新工科背景下应用型高校车辆工程专业实践教学探索

赵广宣　庞笑笑　徐文博　韩靖龙　卢琴

摘 要：在新工科建设的背景下，提高车辆工程专业学生的实践能力是应用型高校关注的热点问题。本文以河南工学院车辆工程专业为例，从改善实践教学条件、完善教学体系和加强校企合作等方面进行探讨和提升实践教学的探索。为其他应用型院校新工科实践教学建设提供一定的参考意义。

关键词：新工科 应用型高校 车辆工程 实践教学

1 引言

近年来，以大数据、人工智能、物联网等为代表的信息技术蓬勃发展。为了主动应对国家新一轮科技革命与产业变革，2017年教育部提出“新工科”的建设理念。新工科专业包括新兴产业的专业例如人工智能、智能制造、机器人、云计算等，同时也包括对现有的传统工科专业的升级改造，例如电子信息、机械、建筑工程、材料等专业[1]。“新工科”建设有助于为我国实现“中国制造2025”提供大批所需人才做支撑。

近一二十年来，我国汽车行业一直保持稳定、高速发展，连续多年产销量全球领先。在新能源汽车方面，得益于我国对新能源汽车的大力扶持，根据中国汽车工业协会统计数据，我国新能源汽车销量从2014年的7.5万辆上升至2020年136.7万辆。以新能源汽车、自动驾驶、智能座舱、车联网、智能制造等为发展方向的汽车新技术逐渐成为汽车行业新的关注热点。整车企业及汽车零部件企业对具备热门发展方向知识背景的人才需求缺口较大[2]。当前车辆工程专业实践课程主要以传统燃油车为主，汽车行业关注的热点方向相关理论和实践教学内容不足。在“新工科”专业建设背景下，如何提高车辆工程专业新兴热点方向实践教学水平、培养企业需要的复合型人才，是一个值得探索的问题。

本文以河南工学院车辆工程专业实践教学做为案例，探索在“新工科”专业建设背景下，地方应用型本科高校以提高学生工程实践能力和综合素质为目标的实验教学改革。

2 车辆工程专业实践教学现状

2.1 教学条件不足

当前实践教学条件不足主要包括教学设备和教学人员的不足。在教学设备方面，由于车辆工程专业试验设备成本普遍偏高，需要有较大资金投入和维护。由于地方性院校资源和实验室建设等方面限制，当前教学设备仍以传统内燃机汽车为主，新能源汽车及智能网联汽车等新兴技术相关教学设备偏少。“新工科”建设背景下车辆工程专业实践教学需要增加对新能源汽车、智能网联汽车和智能制造等热点方向相关技术教学设备。虚拟仿真技术因其能大大缩短汽车开发周期，降低成本的好处，而在现代汽车设计中有举足轻重的地位。因此实验室虚拟仿真教学环境的建设也是非常有必要的。在教学人员方面，车辆工程专业教职工大多从学校毕业以后直接到学校任教，教职工理论知识掌握较好，但缺少企业工作经历，缺乏解决工程实际问题的经验，“双师型”教职工占比较少，导致车辆工程专业学生在学校获得的工程经验较少[3]，不利于学生实践能力的培养。

2.2 实验课程教学方式和考核单一

当前车辆工程专业的实验课程课时量相较理论课程课时量偏低。作为对实践能力要求较高的工科专业之一，当前车辆工程专业因其较低的实验课时量占比不利于学生实践能力的培养。课程内的实验类型主要以认识实验和验证实验为主，实验教学内容主要以教师讲解实验内容和实验方法，学生被动学习和在老师指导下操作，不利于学生动手实践能力和创新思维能力的培养。实验课考核方式主要以学生实验报告内容和考勤等作为评定依据，实验教学考核方式较为单一。课程设计考核方式主要以设计说明书等材料为主。教学方式和考核方式的单一不利于学生综合实践能力培养和创新思维的培养。

2.3 实践教学与社会需求不匹配

车辆工程专业学生毕业后主要在汽车及零部件企业从事汽车相关产品设计、制造、测试、生产管理、销售和售后等工作。就业岗位对毕业生的要求不仅要有扎实的理论知识，同时也要有较高的实践动手能力、团队协作能力和较好的交流沟通能力。车辆工程专业实践课程普遍仍以传统汽车教学目标为主，当前汽车行业工程实践经验和热点发展方向的理论和实践知识等内容涉及较少。学生在实践课程中缺乏相关的工程实践内容教学，团队协作和交流沟通方面能力锻炼机会较少，不利于学生综合能力的培养。学生在校期间获得的汽车行业知识有限且获取途径较少，导致学生对本行业当前现状和未来发展方向了解较少，影响其择业和职业规划。

3 车辆工程实践教学探索

3.1 加强和完善实验条件

提高实践教学条件，完善校内实践基地，用以更好的服务于“新工科”理念下车辆工程专业的实践教学。在实验设备方面，针对新能源汽车方向引进纯电动和混合动力整车及车用电机、电池及充电桩、电控等重要零部件实验教学设备，以满足新能源汽车相关教学使用。针对智能网联汽车方向，引进智能网联汽车整车教具和零部件教具包括具有L2级别自动驾驶功能整车一辆，毫米波雷达、超声波雷达等传感器教具。同时，引进基于虚拟现实技术的汽车先进制造教学设备，用以在汽车装配等课程中汽车智能制造内容的授課。搭建线上教学资源平台，充分利用线上教学资源服务于理论和实践教学，例如学生利用线上资源进行课前预习和课后复习等内容，同时丰富的线上资源使学生更容易获取汽车行业相关知识。在原有的车辆工程专业课程基础上，开设《新能源汽车技术》、《智能网联汽车概论》等汽车行业热点方向相关课程。在教职工方面，完善教职工引进政策，引进高素质的车辆工程或相关专业背景的教师，尤其是具有新能源汽车、智能制造、智能网联汽车等相关研究背景的教师。同时，鼓励教职工去汽车整车及零部件企业参加培训项目，大力培养“双师型”教职工，以提升教职工的工程经验，有助于提升学生的综合素质。

3.2 优化实践教学体系

车辆工程专业实践教学主要分为实验课程、集中实践课程、实习和实践项目等。其中实验课程可以分为专业课课内实验和单独成课实验，集中实践课程包括课程设计和毕业设计，实习环节包括校内实习和合作企业实习。

1.结合“新工科”理念，开发综合性设计性实验。优化实验培养方案、实验教学大纲和实验指导书，开发综合性和设计性实验。综合性实验是将一门实验课的多个知识点或多门课程多个知识点相融合或采用多种的实验方法的实验。例如将汽车知识与其他学科如3D打印技术、新能源材料、计算机辅助设计等课程知识相结合;发动机原理实验课中讲到发动机外特性时增加电动机外特性做对比。通过综合性实验使学生加深对知识的理解和提高学生综合实验能力。开发设计性实验，以学生为主导，自主设计实验方案、使用实验设备等内容。在给定实验目的、实验要求和实验条件的前提下，由学生自行设计实验方案并独立完成实验。充分发挥学生的主动性，引导学生主动分析和探讨，培养学生发现问题解决问题的能力。通过综合性设计性实验能使学生增加对学习的乐趣，同时锻炼了创新思维和工程实践能力。

2.优化教学大纲，合理配置实践环节内容。增加车辆工程专业热门方向相关理论和实验教学内容，如开设《新能源汽车技术》、《智能汽车设计创新》等课程，增加学生对汽车行业热点方向内容学习。在传统汽车相关课程教学过程中，关注新能源汽车、智能网联汽车、智能制造等知识点的融合学习，提升学生知识的全面性。例如，在汽车装配技术、汽车制造工艺学等实验教学中，使用虚拟现实教学设备展示汽车生产线、介绍工业机器人在汽车生产中的应用等。现代汽车开发通常应用CAD/CAE/CAM技术，具有缩短产品开发周期，降低开发成本等优势。通过开设《CATIA三维设计》《计算机绘图》等实践课程，使学生了解CAD/CAE/CAM技术在汽车研发和生产中的作用，掌握常用汽车设计软件和设计方法。

3.支持和鼓励学生参加实践项目。定期开放实验室，鼓励学生自主学习和自主开展实验，以提高实验室设备利用率，为学生提供充足的实验设备资源。学院开设《智能汽车设计创新》《创新思维训练》等课程，培养学生创新思维方法。支持组建大学生方程式赛车团队，鼓励学生参加大学生方程式赛车、大学生交通科技大赛等项目，开设相关培训课程，并安排专业骨干教师跟踪指导，使学生接受创新思维训练、增强团队协作能力和积累实际工程经验。鼓励学生参与“互联网+”创新创业大赛等项目和参与汽车相关的创业项目，为后续学生就业积累实践经验。

4.优化教学方法和考核方式。与理论课不同，实验课程更具有较高的动手实践要求，要求学生的参与度更高。优化实验课程教学方法，将原来以教师讲解实验内容，演示操作为主改为教师讲解实验原理和内容，学生分组操作和学生总结汇报为主。同时增加学生提前预习的环节，课堂教师回顾理论知识，讲解实验方法等内容。实验课程要求学生分组操作完成实验内容;最后学生分组汇报实验结果或总结实验结论，增加学生团队协作和总结汇报的能力。以辛普森式自动变速箱实验为例，在上课前提前让学生预习自动变速箱理论课程内容，充分利用线上资源，包括辛普森式自动变速箱结构和工作原理、行星齿轮机构工作原理和自动变速箱离合器制动器工作原理等。实验课上教师讲解自动变速箱结构和原理，实验方法、注意事项和布置任务如学生操作过程中的思考问题等;学生分为2-4组，分组拆解各组的自动变速箱，带着问题操作，完成实验目标，并讨论思考问题。最后由各组学生汇报和总结实验内容及思考题答案，并由教师总结及点评各组实验结果。考核方式以课前预习、课堂操作与表现、实验结果汇报和实验报告为主要依据。对学生的课前预习效果做出评价，针对课堂中学生积极主动性、对知识理解掌握程度和创新思维及实验汇报效果等评分汇总作为课堂操作与表现成绩，课下教师批改实验报告，作为实验报告成绩。课前预习成绩、课堂表现成绩和实验报告成绩按比例汇总为实验课总成绩。优化后的考核方式更注重学生课前预习和课堂中动手操作及總结汇报等环节，对学生的参与度提出较高的要求，使学生将理论课内容与实验项目更好的结合，加深理论和实验知识的融会贯通和应用能力。

5.实践课程融合课程思政，加强素质教育。为了落实立德树人的根本任务，实现价值塑造、知识传授和能力培养三者的有机融合，实践课程中融入思政内容是非常有必要的。在实践课程中充分挖掘课程思政元素，例如汽车构造实验课上穿插介绍国产汽车品牌发展历程;在汽车制造工艺学中介绍先进制造技术并适当加入中国制造2025等思政内容。;汽车装配工艺课程设计和生产实习期间，向每个同学分派任务，如介绍生产设备的、生产工序等内容，学生自主查搜集资料并做汇报，培养学生独立解决问题的能力。

3.3 校企深度合作

创新与汽车整车及零部件企业合作模式。建立良好的学院教师和企业工程师交流通道。定期邀请企业资深工程师来学校授课分享行业动态和工作内容等，学院教师到企业分享理论课程内容，提高教师和学生的工程经验。将课程设计、毕业设计、实习等集中实践环节与企业项目相结合，建立企业导师制度，选取企业资深工程师作为学生企业导师，学校教师和企业工程师建立良好的交流沟通制度，明确学校导师和企业导师职责，学校和企业共同培养学生，有助于学生工程经验和理论知识融合学习。例如与郑州宇通客车股份有限公司、新乡市华烁车辆有限公司、河南新马车辆有限公司、一汽-大众等合作共建实验室和新乡市场地电动车工程技术研究中心，为新能源汽车技术实验、汽车零部件课程设计、生产实习等实践环节提供汽车零部件设备、场地等条件。

仅依托校内实践基地的教学无法替代企业实践环节[4]。校内实习通常重点在于理论知识的巩固和基础实践能力的培养。由于实验设备、场地等条件的限制，校内实践无法有效体现企业中汽车产品的研发、生产、销售或售后等环节的市场行为。为了提前让学生了解企业工作环境，企业实习是非常有必要的。通过安排学生到汽车整车企业及零部件企业实习，参观了解汽车产品设计和生产制造等过程，并安排学生在不同岗位轮岗实习，提前使学生了解不同岗位的职责和工作环境，有助于学生其他了解工作内容，做好职业规划。例如，学院与鹤壁天海集团合作设立“卓越实验班”。将学生毕业设计和企业实际项目相结合，学生到企业实习，参与实际项目工作并完成毕业设计，学校导师和企业导师共同把关，学生毕业后就业双向选择。

4 结束语

汽车产业因对经济增长的重要贡献被列为国家战略性竞争产业。“新工科”的建设为汽车行业的智能化、低碳化、电动化提供人才保障[5]。本文基于“新工科”背景下，针对地方应用型本科院校车辆工程专业的实践教学中教学条件、教学体系和校企合作等方面进行初步探讨。通过实验教学条件建设，开发综合性设计性实验、改革实践教学方法和改革校企合作等方案开展，加强车辆工程专业实践教学体系的建设，也为其他院校新工科实践教学建设提供一定的参考意义。

基金项目：2021年第一批产学合作协同育人项目（202101014006）。

参考文献：

[1]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（03）：1-6.

[2]封进，等.新工科背景下地方院校车辆工程专业人才培养方案的探索[J].教育现代化，2019，6（48）：1-2，22.

[3]张柳，闫羲昊，侯俊剑，姚雷，王红卫.新工科视角下《汽车构造实验》课程的探索与实践[J].汽车实用技术，2021，46（14）：185-187.DOI：10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.014.057.

[4]卢剑伟，张代胜，张良，吴迪，姜武华.中德车辆工程专业课程体系比较分析及启示[J].合肥工业大学学报（社会科学版），2018，32（06）：126-129.

[5]欧阳明高.迎接新能源智能化电动汽车新时代[J].科技导报，2019，37（07）：1.