车辆工程专业面向创新能力培养的教改策略研究和实践

周韶泽 李娅娜

摘 要：针对车辆工程领域中本科学生创新能力提升的需求，本文提出了车辆工程专业面向创新能力培养的教改策略。该策略集中于创新意识的培育、目标导向的创新设计、跨学科的整合应用、实践与理论的结合和成果的保护与激励五个核心方面，涵盖了教学开始、进行与结束的全过程。实践结果证明，这些策略有效地提升了学生的创新思维和实践技能。本文的研究成果不仅为车辆工程及相近专业的创新能力培养提供了有价值的参考，同时也为教育模式创新提供了新的视角。

关键词：创新思维培养；目的导向；高等教育改革

在全球化加速和技术快速进步的当代，创新已成为推动社会进步和经济增长的关键力量。轨道车辆工程领域向智能化、绿色化和网络化技术发展，对工程技术人才的创新能力提出了更高的要求。在这样的背景下，探索和分析有效的教学方法，以培养车辆工程专业学生的创新能力，成为教育改革的重要议题。

党的二十大报告强调了教育、科技、人才在建设社会主义现代化国家中的基础性、战略性支撑作用，并指出高校需主动服务于国家战略需求和行业企业的需求。在此框架内，激发大学生的创新思维和培养其创新能力变得尤为重要［1］。

在大学教育的背景下，激发学生的创新思维和培养其创新能力是创新教育的核心。通过采用目标导向教育OBE（OutcomeBased Education）理念结合CDIO（ConceiveDesignImplementOperate）和LBL（LectureBased Learning）教学模式，吴红梅等人强化了教学内容的整合、在线课程平台的建设和课程设计的推进，旨在提升学生的理论知识、实践能力、知识应用能力和创新能力［2］。张铁成讨论了“创造性思维与创新方法”课程的混合教学改革与实践，重点是通过线上线下混合式教学活动，结合翻转课堂和现代信息技术，提高学生的创新精神和能力［3］。李刚讨论了新工科背景下车辆工程专业人才培养体系的研究与实践，强调了实践教学的重要性和校企合作的深化［4］。邹平研究了服装专业卓越人才培养的方法和实践，重点在于建立一个多维的培养模式，结合理论教学与实践活动，以及创新与创业训练［5］。李丹提出将劳动理论教育与实践结合，劳动教育与创新创业教育相结合，并通过师资和平台资源共享来促进学生职业能力提升和专业技能发展［6］。

尽管已有众多研究关注创新能力的培养，但如何将这些理论和方法有效地融入车辆工程专业的本科教育体系中，特别是在适应中国高等教育环境的情况下，仍然是一个值得深入探讨的问题。本研究提出的教学改革策略，包括覆盖教学全过程的面向创新能力培养的教改策略，目的是进一步培养本科学生的创新能力。通过实施这些教学方法，期望能够培养出既能适应未来社会发展需求，又具有高素质的创新型学术研究和工程技术人才。

1 存在问题分析

在探索车辆工程专业教育改革策略的过程中，目前面临多项挑战。这些挑战主要包括：

1.1 课程教学中缺乏创新能力培养

尽管专业课程旨在为学生提供广泛的理论与技术知识，当前的课程设置仍主要集中于传统的知识传授，而如何在课程教学中增强学生的创新能力则涉及很少。虽然在课外引进了创新与创业项目，但这些活动与课程之间的衔接不足，缺少统一的规划，导致学生难以充分使用课堂上的知识进行创新。

1.2 学生创新积极性不足

由于创新引导的不足、支持性学习环境缺乏、自我探索机会有限以及对创新成果认可与奖励的缺失，削弱了学生在创新方面的动力和满足感。教师在课堂上往往过于强调知识的传授，而忽视了对学生创新思维的培养。这使得学生在面对新的问题和挑战时，往往缺乏独立思考和解决问题的能力。由于课业负担重，学生往往没有足够的时间和空间进行自我探索和实践，在实际操作中缺乏经验，对创新的理解和应用能力有限。

1.3 学生独立思考和跨学科创新能力需提升

虽然学生通过参与研究项目和竞赛积累了实践经验，但在课程知识到实际应用的转化过程中，仍需在理解的深度与广度上获得更多支持。学生在理解课程知识时，往往只停留在表面层次，缺乏对知识背后的深层理解，他们在将课程知识应用到实际问题时，往往无法做出有效的判断和决策。另外学生局限于单一学科，缺乏跨学科的视野。这使得他们在面对复杂的实际问题时，往往无法进行有效的跨学科创新。

1.4 有限的教学时间内整合创新能力培养

在保障教学基本质量的同时充实学生的创新实践能力，需在紧凑的教学计划中加入创新内容，这对于遵循传统教学模式的教师而言是个难题，限制了学生创新思维和技能的拓展。

为了适应中国高等教育发展的需求，针对上述问题开展创新教育改革的研究显得尤为关键。教育改革研究应专注于引入更多的创新教学方法和实践活动，使学生在未来的职业和研究中能够更有效地面對挑战。

2 教学改革策略

面向创新能力培养的教学改革的重点在于基于掌握课程基础知识上，加入激发学生的创新思维的内容并提升其创新能力。对于轨道车辆工程专业而言，其未来发展将更加重视智能化、绿色化及环保，本文提出的教学改革策略覆盖课程的起始、进行与结束各阶段，围绕以下几个关键方面展开。

2.1 课程起始阶段

创新意识的培育：课程开始时，引入创新意识的培育。从课程开始就引导学生进行文献查阅和创新构思，详细讲解本课程的发展历程、现状及未来趋势，说明创新设计的迭代过程和知识产权保护的重要性。这一过程旨在全面启发学生理解创新的全过程，同时强调创新的价值所在。

2.2 课程进行阶段

课程进行阶段加入目的导向的创新设计、跨学科技术的整合应用和实践与理论的结合三方面内容。

目的导向的创新设计：依托车辆工程专业的特点，具体化创新概念。提出目标明确的创新设计课题，如自动驾驶列车、列车物联网系统等，鼓励学生基于所学知识进行自主探索和设计实施，以此培养自主创新能力。

跨学科技术的整合应用：推动跨学科技术的融合应用，鼓励学生结合工业互联网、人工智能与物联网等新兴技术，进行团队合作，创造创新的轨道车辆设计，提高学习动机，为其未来职业打下坚实基础。

实践与理论的结合：结合课程核心知识点，利用学校创新平台和讲解已有案例，拓宽学生的视野。通过实际案例分析和项目实践，加深学生对专业知识在实际创新和创业中的应用理解。

2.3 课程总结阶段

创新成果的保护与激励：为提升学生的创新积极性，建立支持性学习环境，包含创新成果的认可与奖励，依托学校创新创业平台，提供自我探索和实验机会。教育学生知识产权保护的重要性，并通过实践活动，体验从创新设计到发表学术论文和申请专利的全过程。这些策略不仅有助于提高学生的问题发现、归纳、解决及应用的综合创新能力，对于就业、考研和创业也具有实用价值，提升学生的成就感和满足感。

通过实施这些教学改革策略，培育具有创新意识和实践能力的轨道车辆工程专业人才，使其能够有效应用知识解决实际问题。

3 教学改革实施

结合了本文所提出的方法，以车辆工程“列车总线控制基础”课程为例进行实践，实施了两个学期的课程教学改革。在掌握本门课程知识基础上，通过增加一些具体的实施措施，在多个环节上关注提升学生的创新能力和实践技能的培养，如鼓励学生掌握查阅文献、创新立意、迭代创新设计以及知识产权保护的能力。将创新内容作为课后作业布置给学生，然后将该作业在课堂上讲解和讨论。作业评价作为该课程平时成绩的一部分。

3.1 创新意识与能力培养

在“列车总线控制基础”课程开始的绪论中，课程教学融入创新教育元素，鼓励学生掌握查阅文献和创新立意能力。在绪论完成后，布置学生完成一项与当前列车总线技术趋势相关的研究项目报告，如分析工业互联网、无线网络在轨道车辆列车总线中的应用可能性报告，由新技术激发学生好奇心，自主查找资料弥补基础知识缺陷。

3.2 目的导向的创新设计

在课程进行中，在重要章节完成后，比如列车总线现用网络技术和基本理论原理讲述完毕后，为了启发学生创新思维，进一步贴近轨道车辆专业的前沿发展，布置设计和实施基于实际问题的“微创新”课题。例如，提出“列车工业互联网控制系统设计”“无线列车网络控制设计”和“物联网高速列车网络监测”等启发项目，或学生自主拟定题目，这些项目鼓励学生以小组团队形式，讨论现有技术的局限和不足，利用新技术进行创新设计。此类项目使学生在深化对列车总线技术的理解的同时，学会如何将理论知识与新兴技术结合，以解决具体的工程问题。将创新内容以小型、高效的实践活动形式融入传统课程中。这些活动可以设计为课程的一部分，要求学生在掌握基础知识的同时，结合原有知识开展设计，并解决实际问题，从而激发其创新思维和提高问题解决能力。

同时，在实施这些项目时，还采用了翻转课堂的教学策略，激励学生利用课外时间，如通过互联网资源和学校创新平台的资源进行自学，包括阅读课程相关内容和专利申请材料与观看教学视频。这样，课堂时间便可更多地用于进行讨论、实验和项目开发等活动。通过这种教学模式，旨在充分利用课堂时间，促进学生的主动学习，加深理解，并在创新设计中实践所学知识。

3.3 跨学科技术融合应用与理论实践紧密结合

除了采用目的导向的创新设计，还积极鼓励学生运用信息技术、人工智能、物联网等前沿技术进行创新设计，学生可以获得更多的、多元的创新素材。学生被激励以课程学习为基础进行创新，并将这些创新应用于发表学术文章、参与创新创业项目和知识产权专利申请中。通过课内形成的创新想法，在学校的创新创业平臺开展实施，促使学生从多学科视角审视问题，提升他们解决复杂工程问题的能力。

3.4 创新成果保护与激励

在课程的结束阶段，课程改革除了着重于激发学生的创新灵感和热情外，还鼓励学生撰写学术论文和申请专利。以专利申请为例，为引导学生理解知识产权保护的重要性，通过实际操作让学生体验从创新设计到申请专利的全过程。例如，以小组形式撰写专利申请书作业，使学生能够参与、讨论并反思整个过程。表现突出的项目将有机会接入校级创新创业项目，并可能获得学校资金支持，帮助完成专利申请。

此外，创新成果的保护与激励不仅仅局限于知识产权申请，还包括参加创新创业项目，建立一个激励机制，认可和奖励学生的创新努力，为他们提供更多自主探索和实验的机会。通过这样的实践，学生不仅能够获得必要的理论知识，还能够在实际操作中学习如何将理论应用于实践。

4 教学改革成效评估

通过实施面向创新能力培养的教学策略于“列车总线控制基础”课程，取得了有效效果。由于在原有教学内容增添了创新内容，让课程更有活力，受到课程授课时间有限的影响很小。改革措施为学生提供了更多实践机会，有效激发了他们的创新热情，并促进了创新思维与实践能力的发展。通过连续两个学期实施教学改革，该课程的具体成效表现在以下几个方面。

4.1 课程创新培养成果

在本课程中，学生每个学期每班通过小组形式提交了16份该课程的发明专利申请书等创新项目作业。这些项目不仅成为评估学生综合能力的重要依据，也促进了学生之间的互动与合作。例如，学生提出的创新题目包括“无人驾驶列车总线设备”和“列车物联网无人售货机”等，这展示了学生将专业知识与新兴技术结合的能力。在这些专利作业中，成功转换了3项发明专利申请。学生不仅丰富了学习体验，也增强了实践能力和创新思维。

4.2 对学校创新创业项目的支持

本课程的实施是依托学校的“四位一體”培养体系。参与的学生积极申报创新创业项目，贡献于学校在国家级和省级创新创业教育项目的建设。在2022—2023学年，学校学生共参与了38项国家级、100项省级、104项市级与校级的科技创新竞赛，获得了81项国家级奖励和758项省级奖励。其中，直接由本课程启发的学生团队参与项目达到5项，展示了本课程在促进学校创新体系建设和提升学生创新能力方面的积极作用。

4.3 学生满意度

通过每学期车辆工程专业其中四个班级学生对课程进行评价和创新创业问卷调查，结果表明学生对本课程有较高的满意度。在过去两个学期中，学生对课程的评价平均分达到了98.97分（满分100分），创新创业教育的满意度在问卷调查中达到97.15分（满分100分），反映出学生认可课程的创新内容，课程的实用性为学生考研、就业和自主创业产生积极的影响。

结语

本研究在探索和实施面向创新能力培养的教改策略过程中，有效地提升了学生的创新思维和实践技能。这些改革举措不仅积极响应了国家对于创新型人才培养的要求，也为学校的创新体系发展提供了有效的方法。成效评估显示，这些改革措施有效不仅为学生提供了更多的创新素材，提升了学生创新积极性和参与科技创新竞赛的能力，还为学生的学习和职业发展提供了有效帮助，并提高了学生的满意度，从而为未来的教学改革和创新人才培养工作提供了有价值的经验和参考。

参考文献：

［1］于家根，李伟峰，高孝日，等.新工科背景下航海类专业本科毕业论文质量提升研究［J］.航海教育研究，2023，40（04）：7681.

［2］吴红梅，郭宇，张志华，等.OBE理念推动化工设备机械基础课程的改革实践［J］.化学教育（中英文），2021，42（20）：1620.

［3］张铁成，杜玉.“创造性思维与创新方法”课程混合教学改革与实践［J］.科技风，2023（35）：129131.

［4］李刚，郑利民，刘丛浩，等.新工科背景下车辆工程专业人才培养体系的研究与实践［J］.辽宁工业大学学报（社会科学版），2023，25（04）：9699.

［5］邹平.服装专业卓越人才培养的研究与实践［J］.辽宁丝绸，2023（03）：83+6.

［6］李丹，唐非，张志佳，等.大学生劳动教育与专业能力培养的融合发展研究［J］.现代职业教育，2022（44）：810.

基金项目：2022年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目：培养创新能力的工科课程教学方法研究（31110150）；2023年度大连交通大学本科教学质量与教育教学改革研究项目：以行业需求为导向激发“新工科”人才培养新动能——车辆工程专业改造升级探索

作者简介：周韶泽（1977— ），男，壮族，广西南宁人，博士，副教授，主要从事车辆工程创新教育和科研研究；李娅娜（1977— ），女，汉族，辽宁大连人，博士，教授，主要从事车辆工程教育和科研研究。