新工科背景下车辆工程专业教学改革与实践——以西安科技大学车辆工程专业为例

党 蒙，张传伟，杨 芝，文建平，杨满芝

（西安科技大学机械工程学院，西安 710054）

0 引言

高等教育正在经历全面变革，在“普及化、多元化、国际化、终身化和信息化”的大趋势下，作为其中重要组成部分的工科也经历了诸多变革。“新工科”倡议从以技术应用为核心的“技术范式”，到以科学研究为核心的“科学范式”，再到以实践为核心的“工程范式”，“新工科”倡议为高校的教育改革探索提供了新视角和“中国方案”[1]。自2016 年提出“新工科”概念以来，教育部组织高校深入研讨，形成了“复旦共识”和“天大行动”。显然，新工科不是片面的反映，而是在新技术革命、新产业革命和新经济背景下，工程教育改革的关键战略选择，是一种新理念和新途径，是今后我国高校教育改革发展的新思维和新方式[2]。

车辆工程专业是国家重点建设的“新工科”专业之一[3]。近年来，我国汽车行业一直保持着高速、稳定的增长，尤其是在新能源汽车和智能网联汽车方面[4]。从出口数据看，我国新能源汽车正加速抢占市场，2022 年，我国汽车出口达到340 万辆，同比增长55%，首次超过德国成为全球第二大汽车出口国。其中新能源汽车出口112 万辆，同比增长190%，占汽车出口总量的33%。中国汽车企业在智能化电动化的新赛道上，实现了从跟随到引领的跨越。面对新能源汽车和智能网联汽车的快速发展，传统的车辆教学内容已经远远不能满足汽车行业的对于人才的需求，因此，车辆工程专业要积极应对时代和行业的发展，推陈出新，改革旧内容[5]。在“新工科”专业建设背景下，针对车辆工程专业在新能源汽车和智能网联汽车方面存在的教学、行业脱节的问题，结合现有专业和课程组的资源，积极推进车辆工程专业向新能源汽车方向课程改革是十分必要的[6]。

1 车辆工程专业教学现状

1.1 理论教学内容陈旧

传统的车辆课程，比如发动机原理、汽车构造、汽车液压与气压传动、车辆振动基础等，在学校车辆工程专业课程中的占比还是比较大的。随着新能源汽车和智能网联汽车的快速发展，传统的教学内容和新能源汽车行业关注的热点方向相去甚远。因为新能源汽车和传统车辆在动力驱动系统上完全不一样，新能源汽车的动力驱动系统是以电池、电机和控制器为主，有些新能源汽车已经采用了线控转向系统，驱动传动系统的较大差异将影响车辆工程专业的人才培养目标和课程体系。所以，在传统的理论教学内容中新增与新能源汽车内容，比如电机驱动控制、电池能源管理、线控底盘技术等是非常必要的。同时，如何平衡传统车辆课程与新能源汽车课程的占比，是车辆工程专业教学改革的关键因素[7]。

1.2 实践教学内容传统

目前，与理论课程相比，车辆工程课内实验课程的课时较低，以西安科技学校车辆工程专业为例，课内实验基本都是4-6 学时。车辆工程作为对实践能力要求较高的工科专业之一，目前实验课学时比例较低，不利于学生实践能力的培养。课程实验的类型主要包括认知实验和验证实验，实验教学内容以教师讲解实验内容和实验方法为主，学生在教师指导下的被动学习和操作，不利于学生动手实践能力和创新思维能力的培养。实验课的评价方式主要以实验报告的内容和学生的出勤情况为主，实验课程的评价方法比较简单。

同时，汽车仿真测试软件的学习也是车辆工程专业需要加强的实践环节，新能源汽车的发展产生了一些新的仿真计算软件，如Carsim、Cruise、Matlab 等，而新能源车企往往更看重学生的实践能力和汽车测试软件应用水平。因此，在完善新能源汽车课程时，必须增加新能源汽车相关的软件培训，提高学生的实践能力，培养新能源车企急需的专业人才。

1.3 实习基地建设不足

车辆工程专业生产实习基地是高校实践教育体系中非常重要的组成部分。由于高校专业实验室设备种类传统且单一，高校实验室建设周期比较长，实验室设备与行业趋势结合不够紧密，校内实验环节难以满足学生的课程实践目标，学生工程实践能力的培养迫切需要企业的合作。但由于各种主客观原因，相关的校外实践环节如认知认识、生产实习、毕设实习等大多只是参观，车辆工作相关的企业很少提供真正的动手实践环节，学生缺乏系统的工程实践培训。

2 新工科背景下车辆工程专业教学改革与实践

2.1 改进培养目标

西安科技大学“十三五”教育事业发展规划明确了学校的发展目标，车辆工程专业坚持走“产学研用结合，校企协同创新”之路，依托西部资源优势，培养适应国家及地方经济建设和行业发展需求，具备扎实的基础理论知识和车辆工程的专业知识，熟悉汽车的基本结构与原理、专业技能与研究方法，了解新能源汽车相关知识，具有较强的工程实践能力，培养在车辆工程领域从事整车及其零部件的设计、制造、试验、检测以及新能源汽车开发测试等工作，立足西部，面向全国、服务行业，服务地矿，服务地方经济建设的创新性应用型高级工程技术人才。

2.2 建立评价机制

车辆工程专业需要建立教学体系合理性评价机制，定期开展培养目标合理性评价。车辆工程专业可以开展针对毕业生、用人单位、行业企业专家、在校生等的内外部调研，了解培养目标与学校定位、社会需求、利益相关者的期望符合认同情况，并根据相关变化和建议修订培养目标。行业企业专家尤其是新能源车企可以持续参与培养目标评价及修订过程，保证评价和修订工作能够更好地反映行业的人才需求，使专业的人才培养工作更加符合行业企业的需求。

2.3 增加课程内容

我校的车辆工程专业课程包括学科基础课和专业课两类。学科基础课又分为工程基础课和专业基础课。该类课程设计的思路是强调车辆工程专业基础知识的宽口径，培养学生扎实的学科专业基础。专业课设置上保持了矿用车辆的特色，包括必修课和选修课。必修课的设置是为使学生能够保持专业特色，在矿山车辆和新能源汽车方面具有较深入的专门知识和技能的竞争优势；选修课侧重于行业前沿技术，目的在于拓宽学生在本专业的知识面。

新能源汽车与传统汽车在结构、设计、原理等方面存在较大差异。考虑到车辆工程课程与社会的脱节，除了开设必要的基础课程外，为适应汽车行业的快速发展，还需要适当增加新能源汽车课程。如：电动汽车概论、智能网联汽车技术、新能源汽车驱动原理与控制、新能源汽车电池管理技术与应用等为专业必修课。此外，还可开设新能源汽车振动主动控制理论与技术、新能源汽车仿真技术与应用、无人驾驶汽车模型预测控制等选修课。教学过程中可结合科研项目或者学科竞赛课题进行授课，合理安排理论和实践的内容和课时，与新课题、前沿技术和方法深度融合，充分体现“新工科”的交叉融合，注重学生解决复杂工程问题能力的培养，实现“新工科”的培养目标。

2.4 优化实践环节

实践教学环节贯穿专业培养的全过程，着眼于培养学生的实践动手能力。第二课堂将课外科技创新活动、学科竞赛、学术活动、社会实践、文体活动等纳入人才培养体系，使课内培养与课外培养相结合，全面提高学生的综合素质和能力，以加强学生实践能力和创新精神培养，以适应社会对人才的要求。在车辆工程专业新能源课程改革中，除理论课程外，还应安排与新能源汽车相关的实验课程和工程实践环节。安排专职实验教师对新能源汽车结构进行详细讲解，配备相关实验实训平台和实验设备进行实践，提高工程实践学生的能力，紧贴当今社会发展，加强对新能源汽车的认识新能源汽车的基本结构与设计。

在汽车仿真软件学习方面，可以增加与新能源运动控制相关的CarSim-Simulink 联合建模与仿真、无人自动驾驶系统PreScan 仿真、动力学仿真Carmaker等软件教学，在本科的不同阶段开设。同时，也可以利用西安科技大学秦风车队这个平台，鼓励车辆工程专业学生参加学科竞赛，比如：全国大学生“恩智浦杯”智能汽车竞赛，中国汽车工程学会巴哈大赛，全国大学生机械创新设计大赛、Honda 中国节能竞技大赛等，以赛教融合的方式，将汽车测试仿真软件应用到比赛作品中，在学科竞赛中提升仿真软件的应用水平。

2.5 促进产教融合

“新工科”要培养具有应用技能和技术技能的高素质人才。依托车辆工程领域校企合作单位和车辆工程实验室，传授车辆相关知识，使学生对车辆的构造和运行有更深刻的感性认识。理论教学与实践技能训练的有机结合，使学生更好地理解工程实际问题，提高学生的主动性和学习积极性，提高学生的综合专业技能，为以后的就业或读研打下基础。

结合“新工科”人才培养目标和教学评价机制，采用CDIO 学习理念指导动手学习环节的实施。以老师的科研项目为载体，以小组合作的方式进行学业讨论和科学研究。打造以学生为中心、以问题为导向的工科，注重理论知识的应用，带领学生从自主学习走向自主学习，从个体学习走向协作学习，从接受学习走向探究学习，充分体现“新工科”教学模式下的学生主体地位。通过这种教学形式，鼓励学生更好地将理论知识与实践相结合，学生将自己解决不了的问题带到课堂上，与老师充分交流和探讨，也可以结合专业兴趣，积极参与学生创新创业项目，进一步提高实践创新能力。

2.6 开设“智能车辆设计”微专业

微专业一般由多门相互关联的课程构成，聚焦于某一特定领域或专业技能，从而具备某一类核心素养或行业从业基础能力。简单来说，就是一个小而灵活的专业，是大学生在学习原有专业的基础上，根据自身的兴趣和职业发展需求，扩充跨学科知识和提升适应能力和竞争能力的途径之一。微专业是学校立足学科专业优势与特色，开设适应新技术、新产业、新业态、新模式发展需求的积极应对，是促进学科专业交叉融合和产学研协同发展的具体探索，是创新人才培养模式，满足学生多元化和个性化发展需求的有效路径，是学校深化教育教学改革、促进高质量发展的有效举措。

根据车辆工程专业的发展需求，我校开设“智能车辆设计”微专业，是集车辆工程、人工智能、计算机、电子控制和通信等多学科交叉融合的“新工科专业”。该专业主要立足于国家和地方战略发展需求，面向智能网联汽车、电子信息产业、人工智能等领域，以智能汽车产业及相关产业人才需求为导向，培养德、智、体、美、劳全面发展的，具有较强的创新意识和工程实践能力，具备良好的职业素养和社会责任感，掌握智能车辆工程领域相关的基础理论和专业知识，能够从事智能车辆工程领域相关设计、分析、测试、试验等工作的高素质人才。微专业教学内容主要有：智能车辆建模与仿真、智能车辆决策与控制、智能网联汽车概论、智能车辆环境感知、智能车辆决策与控制、智能车辆环境感知、智能车辆环境感知、智能车辆决策与控制、智能网联汽车概论。

3 结语

在国家大力发展新能源汽车和“新工科”专业建设的双重背景下，社会和行业对于车辆工程专业人才提出了更高的要求。针对地方高校车辆工程专业教学体系中与新能源汽车脱钩的问题，我校持续改进车辆工程专业关于新能源汽车课程培养方案，合理设置新能源汽车课程内容以及实践内容，并根据车辆工程专业的发展情况，开设“智能车辆设计”微专业，为社会和企业培养具有创新精神、实践能力与可持续竞争力的专业工程技术人才。