学科交叉、产教融合的车辆工程一流专业建设研究

刘志明 王斌杰 丁莉芬

［摘 要］ 作为首批国家级一流本科专业建设点，北京交通大学车辆工程专业通过学科交叉、产教融合构建了以车辆智能设计、智能制造、智能运维课程群为主线，以人工智能、大数据等前沿技术为支撑的人才培养体系，将现场问题、前沿理论、先进技术融入人才培养过程，打造了校企互补、产教融合的一流“双师型”教学团队，校内外结合、虚实结合，构建了由校内教学实验中心、科研平台、校外实践基地和面向全国的虚拟仿真中心组成的“四位一体”的一流实践平台。

［关键词］ 车辆工程；一流专业；学科交叉；产教融合

［基金项目］ 2020年度北京交通大学一流本科专业建设及专业综合改革项目“车辆工程国家级一流本科专业建设”

［作者简介］ 刘志明（1966—），男，江西南昌人，博士，北京交通大學机械与电子控制工程学院教授，博士生导师，主要从事结构疲劳可靠性研究；王斌杰（1979—），男，山西交城人，博士，北京交通大学机械与电子控制工程学院副教授，博士生导师，主要从事结构载荷谱研究；丁莉芬（1972—），女，湖北武汉人，博士，北京交通大学机械与电子控制工程学院副教授，硕士生导师，主要从事铁路货车结构设计和纵向动力学研究。

［中图分类号］ G640 ［文献标识码］ A［文章编号］ 1674-9324（2023）21-0013-04［收稿日期］ 2022-08-13

引言

截至2022年，高速铁路对百万以上人口城市的覆盖率超过了95%，高速动车组是当今世界高新技术的集成，是支撑“一带一路”建设和新型城镇化的核心装备。中国高速动车组产业通过自主创新、集成创新、引进消化吸收再创新，实现了由“中国制造”到“中国创造”的快速发展。习近平总书记指出，人是科技创新最关键的因素［1］。2016年，我国成为《华盛顿协议》正式成员，这是我国工程教育认证的一个重要里程碑［2］。新工科建设是我国主动适应和引领新经济发展，为应对21世纪工程教育挑战提供中国智慧、做出中国贡献的重要举措［3］。

北京交通大学车辆工程专业已有60多年的历史，依托国家级一流学科交通运输工程和部级重点学科车辆工程的硕士、博士学位点进行建设，先后获批国家级特色专业、北京市特色专业，是教育部首批卓越工程师计划专业、专业综合改革试点专业，2019年入选国家一流专业建设点。车辆工程专业以轨道交通车辆设计、制造和运用为主线，以高速列车和重载货车为特色，培养具有轨道交通大工程背景、掌握轨道交通系统理论和轨道车辆工程领域专业知识与关键技术、具备引领轨道交通科技发展潜质的工程技术人才。作为首批国家一流专业建设点，车辆工程专业重点建设了学科交叉的新工科人才一流培养课程体系、产教融合的新工科人才一流教学团队和虚实结合的新工科人才一流实践教学平台。

一、构建学科交叉、智能特色的课程体系

（一）车辆工程专业课程体系

车辆工程专业经过多年的建设，完全符合本科专业国家标准、“卓越工程师”1.0建设标准和工程教育专业认证标准，实现了教育部提出的保合格、上水平和追卓越的目标。基于OBE理念，以符合工程教育专业认证标准为原则，以全面提高人才培养水平和教育教学质量为宗旨，以全面提升学生综合素质与实践创新能力为核心，以全面开展专业综合改革为抓手，它形成了先进的教育教学理念，建设了车辆工程专业新工科人才培养体系和课程体系。针对智能高速动车组设计、制造和运维对复合型人才的需求，该专业强化学科交叉，跨学科设置课程。人文、数理、通用基础课程体现宽口径，机、电、控、材、信课程体现厚基础，车辆智能设计（机+电）、智能制造、智能运维体现强特色。课程还注重与智能列车相关的人工智能、大数据、物联网等前沿技术的融合。目前，车辆工程专业毕业生供不应求，平均就业率为98.6%，平均深造率为56.6%，并呈现逐年上升趋势，获国家和省部级科技竞赛奖励107项，车辆1601班获评“北京高校‘十佳示范班集体”。在上海软科教育信息咨询有限公司的2021年和2022年全国高校车辆工程专业排名中，本专业连续2年获评A，位列147个参评专业前茅。《大学生》杂志对专业建设情况进行了专门报道，专业负责人刘志明教授在中国科学技术协会主办的工程能力国际论坛上做了主旨报告，刘志明、李强教授在国家级媒体介绍了高铁科研和人才培养经验。

（二）加强一流课程教学资源建设

人才的培养离不开教材，教材是保障教育质量的基本要素和建设一流课程的重要支撑，高校教材建设是提高高等教育学科建设水平、科学研究绩效和人才培养质量的基础工程［4］。面对当下企业生产技术先进于学校教材、信息技术加速推动学科发展的现状，车辆工程专业围绕卓越工程师培养目标编写了系列精品教材和实验实践教程，编写出版的国内第一套高速动车组系列教材在国内产生了较大影响，2016年还出版了普通高等学校车辆工程专业卓越特色系列规划教材。上述教材在西南交通大学、中南大学、兰州交通大学、石家庄铁道大学、大连交通大学、华东交通大学、辽宁铁道职业技术学院等院校，以及中车青岛四方机车车辆股份有限公司、长春轨道客车股份有限公司、北京铁路局、哈尔滨铁路局、太原铁路局等也得到了广泛应用。

专业课程建设将与高速动车组相关的最新设计、制造理论与技术引入教学内容，对课程内容进行优化整合，加强信息技术与教学的深度融合。传统教育是以校园为物理空间，传授各类专业知识，培养专业技能和传递价值观，最终获得专业学位的学位教育；网络规划教育以MOOCs为典型代表，是具有大规模教学参与者、低门槛、突破时空界限等特征的在线教育。网络规划教育与传统规划教育在传播特征上并无本质区别，可理解为传统规划教育的网络版［5］。基于教育需求的上述变化，按照“金课”标准，专业全面推进车辆工程优质课程和轨道车辆特色系列MOOC课程建设，从专业主干课程入手，把课程思政建设作为落实立德树人根本任务的关键环节，引领带动全员、全过程、全方位育人。在教学中通过设立研究专题进一步推进研究型教学，使教学方法从单向知识传授为主向教师与学生互动的研究型教学模式转变，培养学生的设计思维、工程思维、批判性思维和数字化思维，提升学生的创新精神、创业意识和创新创业能力。

此外，运用现代信息技术实现教学质量的全流程管理，探索云实习教学模式，充分发挥现有先进信息工具的管理功能，引入雨课堂进行实习课程教学质量的整体监控，引入问卷星对学生课前和课后学习情况进行调研分析，引入腾讯会议作为课程沟通和交流的平台，通过录制视频、软件设计、编程练习等多种形式保证实习的教学效果。

二、建设校企互补、产学融合的高水平“双师型”教学团队

（一）构建车辆工程专业基层教学组织

根据车辆工程新工科人才培养体系，围绕轨道车辆智能设计（机械、电气）、智能制造和智能运维，构建车辆工程专业基层教学组织架构。其中，轨道车辆智能设计（机械）组课程体系包括轨道车辆强度、轨道车辆设计、轨道车辆设计综合实践、计算方法；轨道车辆智能设计（电气）组课程体系包括轨道车辆电力电子技术、轨道车辆传动与控制、轨道车辆传动与装备实践；轨道车辆智能制造组课程体系包括现代制造技术基础、轨道车辆制造、生产实习；轨道车辆智能运维组课程体系包括轨道车辆工程、轨道车辆装备与可靠性、轨道车辆牵引与制动、轨道车辆智能运维、热流体工程。

（二）高水平教学团队建设

培养新工科人才对教师也提出了相应的要求。教师要不断提高专业技术能力和设计创造能力，以适应新的人才培养需要，研究探索专兼职队伍组成、教师工程实践能力培养问题，建立健全教师教学科研工作中有关学术和应用方面的不同评价标准，吸引既具备理论知识又有实践经验的高层次专业人才担任教师，加快形成专兼结合的“双师型”师资结构，保证高层次应用型人才培养质量。研究确定了教师教学能力内涵，将高校课堂教学基本功内涵的理论研究拓展到实践环节，建立了基层教学组织，通过教学研讨、老教师传帮带、集体备课和重点研讨教学难点等方式，提高青年教师的教学能力。教师紧密依靠载运工具和工程国家重点学科的资源优势，将教师承担的科研项目研究成果融入课堂、教材、课程设计，实现课程设计案例源于生产需求、实验平台和系统源于科研成果转化、实验数据和场景来自工程现场实际，建设了支撑新工科卓越人才培养所需的专兼结合的教师队伍。校企互补、产学融合，以高水平学科带头人汇聚高层次教师队伍，增强校内教师工程背景，提高企业教师教学能力，形成高水平“双师型”教学团队；把课程思政建设作为落实立德树人根本任务的关键环节，引领带动全员、全过程、全方位育人；把现场问题、前沿理论、先进技术融入人才培养过程，实现对学生理论与工程实践教学全过程的指导。作为北京市优秀教学团队，团队获得各类教学成果奖10余项，获批科技部重点领域创新团队称号，10余人次获国务院政府津贴、首都劳动奖章、茅以升科学技术奖、中国土木工程詹天佑奖、火车头奖等国家级、省部级荣誉称号。

三、建设校内外结合、虚实结合的一流实践平台

（一）构建多维递进的人才培养实践体系

车辆工程专业实践教学体系建设如图1所示。它对实验教学、实习、课程设计、军训及社会调查、课外认证与竞赛、毕业设计、科学研究等各项实践教学环节进行统筹安排，设计和实施以培养工程素质、基本实践能力、综合设计能力、科研素养、创新能力为目标，体现“纵向分层次、横向多模块、必修与选修相结合、课内与课外相结合”，多维递进并四年不断线的课程。学生获国家和省部级竞赛奖励合计107项。

（二）建设“四位一体”新工科卓越人才培养一流实践平台

通過与行业企业共同制订培养方案，专业教学实现企业对人才培养的深层次参与，促进科研成果向教学资源转化，编写出基础理论与新技术结合的系列高水平教材，研制了技术领先的专业教学实验设备；校内外结合、虚实结合，构建了由校内教学实验中心、科研实验室、校外实践基地和虚拟仿真中心组成的“四位一体”新工科卓越人才培养一流实践平台。同时，建设了特色鲜明、内容丰富、具有推广价值的“动车组特色实验室”，以及由校内国家级教学实验平台、国家级科研实验室、校外实践基地和虚拟仿真中心组成的“四位一体”新工科卓越人才培养一流实践平台。“高速动车组检修工艺虚拟仿真实验”先后荣获国家级虚拟仿真项目和国家级一流本科课程虚拟仿真实验教学一流课程。截至目前，虚拟仿真项目累计项目访问量51 171条，其中，校内网站访问量2 537条、校外网站访问量48 634条。北京交通大学—青岛四方机车车辆股份有限公司基地先后获国家级工程实践教育中心、国家校外人才培养基地和第三届“全国工程专业学位研究生联合培养示范基地”。此外，建设了国家认证认可的北京交通大学结构强度检测实验室、教育部工程研究中心、铁路机车车辆特色专业及精品课程的网站，在同层次、同类型高校相关专业建设中取得建设成果。

结语

北京交通大学车辆工程专业具有鲜明的轨道交通特色，基于OBE理念和新工科建设要求，构建了“纵向分层次、横向多模块、必修与选修相融合、课内与课外相结合”多维递进的新工科人才培养体系，在一流专业、教学团队、实践平台、精品教材和优质课程建设上取得丰硕成果。该专业2016年接受了国际认证专家全程观摩的工程教育认证，获评首批国家级一流本科专业。团队先后获批国家虚拟教研室和科技部重点领域创新团队。获批国家级虚拟仿真项目、国家级校外人才培养实践基地和工程专业学位研究生联合培养基地，出版了国内首套中、英、俄文“一带一路”轨道交通系列教材；所有课程均开展了课程思政建设，建设了中国大学慕课平台唯一的轨道车辆系列课程，获批3门国家一流课程。

（课题组成员：刘志明、王斌杰、丁莉芬、宋雷鸣、金新灿、王文静、邹骅、杨广雪、李志强、杨智勇、王曦、杨超、殷怡、霍凯、宋志坤、陈羽、高波）

参考文献

［1］习近平在中科院第十七次院士大会、工程院第十二次院士大会上的讲话［EB/OL］.（2014-06-09）［2022-07-12］.http：//www.gov.cn/xinwen/2014-06/09/content_2697437.htm.

［2］李志义，赵卫兵.我国工程教育认证的最新进展［J］.高等工程教育研究，2021（5）：39-43.

［3］顧佩华.新工科与新范式：实践探索和思考［J］.高等工程教育研究，2020（4）：1-19.

［4］汪建华.新时代我国高校教材建设的原则与路径［J］.黑龙江高教研究，2020，38（8）：21-25.

［5］李翔，陈锦清，单峰，等.网络规划教育的特征及其未来发展趋势：基于全球规划教育慕课特征研究的启示［J］.城市发展研究，2021，28（10）：29-40.

Research on the Construction of First Class Vehicle Engineering Major by Interdisciplinary and Integration of Industry and Education

LIU Zhi-ming， WANG Bin-jie， DING Li-fen

（School of Mechanical， Electronic and Control Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， China）

Abstract： As one of the first batch of national first-class undergraduate major construction sites， the vehicle engineering major of Beijing Jiaotong University has built a talent training system based on intelligent design， intelligent manufacturing， intelligent operation and maintenance courses group and supported by frontier technologies such as artificial intelligence and big data through interdisciplinary and integration of industry and education; Integrating on-the-spot problems， cutting-edge theories and advanced technologies into the talent training process， a first-class teaching team of “double qualification” with complementary university and enterprises and integration of industry and education has been built; Combining inside and outside of the university and combining virtual and reality， a first-class “four in one” practice platform consisting of teaching experiment centers， scientific research platforms， out of school practice bases and national oriented virtual simulation centers has been built.

Key words： vehicle engineering; first-class major; interdisciplinary; integration of industry and education