科教协同在车辆工程专业人才培养中的探索

邓利军 刘 祯 王书贤 李 燕 姚鹏华

(1.湖北文理学院纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室，湖北 襄阳 441053；2.湖北文理学院汽车与交通工程学院，湖北 襄阳 441053）

0 引言

近年来，为支撑“创新驱动发展”“中国制造2035”等一系列强国战略，新工科建设在各大高校正在稳步推进。另一方面，随着“新四化”的不断深入，汽车已成为“能升级、可迭代、显成长”的“新物种”，在这种产业变革的影响下，传统汽车产品由硬件主导的局面将逐渐转向以软件为主导的局面，汽车人才需求也在逐渐发生变化。传统车辆工程专业人才需求将不断下降，而软件类、动力电池类、芯片类及能结合新能源汽车与智能网联的跨界人才的需求将不断攀升。高校作为人才培养的主阵地，应积极探索并创新多学科、多专业交叉融合的培养模式，应更加注重培养学生的综合应用能力。在此背景下，以产业需求为导向，注重跨界交叉融合，实施科教协同全程育人是地方院校在推进新工科建设过程中的重要举措。

然而，现阶段在地方院校推进科教协同的过程中还存在很多困难和不足，具体体现在：（1）认识不充分。部分教师还未完全真正意识到科教协同的重要性与必要性，推进过程中往往口号响但行动少，没将科教协同真正落到实处。（2）特色不够鲜明。在推行的过程中借鉴多、创新少，同质化趋势严重，不能充分发挥科教协同的优势。（3）“科”与“教”结合不到位。教师的科研未通过精细化的处理即生硬地与教学融合，结合效果差或者将科研成果转化到教学的数量少。（4）学生参与度、参与意愿低。教师激情澎湃，但学生不为所动。具体表现在学生对教师的科研方向、学科竞赛等不感兴趣、不积极参与，即使参与也是敷衍了事，只为完成任务，不求获取新知识、提升新技能。为顺利推进科教协同，并力争取得较好的效果，在车辆工程专业的人才培养过程中做了一些探索，以期为其他地方院校提供一些参考。

1 理论教学的科教协同

近年来，湖北文理学院车辆工程专业依托省重点实验室及优势特色学科群两个平台取得了较为丰硕的科研成果。在高质量学术论文、国家专利授权、成果转化等方面，无论是数量还是质量都在逐年提升。如果能将这些高质量科研成果与教学结合起来，不仅能开阔学生的知识面，激发学生的学习热情，也有助于教师在教学中寻找新的科研灵感，实现教学相长、师生受益。

专业课教学与实施是实现科教协同的天然土壤。大力推动课程建设，更新教学内容，及时将科研成果及物联网、人工智能等新学科知识体系融入教学内容。在教学方法上，探索探究式、问题式、案例式教学，开展线上线下混合式教学、翻转课堂等，充分利用优秀的线上资源，加快“金课”建设，淘汰知识陈旧、教学方法落后、课堂氛围差的课程。专业课应充分挖掘能融入教学的科研元素，在教学中引入前沿技术和科研成果。例如，在汽车构造课程的教学过程中，可将可变配气正时机构中凸轮型线加工、柴油发动机高压共轨系统、柴油机后处理技术、汽车转向节的轻量化设计等方面的科研成果融入教学中，让课堂更生动，让教学内容更丰富，促使学生主动思考现有技术存在哪些不足，可以在哪些方面提出改进措施，思考在其他零部件结构设计上能否采用相同或相似的方案。电动汽车结构与原理课程是与汽车“新四化”联系比较紧密的专业课，将课程的教学中，可以拓展自动辅助驾驶的内容，就特斯拉独特的视觉算法与Uber、Waymo、丰田等厂家为代表的激光雷达技术开展比较和讨论。要求学生在课下搜索资料、查阅文献，初步了解两种算法的优缺点。在课堂上，教师结合案例深入讲解与分析，引人入胜，引导学生思考，从而激发学生对新技术、新结构的探索欲。课后也是实现立德树人、价值引领及知识传授的重要环节。教师可以鼓励感兴趣的学生加入自己的科研团队或学科竞赛小组，让学生通过体验实际的竞赛项目或者科研项目来加深对知识的理解和运用，实现知识的升华。在学生的一系列学习活动中，学生分析和解决实际工程问题的综合素养和能力在潜移默化地提高。

2 实习实践环节的科教协同

实习实践环节也是科教协同的主阵地。为使学生将课堂的理论知识及时消化吸收，并将理论知识与生产实际、实践相结合，我校车辆工程专业设置了大量的实习实践环节。例如，在《汽车发动机拆装》的实训环节中，除了让学生通过零部件的拆解和装配了解基本的结构外，更为重要的是将教师的科研项目与教学内容联系起来。比如从发动机的燃料出发，通过讨论和讲授，让学生认识到除了传统的汽油和柴油可作为汽车燃料外，还有生物燃料、天然气、石油气等等，将学生引入生物燃料发动机的燃烧特性、排放特性的相关科研项目中去。让学生认识到，不同燃料的雾化、燃烧特性存在较大差异，从而影响发动机的动力性、经济性和排放性。通过对发动机燃烧不同燃料排放特性的比较，让学生充分认识不同的燃料对CO、HC、NOX、颗粒物的排放的影响，理解不同的后处理技术对发动机尾气中几种常见有害物质排放量的影响。在活塞连杆组的拆装过程中，引导学生思考活塞的纵剖面、横剖面形状及其散热方式，再与发动机的振荡冷却方面的科研项目结合起来，让学生意识到要解决汽车工程的复杂问题，需从整体到局部、从整车到总成件、零部件设计等方面全面考虑可能存在的技术问题，并寻找解决方法，让学生了解科研项目要解决的关键问题、研究方法和途径。同样，在汽车驾驶实习环节中，可以将自动变速器、无人驾驶等方面的科研项目整理成教学内容，让学生在实践中了解新技术的发展趋势、学科前沿，让学生体会“技术引领世界，创新驱动未来”，除了能开阔视野外，还能培养学生的创新思维，提高综合实践能力。

课程设计是另一个实现科教协同的主战场。在机械设计、汽车设计的课程设计环节中，可以融入增材制造、汽车轻量化等方面的科研项目或者分别针对总成件、零部件如磁流变液减振器、主动悬架等方面的科研项目，这不仅有利于消除因为课程中过多的理论性知识可能引起学生的厌学情绪，而且还能与实际工程问题结合起来，显得比较“接地气”。在提交汽车零部件产品工程图纸前，可以导入汽车CAD/CAE方面的科研成果，让学生提前熟悉、了解常用的CAD/CAE软件在汽车行业中的应用场景，探索建模与有限元分析方法和过程，做到与行业接轨，提高学生的工程素养及就业竞争力。

3 学科竞赛中的科教协同

学科竞赛是推进科教协同，提高创新意识、工程素养、创新能力的重要环节。“以赛促学、以赛促练、以赛促改”是提高人才培养质量的重要举措。学校从政策、制度、机制等方面给予学科竞赛大量的支持，这为学科竞赛中的科教协同提供了良好的保障。大学生创新创业中心在激励机制、经费保障、人员调配等方面要做好顶层设计，指导教师在自己的科研项目中提炼可以与学科竞赛融合的方向，学生根据自己的兴趣、知识积累等选择竞赛方向。在学科竞赛的组织过程中，实现“导师制”，由指导教师组建人员梯队结构合理的竞赛团队，团队成员力求从大一到大四的全覆盖。团队成员实行“竞聘上岗”、优胜劣汰，通过良性的竞争淘汰一部分能力不强、热情不高、心思不专的成员。在竞赛项目方面，可以重点以与车辆工程专业联系比较紧密的全国大学生机械创新设计大赛、全国三维数字化创新设计大赛等赛事为突破口，逐渐形成以点带线、以线带面的良好局面。大学生方程式赛车赛事是车辆工程专业学科竞赛的“重头戏”，通过组建涵盖结构设计、制造工艺、汽车电子、程序设计、空气动力学、车辆系统动力学等科研方向的指导教师团队，为学生打造性能优良的赛车提供全方位的指导。学生在参与竞赛的过程中，能把指导教师在科研项目中的先进技术、方法等应用于赛车的设计、制造、加工、装配等环节中。学生在参与竞赛的过程也是提高动手能力、科研能力、理论与实践相结合的过程，更是提高创新意识、提高创新能力的过程。通过学科竞赛的历练和学习，学生的工程实践能力和工程素养得到系统、全面提升。指导教师在参与指导的过程也是同其他教师交流学习、实现学科交叉的机会，在此过程中更易碰撞出思想的火花，从而产生新的科研灵感，反哺教师的科研和教学。

4 毕业设计环节中的科教协同

毕业设计是课堂教学、学科竞赛的拓展和延伸，更能培养和体现学生创新意识、创新能力和创新设计，也是提升学生工程素养和综合能力的重要环节。毕业设计的选题、开题、中检、毕业论文撰写、毕业答辩等环节都是实现科教协同的关键节点。教师首先从科研方向中梳理科研课题或者从学科竞赛中挖掘继承性课题，学生结合课题信息与个人兴趣挑选课题，完成师生双选。从提交开题报告开始，在指导教师的帮助下完成课题调研、文献查阅，了解课题背景及主要工作，最后完成开题报告。在中检和论文撰写的过程中，指导教师要注意引导学生去大胆地探索未知，尝试采用不同于其他文献的研究方法、研究途径去解决科学问题。鼓励学生通过毕业设计的开展，积极申报专利、发表学术论文、申请软件著作权等。在毕业设计的过程中，学生的科研素养、科研能力得到显著提高，视野得到进一步开阔，能为学生今后进入硕士研究生阶段或者在工作岗位从事科研奠定良好的基础。

5 结语

人才强国战略是党和国家的一项艰巨、紧迫、重大的任务，而科教协同是培养创新型人才、高素质综合性人才的重要手段。各大高校是人才培养的主阵地，是培养人才的摇篮，应深刻总结过去成功或失败的经验教训，学习借鉴其他国内外高校成功的经验和方法，探索全程育人、科教协同的新模式，为社会培养高素质、高水平、高能力的复合型人才。