项目驱动与O2O融合构建车辆工程专业课程教学体系

李昊

[ 摘 要 ] 将项目式教学模式与线上线下教学模式相结合，按照整体性原则构建教师引导下学生自主获取知识的车辆工程专业课程教学体系，将课程项目的能力目标通过课堂教学、线上学习和实践教学三个阶段完成，并完成相应的评价体系设置，提升教学质量，增强教学效果。项目式教学与O2O教学模式的融合，为学生提供更多的实践学习课时，解决了课时不足的问题。同时，线上教学资源可以为实践教学提供非固定、动态和具有良好交互性的虚拟仿真资源，加强了学生对专业知识的掌握。

[ 关键词 ] 车辆工程；项目驱动；O2O；教学体系；融合

[ 中图分类号 ] G642.4 [ 文獻标识码 ] A [ 文章编号 ] 1005-4634（2018）04-0065-05

0 引言

汽车属于复杂的机电产品。汽车的设计和制造涉及机械电子、能源化工、信息科学等多个学科，具有鲜明的多学科交叉融合特点。《中国汽车工业发展年度报告（2016）》[ 1 ]指出中国在全球汽车制造业的市场份额已经达到了28%，并成为了世界汽车制造大国。国家信息中心分析并指出，汽车产业与相关产业就业关系的比例为1：7，也就是说汽车工业中每增加一个就业岗位，就会带动相关行业增加7个就业岗位，为汽车人才的培养提出了具体的需求。

随着汽车产业的高速发展，汽车技术也在飞速地变革。新能源汽车、电动汽车、智能汽车已由最初的概念设计逐步成为了现实。2016年，中国新能源汽车产销量已居世界第一位，特别是纯电动汽车的产销量分别达到41.7万辆和40.9万辆。汽车已经由最初单纯地依靠内燃机驱动，转向混合动力驱动或纯电力驱动形式。中国汽车工程学会2016年10月发布的《节能与新能源汽车技术路线图》[ 2 ]显示，我国新能源汽车在“十三五”期间，年增长率达到了90.5%。在汽车制造材料发展的方面，以塑代钢、轻型蜂窝材料、合金材料、3D打印等新材料新工艺成为了汽车制造材料发展的新趋势。随着德国“工业4.0”、中国制造2025和“互联网+”概念的提出，大数据、云计算和移动互联的迅速发展，汽车在智能化、网联化发展方面进展迅速，融合先进传感设备和控制执行设备的新型“车路感知智能网联汽车”成为新一代汽车。

以上汽车工业的发展趋势对车辆工程人才培养在模式和方法上提出了新要求，车辆工程领域人才的培养要符合这些趋势和变革。作为机械工程学科下属的二级学科，车辆工程专业要培养具备车辆工程领域设计理论、制造技能及应用能力的专门人才，是典型的工程型专业。中国工程教育认证协会最新推出的《工程认证标准（2017版）》，对车辆工程学生提出了12条毕业能力指标，这些能力指标需要通过课堂教学、讨论课、实验和实践教学来完成。认证标准特别强调了学生要在多学科背景下的团队中承担个体、团队以及负责人角色，同时还要求毕业生能够针对复杂工程问题设计解决方案。汽车工业的特点要求高校培养的车辆工程技术人才需具备多学科的视野和不断创新的能力。多学科交叉或跨学科开展科学研究以及协同创新的思想目前被越来越多的教育实践者所接受，多学科的交叉融合更加适合车辆工程专业人才的培养。

近些年，我国车辆工程专业教育一直致力于课程教学改革工作中，在课程教学中采用了项目驱动、以赛促学、双语教学等新的教学模式。但总体而言，车辆工程专业的教学还是以传统的先课堂教学后社会实践教学的单项教学模式为主。课程理论知识学习枯燥乏味时，对学生的吸引力会严重不足。因此，车辆工程专业课程教学方式与方法亟待改革。本文以燕山大学车辆工程专业为例，剖析在课程教学中存在的问题，尝试提出对现有课程教学进行改革的建议，对车辆工程专业课程教学体系改革进行有益的探索，为地方院校车辆工程专业课程教学提供借鉴和参考。

1 项目驱动的教学体系

1.1 培养目标分析

工程教育专业认证对毕业生应获得的知识与能力给出了12条标准，包括工程知识、问题分析、设计（开发）解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境与可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理和终身学习。根据毕业标准，燕山大学车辆工程专业的培养目标为：具备车辆工程学科基础理论、专业知识和基本技能，具有查找与阅读国内外科技文献，并能结合所学知识分析车辆工程领域复杂工程问题的能力，能够选择和使用先进分析和实验手段研究车辆工程领域复杂工程问题，能够独立设计复杂工程问题的解决方案，具有一定的创新意识，并能在设计中综合考虑责任、安全、环境、文化、经济等因素，具有人文社会科学素养、社会责任感、团队合作精神、沟通能力以及组织管理能力，能与时俱进自主学习，能够在车辆工程领域中，在汽车设计、制造、及试验等方面成为骨干力量的高级专门技术人才。毕业生毕业5年后，预期具备：（1）具备高尚的职业道德和科学素养；（2）能够系统地运用专业知识解决车辆工程领域的复杂问题；（3）能够具备终身学习的能力；（4）具有多学科背景下的团队工作能力；（5）具有一定的国际交流、合作和服务能力；（6）能够在车辆工程或相关领域中从事科学研究能力。

以上的培养目标是基于工程认证的标准来制定的。从整体上来看，培养体系更关注于学生解决问题的能力，特别是关注于解决“复杂工程问题的能力”。因此，研究要从“复杂工程问题”本身出发，来制定培养模式和培养方案。

1.2 车辆工程复杂问题的内涵

将《华盛顿协议》和《中国工程教育认证标准》所定义的“复杂工程问题”进行对照，如表1所示[ 3 ]。

由表1可见，《华盛顿协议》和《中国工程教育认证标准》所提出的复杂工程问题均涉及7个方面的内容。其中，第一个方面“知识”是必须具备的一个特征，并要同时具备第2～7个特征中的部分或全部内容。

以工程教育专业认证标准为基础制定的培养目标，其核心是围绕“解决车辆工程领域的复杂问题”[ 4，5 ]。车辆工程领域复杂问题是学生在毕业后从事车辆或运载工具设计、开发和制造过程中遇到的实际问题，这些问题均为“工程问题”，而非“技术问题”。也就是说，“问题”的特征并不是单一的技术复杂性，而是工程的复杂性。解决这些问题需要学生具备一定的工程能力，包含市场与竞争需求、社会因素、解决方案制定及技术开发，解决问题的过程更强调对已有技术在新方案中的复用。

按照上述对培养学生工程问题解决能力的要求，在车辆工程专业培养方案制定的过程中，学校单独依靠单一或多门的技术课程和专业知识是无法达成培养目标的，需要针对“复杂工程问题”专门设计相应的教学环节，而且在教学环节设计的过程中，既要满足工程问题所需的专业基础知识，还要有针对性地设计教学项目以满足解决工程问题过程中的各项能力需求。

1.3 项目式教学支撑能力

当前，车辆工程专业课程体系的设置更注重课内理论学习。学生由于实践不足，教学方式仍以传统的先课堂教学后实验实践为主。车辆工程专业课程体系中的实践教学环节总学时不足30%，依据车辆工程专业的培养目标和培养要求，當前的实践教学难以实现学生工程能力和实际解决问题的能力。自2013年始，随着OBE理念的引入和推广，各校车辆工程专业开始开展项目式教学，不断地加强学生实践能力的培养，但与毕业生的能力要求相对比，目前的项目驱动教学还需要进一步加强，这依然是车辆工程专业教学改革的重点。

根据解决“复杂工程问题”能力的要求，教学将“能力”划分为交流与合作能力、社会意识和专业知识运用能力，利用研讨式教学、课程项目（三级）、课程群项目（二级）和毕业设计（一级）来支撑这些能力，如图1所示。

图1所示的项目式教学，对于解决复杂问题能力的支撑贯穿整个学生培养的周期。这三个级别的项目属于递进的关系，对于能力的支撑是从简单的基本技能到动手能力再到实践创新能力，最后达到解决“复杂工程问题”的综合能力。研讨式教学或者开设讨论课的目的是引导学生关注复杂工程问题，激发兴趣发挥主观能动性。各级课程项目按照分组方式进行，提高学生的参与度和团队合作意识。

项目教学的考核和评价可采用多种手段。专业知识可以根据课程作业或者试卷考核完成；各级项目评价可以通过系统开发方案、研究报告完成；团队意识的评价可以采用项目设计方案展示及团队角色表现的形式。无论采用何种形式的评价手段，其重点在于考察学生在整个项目周期过程中的投入与能力提升的情况。必要时，针对综合性强的项目，企业工程师可作为评价专家，比如毕业设计一级项目的评价。

2 O2O模式驱动复杂工程问题

项目驱动的教学模式是完成解决复杂工程问题能力培养的有效模式之一。但是，在实际的操作过程中，工程案例的设置是一个难题。用于培养学生能力的工程案例中所涵盖的工程问题必须具备表1中的诸要素，而在实际的教学过程中，由于教师自身工程经历的限制往往达不到要求。这就需要教师寻找大量源于工程实践的工程案例资料，这些资料包含设计方案、实验数据和分析报告等。O2O（online to offline）这种线上线下混合教学模式为这一问题提供了很好的解决方案。2013年，MOOC大规模进入国内，以其大规模、在线和开放共享的理念成为当今教育的一种新模式[ 4 ]。在车辆工程专业领域，清华大学的《发动机原理》、吉林大学的《汽车构造》等课程已完成在线课程建设，并应用到实际教学中。互联网、云技术等先进的信息工具，为学生提供便捷的教学资源。O2O教学模式鼓励学生充分利用互联网教学平台和各类数据资源，获取解决复杂工程问题所需的数据、信息和文献。随着高等教育信息化程度的不断提高，利用互联网开展教学活动已成为了一种新趋势。

2.1 教学平台的构架

教学平台的顶层设计是课程目标分析，依据工程教育认证的相关能力指标建立课程教学目标。以项目教学为驱动，在各个教学环节设置不同的能力目标用以达成课程教学目标。教学环节分为3个部分：课堂教学（offline）、MOOC平台（online）、实践教学（offline），教学平台的整体构架如图2所示。

课程教学目标的分析及分解可以通过教学内容分析、教材分析、学生调查等方式进行。将分解后的目标分别布置到实践教学、线上资源教学平台和课堂教学中去。这个环节是整个课程教学体系的最顶层，准确的课程目标分析能够保证教学活动的高效实施，也可以为构建教学资源提供依据，合理的分析很大程度上决定了整体课程教学质量的高低。

2.2 教学环节设计

教学环节设计是整个教学体系的核心内容，也是教学活动的主体。本研究主要对上一环节细化分解后的教学目标进行实施。

1） 线上教学资源平台构建。线上教学平台主要以MOOC教学平台为核心，根据线上教学目标开展资源整合工作。在线上教学活动中，学生是教学活动的主体。教师可以通过在线平台发布教学资源，包括教学视频、作业、课程项目资料等内容。学生根据教师线上布置的内容进行自主学习，在线与交流、在线作业等。在线上教学活动中，学生是教学活动的主体，教师更多的作用是引导学生开展自主学习。目前，能够用于布置线上教学平台的软件和应用主要有雨课堂、蓝墨云班课、超星学习通等智慧教学工具，其布置简单，使用方便，无须专门的软件编程能力就可以轻松应用。线上平台的构架如图3所示。

2） 线下教学平台。线下教学平台主要包括课堂教学、实践（实验）教学两个部分。实践教学采用项目驱动的方式进行，通过构建课程三级项目完成相应的实践教学目标。课堂教学与线上教学相融合，面对面为学生梳理知识点，布置相关的作业任务。

影响课程教学吸引力的因素是多方面的，包括教学内容本身的特点、学生学习努力的程度、教师在课程教学过程中的综合表现等。鉴于此，学校一方面应做好课程教学体系的顶层设计，采用虚拟仿真演示、模拟真实情境等多种有吸引力的形式展现教学内容；另一方面应加强专业教学团队的建设，提高车辆工程专业教师的整体素养，培养一批德才兼备个性特点鲜明的专业教学骨干，在教学中注重发挥教师的个人魅力，增强课程对学生的吸引力。除此之外，教师在课程教学中可以引入智慧教学工具，让课堂“低头一族”主动抬头参与教学活动。

O2O教学模式是一种能够充分利用远程教学优势，共建和共享优秀课程资源，解决高校师资不足，方便学生开展自主学习的教学方法。在国外，将其描述为：采用“恰当”的技术手段，结合“良好”的学习个性，在“适合”的时空将“正确”的技能授予“适当”的人。采用这种方式构建的车辆工程专业教学模式，具有可操作性强、融合性好的特点。同时，随着互联网教育内容的富媒体化，学习者可利用自主时间进行学习。网络教学信息资源共享这种方式对教学活动产生的影响是革命性的，也是现代教学改革的必经之路。

3 完善课程评价体系

根据评价目的不同，课程评价分为诊断性评价、形成性评价和总结性评价。本研究结合多种评价模式，改革单一评价方式，形成更加客观的评价体系。评价过程包含在线平台学习过程中的作业成绩、在线测试成绩、在线讨论成绩；线下项目成绩、课堂讨论成绩和课堂表现成绩。评价结果用以评估学生在整个课程学习过程中的学习态度、学习效果和能力目标达成情况。通过改革教学评价方式，全面客观地对学生的学习效果做出评价。一方面，给教师提供真实的、学生掌握知识能力的信息，为教师更好地开展教學提供依据；另一方面，学生根据评价反馈意见能够更好地改进自己的学习，从而提高教学质量教师，具体实施方案如下。

1） 线上自主学习评价。利用现有的MOOC软件资源，结合学生线上资源的利用程度，如线上课程学习时间、线上交流讨论情况、线上作业完成情况、线上项目资料利用情况给出相应的评价等级。线上作业和测试一般以客观题为主，重点考察学生线上学习效果及学习的态度。

2） 线下学习评价。用以评价学生课程试卷考试情况、项目完成情况、实验完成情况。其中，试卷考试以主观题目为主，客观题一般不超过30%。重点评价学生对理论知识的掌握情况。项目评价重点评价学生查阅资料的分析能力、方案论证能力、团队沟通及表达能力。

4 实施情况及总结

在车辆工程专业的《创新训练》和《发动机原理》课程中，应用O2O融合教学模式，经过一轮课程的应用取得了初步的效果。学生通过线上学习，更为深入地掌握了专业理论知识，开拓了专业视野。在实践教学方面，学生可以充分利用互联网资源。课程项目的相关资料如虚拟实验课程等可以被更充分地共享，以增强网络资源对实践教学的支撑。

当前，社会对车辆工程专业毕业生的工程实践能力、自主学习能力与创新能力的要求日益提高。地方本科院校车辆工程专业应加大教学改革力度，在教学模式、课程评价体系等方面进行有益的探索，充分利用好线上、线下教学资源，培养更加适合时代发展要求的车辆工程技术人才。

参考文献

[ 1 ] 中国汽车工业协会.汽车工业蓝皮书：中国汽车工业发展年度报告（ 2016）[ M ].北京：社会科学文献出版社，2016：4.

[ 2 ] 节能与新能源汽车技术路线图战略咨询委员会，中国汽车工程学会.节能与新能源汽车技术路线图[ M ].北京：机械工业出版社，2016：12.

[ 3 ] 林健.如何理解和解决复杂工程问题——基于《华盛顿协议》的界定和要求[ J ].高等工程教育研究，2016（ 5）：17-38

[ 4 ] 杨丽，赵冬生.基于Moodle平台的混合学习研究[ J ].首都师范大学学报（ 自然科学版），2010（ 1）：6-13.

[ 5 ] 刘玮，夏基盛，严军，汤沛.车辆工程专业一体化教学模式改革与探索[ J ].教育教学论坛，2014（ 48）：95-97.

Abstract Combining the project-based teaching method with the online-offline teaching mode， according to the principle of integrity， a teaching system for vehicle engineering courses that teachers guide students to acquire knowledge independently is constructed. By means of the traditional classroom teaching， online learning and practical teaching， the ability of the course is achieved. The corresponding evaluation system is set up to improve the teaching quality and effectiveness. The project-based teaching method is fused with O2O teaching mode， students are provided with more practical learning classes. And the problem of insufficient class hours is solved. At the same time， online teaching resources can provide non-fixed， dynamic and interactive virtual simulation resources for practical teaching， and the comprehension of professional knowledge is promoted.

Keywords vehicle engineering； project-driven teaching method； O2O；teaching system； fuse