但是，在电动车领域，我国与发达国家的科技水平差距不是很大，尤其在动力电池这一决定电动汽车发展的核心技术方面更是处于领先地位。中国电动车企业可以利用这一优势和生产成本优势等迅速做大做强，成为新能源汽车行业的领跑者，实现中国汽车行业的跨越式发展。新能源汽车是我国从汽车大国到汽车强国的必由之路，而电动汽车是新能源汽车最重要的发展方向，动力电池、驱动电机、电控管理系统是汽车电动化三大核心技术。

我国将会是未来纯电动汽车行业中的领头者。根据汽车产业中长期发展规划和行业共识，未来15年汽车电动化将加速发展，市场占有量会快速提升。预计到2025年，新能源汽车保有量将超过2500万辆，销量占比大致在15%到25%之间;2030年保有量会超过8000万台，销量占比在30%到40%;2035年保有量会超过1.6亿辆，销量占比50%到60%，纯电动车占比在90%以上。课程是人才培养的核心要素，完善的课程体系，是实施人才培养的必要前提。因此，需要依据产业技术变革，不断优化完善课程体系设计，重构专业方向课程及内容。针对新能源汽车产业，为了引入行业新技术、新理论、前沿知识，专业调整了原来的专业选修课程，打造了全新的专业方向课程模块，以完善学生在汽车电动化方面的知识结构。代表课程有：电驱动及控制技术、电动汽车技术、电动车辆原理与构造、电动车辆设计、电动汽车动力电池技术、新能源汽车技术。

电动汽车课程还设计了两个实验： 混合动力汽车动力系统及燃料电池动力系统实训、纯电动汽车综合实训及电池管理系统 （BMS） 实训。混合动力汽车动力系统及燃料电池动力系统实训的内容是通过混合动力汽车动力系统及燃料电池动力系统实训台架，完成混合动力电动汽车及燃料电池汽车的工作演示;设置混合动力电动汽车常见故障，通过故障显示，引导学生进行故障分析、检测诊断实训。纯电动汽车综合实训及电池管理系统 （BMS） 实训的内容是通过纯电动汽车动力性系统实训台架，完成纯电动汽车的工作演示; 设置常见故障，采用故障显示的方式，引导学生完成故障分析、检测和诊断训练; 通过电池管理系统实训台架，完成 BMS 系统单体电池电压检测、温度检测、电流检测、SOC 估算等功能，设置常见故障并会读取数据流。通过这两项课内实验，使学生在课堂教学所获得的理性认知的基础上，建立更易记忆和掌握的感性认知基础，巩固和加强学生对动力电池、驱动电机及不同类型的电动汽车的掌握。

3 “智能网联化”背景下的课程体系改进

随着信息化与汽车的深度融合，汽车正在从传统的交通运输工具转变为新型的智能出行载体，发展智能网联车对一个国家而言具有战略意义，因此近年来各国大力支持智能网联车的发展，我国也不例外，从政策扶持、制定道路测试法规、建设示范区、基础数据平台、产业创新联盟和批准重点项目等多方面推进我国智能网联车的发展。发展智能网联车有助于改善交通安全，提高交通效率。另一方面，智能网联车能够有效减少污染物的排放量，起到环保的作用。近年来，各国纷纷推出相关政策大力支持智能网联车的发展，我国也不例外，将智能网联车上升到国家发展战略高度。从政策扶持、制定道路测试法规、建设示范区、基础数据平台、产业创新联盟和批准重点项目等多方面推进我国智能网联车的发展。

智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与X（人、车、路、云端等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安全、高效、舒适、节能”形式，并最终实现代替人来操作的新一代汽车。

汽车智能化、网联化是汽车产业新革命下一个风口，中国汽车产业在政策+技术+产业链变革驱动下，2020-2030年市场空间有望达到2万亿，智能网联渗透率在2025年有望达到75%。自动驾驶高景气度带动环境感知系统及车载操作系统装载率提升，摄像头、毫米波雷达、激光雷达、高精度地图、车载AI芯片、计算平台等市场空间持续扩大。通过设置传感与检测技术、信号分析与处理、智能网联汽车概论、自动驾驶概论、汽车测试技术，再加上原有的汽车电工电子技术等课程，使学生熟悉和掌握激光雷达技术、摄像头技术、毫米波雷达技术等汽车智能化传感器技术、嵌入式系统开发、车辆控制等智能化计算机及控制技术，无线通讯技术等汽车网联化通讯技术，具备智能网联汽车的知识结构，基本满足汽车“智能化”“网联化”对人才的需求。

4 产学研合作加强实践教学

实践教学是培养学生工程实践能力、创新能力和解决复杂工程问题能力的有效手段和重要途径，通过产学研深度合作，加强校外实践教学基地建设，开展实习实训教学，发挥校企技术创新平台的作用，开展课外创新实践，服务应用型、创新型人才培养[5]。积极开展产学研合作教育，培养具有良好科学素养和创新能力的综合性人才。为了更好地实现车辆工程专业的培养目标，培养学生的实践能力和创新能力，积极开展产学研合作教育，加强和企业的合作，充分发挥高校和企业各自的优势，提高学生的实际应用能力。

学校所在城市区域拥有多家新能源汽车领域的整车及关键零部件企业，瞄准企业需求，通过开展“暑期实习”“生产+毕业实习”活动，主动深入企业对接服务，和地方内的骨干企业建立紧密的校企合作关系。通过持续深入开展产学研合作，为企业解决实际问题，调动企业参与校企合作的积极性，推动校外实践教学基地建设，促进企业从合作单位向协同育人单位转变。目前已经与衡阳地区内的10余家企业建立产学研合作关系，领域涵盖新能源汽车整车、动力电池系统、电驱动系统、控制系统、高压线束、充电机等，完全能够容纳车辆工程专业本科生的实习实训任务。通过产学研结合设置试验内容，即试验内容项目化。比如我们的汽车理论、汽车试验学等课程实验采用与企业汽车性能试验和机动车检测相结合的方式。产学研结合进行毕业论文（设计），产学研结合完成毕业论文（设计），可使学生直接接触生产实际，缩短毕业生适应学习、工作环境的时间。我们有50%以上的毕业设计选题是来自工程实践，可使学生理论联系实际，学以致用。开展产学研结合进行毕业论文（设计），可使高校教师、科研人员和企业富有经验的工程技术人员共同指导学生，加强了教学指导力量，改善了办学条件，激发了教师和学生的创造性，促进了教育教学质量的提高。

5 结语

人才是推动产业发展和转型升级的重要支撑，随着汽车产业的技术变革和转型升级，地方高校车辆工程专业需要深入分析区域产业的人才需求，以新工科教育理念为指导，创新人才培养模式。

新工科背景对工科专业包括车辆工程专业提出了更高的要求，伴随“自动驾驶”“共享汽车”等概念的深入人心和相关关键技术的研究和发展，汽车“电动化”“智能化”“网联化”已是大势所趋。地方本科院校应该响应教育部建设“新工科”的号召，适应汽车“新三化”的需求，彻底摒弃高校的重理论轻实践的培养模式，积极推进车辆工程专业课程体系改进，提升人才知识结构和能力素质，为所在区域汽车经济和产业培养合格的新型应用型工程科技人才。

参考文献：

[1]张凤宝，新工科建设的路径与方法刍论——天津大学的探索与实践[J].中国大学教育，2017（7）：8-12.

[2]许涛，严骊，殷俊峰等.创新创业教育视角下的“人工智能+ 新工科”发展模式和路径研究[J].远程教育杂志，2018（1）：80-88.

[3]黄登峰，闫晓磊，面向“新四化”的车辆工程专业课程体系改進初探[J].海峡科学，2020（4）：87-90.

[4]刘春娜，中国的电动汽车市场发展展望[J].电源技术，2014（8）：1414-1415.

[5]聂金泉，吴华伟，新工科理念下地方高校车辆工程专业人才培养探索[J].教育教学论坛，2020（10）：209-211.

[6]朱由锋，王素玉，新工科背景下本科课程体系的对比研究[J].教育教学论坛，2019（11）：223-224.

基金项目：湖南省普通高校教学改革研究项目：新工科建设背景下车辆工程专业课程体系的优化研究（18975）、地方应用型高校新工科人才创新实践能力培养模式研究（18979）。

湖南交通工程学院 湖南 衡阳 421009