考虑思政与解决复杂车辆工程问题能力培养的核心课程案例设计*

盛精 陈鼎 王平 张炳荣 孙贵斌

厦门理工学院机械与汽车工程学院 福建厦门 361024

0 引言

在“中国制造2025”“一带一路”倡议背景下，承担国家使命的高校教育改革面临着重大机遇与挑战。工程教育专业认证，为高校工程教育的改革指明了方向[1]。工程教育认证标准有12条毕业要求，其中有8条明确地提出了对“解决复杂工程问题”的要求[2]。为此，解决复杂工程问题能力的培养成为各高校关注的焦点。

另外，在工程教育认证标准中有4项毕业要求涉及社会、健康、安全、法律、文化、社会责任感、职业道德和规范等。而这些毕业要求与“课程思政”的内涵是一致的。事实上，在培养学生的过程中，“要我学”在学生学习过程中仍是一个普遍现象。因此，让学生肩负社会责任，具备家国情怀和工匠精神等意识，促使学生转变到“我要学”格外重要。所以，课程思政建设也成为当下探究的一个热点问题。学生解决复杂工程问题能力和课程思政状况可从以下实例略见一斑。厦门理工学院车辆工程专业核心课程——客车制造工艺学期末考试有一道综合应用题（书本习题改编）[3]，要求：①标注出壳体3、齿轮轴4的轴向主要尺寸及极限偏差；②若壳体3上的主要尺寸不符合机械加工艺要求，试将其标注成符合工艺要求的设计尺寸（见图1）。尽管教师结合试题的知识点给学生进行了复习，并讲解了类同例题，但考试结果出乎意料，该题学生的平均得分只有20分。毫无疑问，这表明学生解决复杂工程问题的能力薄弱，课程思政收效甚微。

图1 传动装置及其部分零件图

学校车辆工程专业分别于2016年、2019年通过教育部工程教育专业认证和认证复评，且2019年获批国家一流专业建设点。但在培养学生具有解决复杂工程问题能力、课程思政方面亟须进一步加强建设。核心课程是培养学生解决复杂工程问题能力的重要抓手，而案例建设是核心课程的“硬件”建设内容；课程思政则是培养学生学术志向、科学精神与专业伦理意识，是课程建设不可或缺的“软件”。只有思政建设与课程建设相互融合，才能相得益彰。鉴于此，非常有必要开展相关课题的研究。

综上所述，考虑思政与解决复杂工程问题能力培养的核心课程案例设计这一课题的研究对车辆产品研发人才培养模式构建的理念、方法创新具有重要的理论意义，同时对指导车辆工程专业在规划毕业要求、构建车辆工程专业毕业要求与培养标准能力矩阵、设置理论教学与实践教学体系，以及完善管理制度和评价体系具有一定的指导作用，最终对车辆工程专业培养又红又专的应用型技术人才具有重要的实践意义。

1 课题建设思路

根据学校办学理念和定位，结合社会对具有解决复杂工程问题能力与社会责任感、工程职业道德和规范等的人才需求，以及工程教育认证标准，在分析车辆工程专业毕业要求与具体指标点（能力、素质和知识）的矩阵、规划课程群与核心课程的基础上，分析复杂车辆工程问题和思政元素与课程关联；通过文献调研法、调查法和个案研究法，探讨体现复杂工程问题与蕴含思政元素的案例构建；开展面向知识/能力/情感多目标融合下的案例在教学中的实证，研究考虑复杂车辆工程问题与课程思政的案例教学实效评价。具体研究思路见图2。

图2 课题研究思路

2 课题的建设措施

2.1 复杂车辆工程问题和思政元素与课程的关联

从培养目标出发，规划车辆工程专业毕业要求与培养标准能力矩阵，设计课程对应的指标点（指标点1：掌握汽车设计与制造等专业知识，用于描述汽车复杂系统或者过程以及建立相关数学模型，解决相关车辆工程问题。指标点2：能够客观评价车辆工程领域相关新产品、新技术、新工艺等的开发和应用对社会、健康、安全、法律以及文化的影响），拟定以下的课程目标：①能正确陈述客车产品的生产过程、工艺过程与制造方法等方面的术语或概念；②能够正确分析与计算定位误差，会表达工艺装备的作用、客车产品工艺规程设计的基本原则、过程，以及相关的标准、规范；③能够正确分析客车产品加工质量的成因和产品设计的工艺性，会建立工艺尺寸链与计算；④能独立设计结构简单的夹具、制定典型零件的工艺规程，逐步具备解决复杂车辆工程问题的能力；⑤能够客观评价客车制造对环境、社会、健康、安全、法律、文化的影响，具有科学精神与专业伦理意识，注重品德修养和人格养成，体现家国情怀与政治认同。为此，首先，根据课程目标罗列出与各课程目标关联的知识点，并按层次依次划分；其次，以知识点为线索，组织车辆工程问题、搜寻思政元素，分别形成相应的车辆工程问题与思政元素集合；建立知识点—车辆工程问题—思政元素的关联，见图3；最后，将诸多车辆工程问题经过加工、处理，凝练成至少涵盖复杂工程问题7个特征之一的复杂车辆工程问题[4]。

图3 知识点—车辆工程问题—思政元素关联

2.2 体现复杂工程问题与蕴含思政元素的案例构建

将基于工程教育认证的课程目标进一步解析、聚合，分别归类于知识、能力和情感三种目标[5]。知识目标主要指本课程要求学生熟悉、掌握、理解和了解的知识点；能力目标除了专业要求的解决复杂工程问题能力外，增加了企业对工程技术人员的能力要求；情感目标强调立德树人。借助于产学研合作平台与厂校联合培养机制，组成案例库开发人员。从实现知识目标出发，以具备复杂工程问题为导向，广开诸如专利、教科书习题，企业完成的经典实例，国家及各省区市相关的科技进步奖和发明奖，以及国家电视片《大国工匠》《大国重器》等有助于达成能力目标的实例源；同时，注重搜罗典型实例背后催人奋进、发人深省的人文事例，以建构蕴含思政元素的实例。基于包含知识、能力和情感目标的多形式、多类型实例，构建由多目标、多级复杂程度系数的案例研发机制，开发出从简单到复杂、蕴含复杂工程问题与思政元素的教学案例。以上述方式，不断探讨由实例“物理整合”，经过“化学融合”形成案例的方法。尤其要关注在车辆工程领域国家面临“卡脖子”难题所涉及的工程技术问题，为此，需要持续创建新案例，更好地达成课程目标。教学案例构建路径见图4。

图4 教学案例库构建路径

2.3 面向知识/能力/情感多目标融合下的案例在教学中的实证

客车制造工艺学的许多知识点是通过先修课程（包括基础课、专业基础课、专业课）逐渐展开。所以，需要把与案例中项目知识点关联的课程及其教学任务进行分解，见图5。如案例中关于夹具设计知识点——“定位误差分析与计算”关联课程及其教学任务是：机械制图课让学生学会工程表达语言，工程材料与机械制造基础课让学生掌握工程图中设计基准、工艺基准（工序基准、定位基准、测量基准和装配基准），互换性与技术测量课让学生理解尺寸、形位公差和误差，高等数学课要学生熟悉工程问题的建模方法与求解过程。然而，许多关联课程的教师分布在其他学院、系部和教研室，要完成各知识点教学任务的衔接，建立多任务、跨院（系）部的柔性教学团队是必要的。要提高案例的实证效果，全员性是要关注的问题之一。为此，首先，要规划核心课程——客车制造工艺案例实施的主讲教师和实施人（合作教师），以课程思政为契机，加强教师的责任感，激发学生的使命感，创建良好的教学氛围，增强人人（全校教职员工、学生）都是案例教学参与者的意识。其次，要注重案例教学的全过程。在筹划各个教学任务的教学时间节点后，在教学过程中主讲教师与合作教师定期交流、沟通，依次完成案例在各时期拟达成的阶段目标[6]。这样，在知识/能力/情感目标递进式达成的基础上，完成案例在教学中的实践。

图5 知识点与课程的关联

2.4 考虑复杂车辆工程问题与课程思政的案例教学实效评价

构建在校生和在岗工作的往届毕业生的案例教学评价体系，见图6。在校学生评价主体为任课教师、其他教师、企业特聘教师和学生；评价指标为课程目标、工艺知识应用能力达成情况；评价方法采用考试、考查或综合应用测试；评价周期选择某知识点的学习过程或阶段，以及课程结束为止。要注意的是，教学效果的评价一定与教学条件高度相关，也就是要关注教师和学生情况，采用的教学手段、教学方法，以及目前拥有的教学资源。而对于在岗工作的往届毕业生，评价主体是教师（包括其他高校教师）、企业工程技术人员与同行专家学者；评价指标是毕业生的工艺、工艺装备设计能力和其他综合能力/素质；评价方法采用层次分析法和模糊评价法；评价周期可定为随机或定期。同样，评价时也要考察毕业生的工作条件（指导工程师、培养手段和方法、企业资源）。在与毕业生所在企业开展科研合作的同时，也对毕业生进行跟踪调查，定期或不定期地获取案例在培养学生解决复杂工程问题与课程思政成效方面的评价信息。在上述评价结果的基础上，建立一个“教学－评价－持续改进”的闭环体系，以促进教学的持续改革，以期培养出一批批又红又专的车辆工程领域的应用人才。

图6 案例教学实效评价体系

3 课题实施情况

根据知识点，收集或开发实例，确定能力要求，融入思政元素，形成案例。图7为定位误差分析与计算实例。包括以下内容。①知识点：定位基准、工序基准（设计基准），基准位移误差、基准不重合误差与定位误差；②能力：会计算定位误差，逐渐能够独立设计夹具；③课程思政元素：实现由“制造大国”走向“制造强国”的责任感、文化自信、社会主义核心价值观、科学精神（定位误差产生原理）、专业伦理（定位误差极限规定）。图8为汽车产品设计的工艺性实例。包括以下内容。①知识点：零件机械加工工艺性，产品结构设计尺寸、尺寸标注的合理性；②能力：可以正确规划产品结构的设计尺寸，能够合理标注结构尺寸；③课程思政元素：家国情怀（民族复兴）、工匠精神，专业伦理（标准、法规）。图9为汽车产品结构的装配工艺性实例。包括以下内容。①知识点：装配尺寸链、工艺尺寸链，尺寸标注的合理性；②能力：会构建装配尺寸链和零件的工艺尺寸链，会分析尺寸标注的合理性且能正确标注；③课程思政元素：民族自信、科学精神（尺寸及偏差计算模型）、专业伦理（公差标准）。

图7 定位误差分析与计算实例

图8 汽车产品设计的工艺性实例

图9 汽车产品结构的装配工艺性实例

案例教学开展了近一学年，以选择题、填空题和简答题形式考查学生掌握基础知识的情况，结果统计得分率提升20%；以分析题、计算题形式考查学生应用知识能力，得分率提高了15%；以综合应用题形式考查学生综合运用知识能力，得分率提高了10%。学生的综合成绩（包括平时、测验成绩）提高表明课程知识目标达成有所提高。在后续课程——客车制造工艺课程设计的实践环节，学生完成工艺、夹具设计的质量略有提升，表明课程的能力目标达成度提高。另外，学生的出勤率、学习态度和主动学习的积极性都有所好转，考研的学生也有所增加，说明课程的情感目标达成度得到提升。

4 结束语

本课题是围绕学校车辆工程专业核心课程——客车制造工艺学展开的，总结如下。

1）复杂车辆工程问题和思政元素与课程关联分析。基于车辆工程专业培养目标，提出蕴含知识、能力和情感目标的课程目标，分析课程的知识点。从知识点出发，收集并初步整理工程问题集合、课程思政素材，经过分析、归纳和综合，处理成复杂车辆工程问题。建立复杂车辆工程问题、知识点与思政元素之间的关联。

2）蕴含复杂车辆工程问题与思政元素的案例开发。由企业工程师与高校教师联合组成案例开发组，多渠道、多方式收集与本课知识点相关的工程实例，经过解析、聚合加工，凝练出多级复杂程度的实例。针对课程思政素材，深入挖掘课程思政元素。将复杂车辆工程问题实例与思政元素有机融合，形成教学案例。

3）多目标融合的案例在教学中的应用验证。重视全员性，构建以主讲教师为主，由多知识点讲授的任课教师组成案例教学团队；注重全过程，以案例为载体，将教学案例各知识点分解后拓展至大一、大二学习阶段，由基础课、专业基础课教师完成案例的先导部分。目前，在主讲教师教学阶段，开展了实证研究。

4）研发的案例在教学实践中的成效评价。为了动态跟踪案例教学效果，把在校学生和往年毕业生分别作为短期、中长期考察主体。依据学生在不同的成长环境，规划了参与评估人员的组成、评价指标、评价方法和评价周期。近一学年的教学实践表明课程目标达成度有所提升。