新工科背景下車輛工程專業(yè)本科生學(xué)術(shù)創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索

胡宏宇 程銘 高振海

[摘 要] 在新工科教育背景下，車輛工程領(lǐng)域的人才培養(yǎng)模式正在由傳統(tǒng)的機械工程學(xué)科為基礎(chǔ)的教學(xué)模式向電氣電控、智能信息、能源材料等多元化學(xué)科交叉融合模式轉(zhuǎn)變，創(chuàng)新能力更是當(dāng)前人才培養(yǎng)的重要目標(biāo)。在當(dāng)下教學(xué)模式的快速革新轉(zhuǎn)變時期，結(jié)合一年的美國加州大學(xué)伯克利分校工程學(xué)院訪學(xué)經(jīng)歷，對當(dāng)前新工科模式的培養(yǎng)創(chuàng)新能力進行模式化討論與探索。

[關(guān)鍵詞] 新工科;車輛工程;本科生;創(chuàng)新能力;培養(yǎng)模式

[基金項目] 2019年吉林省教育廳高等教育教學(xué)改革研究項目“汽車智能駕駛虛擬仿真教學(xué)平臺開發(fā)”（2019XZD036）;2019年度吉林大學(xué)本科教學(xué)改革研究重點項目

[作者簡介] 胡宏宇（1982—），男，吉林長春人，副教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為智能駕駛與駕駛行為分析;程 銘（1995—），男，吉林松原人，吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院2018級車輛工程專業(yè)碩士研究生，研究方向為智能網(wǎng)聯(lián)汽車;高振海（1973—），男（滿族），吉林長春人，吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，院長（通信作者），研究方向為智能駕駛與駕駛行為分析。

[中圖分類號] G642 ? ?[文獻標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）39-0283-03 ? ?[收稿日期] 2020-03-22

一、前言

人才培養(yǎng)是當(dāng)下高校職能的根本所在，而本科教育更是大學(xué)教育體系中的核心環(huán)節(jié)，是教育的根本所在。當(dāng)代大學(xué)教育與傳統(tǒng)式的“課堂書本”教育不同，還需要多元素、多文化的全面培養(yǎng)綜合素質(zhì)人才。所以，當(dāng)代大學(xué)應(yīng)秉承文化傳承的同時進行科技創(chuàng)新與人才培養(yǎng)等重要使命。為了應(yīng)對我國新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，新工科的教育理念在高校工科教育中開始逐步推廣。新工科是新時代背景下國家為推進高等教育改革而做出的新戰(zhàn)略。新工科泛指依托新興信息產(chǎn)業(yè)、新能源、新材料等新興產(chǎn)業(yè)設(shè)立的專業(yè)，包括對傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級、優(yōu)化與再造[1]。新工科承載著新體系、教育教學(xué)的新質(zhì)量、人才培養(yǎng)的新模式、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、工程教育的新理念等使命，賦予了工科教育新內(nèi)涵[2]。新工科建設(shè)主要涵蓋途徑新、要求新與理念新三個方向，以達到培養(yǎng)創(chuàng)新型、多元化工程人才的要求，樹立塑造未來、應(yīng)對變化的新理念。隨著信息化與人工智能化的快速發(fā)展，汽車行業(yè)的大背景也由傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造逐步向智能信息化轉(zhuǎn)變。在此變革的大背景下，本科車輛工程的教育需求也正在向電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化等多學(xué)科交叉的復(fù)合型人才培養(yǎng)的方向轉(zhuǎn)變[3]。這就要求在本科生階段，學(xué)生的知識學(xué)術(shù)培養(yǎng)體系要由傳統(tǒng)機械工程為主的傳統(tǒng)工程學(xué)科人才培養(yǎng)，向電氣電控、智能信息、能源材料等領(lǐng)域多元化學(xué)科培養(yǎng)傾斜。其中，對學(xué)術(shù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)尤為重要。在當(dāng)今工業(yè)社會背景下，社會需求不再只是簡單的理論應(yīng)用，更多的需求是理論革新與實踐創(chuàng)新[4]。所以，學(xué)術(shù)創(chuàng)新應(yīng)是新工科背景下工科教育的一項重要培養(yǎng)環(huán)節(jié)。2019年作者有幸在美國加州大學(xué)伯克利分校（UCB）工程學(xué)院訪學(xué)一年，期間對于其本科生培養(yǎng)模式與方法，進行了親身經(jīng)歷與感悟。對我們的本科生專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)有一定的借鑒意義。加州大學(xué)伯克利的工程學(xué)院是世界頂級三大工程學(xué)院之一，不管是本科生還是研究生都能在此受到工程領(lǐng)域的最高等教育。該學(xué)院為學(xué)生提供了動態(tài)的跨學(xué)科實踐教育，開設(shè)了生物工程、土木與環(huán)境工程、電氣工程與計算機科學(xué)、工業(yè)工程與運籌、材料科學(xué)與工程、機械工業(yè)和核工程課程。學(xué)院不斷挑戰(zhàn)傳統(tǒng)思維，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力。師生并肩進行開創(chuàng)性的研究工作，突破并引領(lǐng)行業(yè)領(lǐng)域的多項重大技術(shù)變革。接下來，作者將結(jié)合訪學(xué)經(jīng)歷與個人體會，對新工科背景下的車輛工程專業(yè)培養(yǎng)模式的創(chuàng)新化的探索模式進行梳理探討。

二、完善新工科本科生專業(yè)課程體系

專業(yè)課程體系是本科教育的根本，國內(nèi)高校的本科教育課程體系多采用學(xué)科分類化模式，采用學(xué)分制的課程考核模式，課堂教育也采用傳統(tǒng)的教師直授模式。這種模式下的課程體系，更適合學(xué)生的理論教育培養(yǎng)，但對學(xué)生獨立思考創(chuàng)新能力的深度培養(yǎng)則有所不足[5]。借鑒UCB的計算機課程體系的幾個主要特點，對國內(nèi)本科專業(yè)課程體系模式的改革進行思考探索。UCB的計算機科學(xué)領(lǐng)域人才輩出，教育體系也獨樹一幟。對于課程體系的安排，有許多較之國內(nèi)更加完善的體系特點。首先，UCB的課程體系層次分明，重點突出以核心學(xué)科帶動拓展學(xué)科的特點。這種體系將課程分為lower division和upper division兩種，類似于國內(nèi)的專業(yè)必修課與選修課。不同的是，這些課程并不像國內(nèi)的必修課與選修課那樣的“平行授課”與“學(xué)分達標(biāo)”模式，而是一種“核心擴散”“以點帶面”的模式。在該課程體系中，大部分的課程都有一些先修課程，不同的課程會分為不同的重要程度，重要課程為基本理論的核心課程，每一門創(chuàng)新課程都需要一到兩門核心課程的先修作為支撐，很好地體現(xiàn)出以點帶面的層次系統(tǒng)。在我們的教學(xué)模式中，也可引用這種課程模式，即在重點核心學(xué)科下附屬適當(dāng)?shù)倪x修課程，這種“樹狀發(fā)展”的課程體系可以使學(xué)科類別更加明顯，也更好地規(guī)范了“領(lǐng)域化”的學(xué)科模式。另外，設(shè)置了超強精品課，由計算機，深度學(xué)習(xí)，強化學(xué)習(xí)領(lǐng)域的權(quán)威教授親自授課。UCB以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維為主，專業(yè)技能為輔，特別注重對學(xué)生思維模式的培養(yǎng)訓(xùn)練，課堂多以“探討式”的模式進行，讓學(xué)生融入課堂，展開思維，進行多角度，多層次的思維交流。UCB給了學(xué)生極大的自由，主要體現(xiàn)在兩點：一是必修課少，選修課多，二是讓學(xué)生自己開課。UCB對于本科生給出了一系列具體的指導(dǎo)措施與培養(yǎng)方法：首先，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣自行選擇研究領(lǐng)域與課程，閱讀學(xué)院研究頁面，查看該部門的區(qū)域、實驗室、中心和項目的完整列表。所以我們也應(yīng)該做到兩點：一是要開放足夠廣泛的選修課程供學(xué)生選擇，校園條件有限的話也可以利用網(wǎng)絡(luò)教育平臺共享課程;第二要做到真正給學(xué)生自主選擇的權(quán)力，提前做好課程的分類，讓學(xué)生有更加明確的選擇目標(biāo)。

三、增加本科生學(xué)術(shù)科研活動項目

科研活動最能體現(xiàn)本科教育的創(chuàng)新培養(yǎng)，在國內(nèi)，針對本科學(xué)生的科研活動還存在著很大的局限性，具體表現(xiàn)在形式單一，參與范圍較小。本科學(xué)生能夠直接參與的科研項目較少，團隊合作能力還較為薄弱[6]。而UCB為本科學(xué)生提供了很大的科研創(chuàng)新平臺。UCB實行本科研究見習(xí)計劃，該計劃旨在使本科生更深入地參與大學(xué)的研究生活，在每個學(xué)期開始時會開放申請。本科生可自主選擇感興趣的研究項目并直接參與其中，可以更多地接觸科研團隊的合作研究，接觸領(lǐng)域的尖端人才。在我們學(xué)院，也為本科生提供了很多創(chuàng)新平臺，很多科研團隊以及學(xué)生組織都設(shè)立了專門的本科科研部門，吸納優(yōu)秀的本科生參與到團隊科研項目中，這種本科學(xué)生“滲透式”的參與模式還在探索中，雖然普及程度還不高，但是已經(jīng)有了較好的初步效果，本科學(xué)生有了更多的平臺去進行科研學(xué)習(xí)。UCB還設(shè)立本科暑期工程研究項目，這是針對學(xué)生的假期生活而安排的自主選擇性項目，UCB計算機系每年夏天會邀請一群不同的本科生在教職員工和研究生的指導(dǎo)下進行為期9周的研究工作，相當(dāng)于一些國內(nèi)高校的暑期夏令營培養(yǎng)計劃，不同的是，UCB的學(xué)生在項目期間，需要以正式項目參與人的身份進行科研教學(xué)工作，從而更具備領(lǐng)域的專業(yè)性。這對于我們的培養(yǎng)模式也有一定的啟發(fā)，我們也可以針對本科學(xué)生專門設(shè)立一些假期科研項目，不一定局限于校內(nèi)，可以與其他高校和企業(yè)建立廣泛的合作關(guān)系，利用假期時間讓學(xué)生也可以參與到各個科研項目中，學(xué)生可以選擇參與到當(dāng)?shù)馗咝；蛳嚓P(guān)企業(yè)的研究培養(yǎng)中，并授予一定的培養(yǎng)學(xué)分及資格認定，這樣可以擴大學(xué)生科研參與的廣泛程度。

四、導(dǎo)師責(zé)任制，提早加入科研團隊，體會團隊合作

導(dǎo)師責(zé)任制在國內(nèi)的研究生培養(yǎng)中發(fā)揮著重大作用，其重點在于“導(dǎo)師貫全負責(zé)”“學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)”[7]。這種培養(yǎng)制度可以有效幫助學(xué)生明確科研目標(biāo)，做到有的放矢。在有導(dǎo)師帶領(lǐng)的科研團隊方面，UCB會盡早為學(xué)生安排參與，讓每個學(xué)生都有機會在本科期間親身參與科研建設(shè)，與導(dǎo)師直面交流。另外，UCB每周會有一次的學(xué)術(shù)報告會，在報告會上，教職工會展示他們的一些研究成果，同時借此機會來找到愿意參與該項目的學(xué)生。在新工科培養(yǎng)教育創(chuàng)新改革的模式下，我院將導(dǎo)師責(zé)任制作為本科教育培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，具體已經(jīng)落實到每一位在校本科生與教師團隊。本科生會與意向?qū)熯M行雙向選擇，加入導(dǎo)師的科研團隊，參與科研項目。學(xué)院定期也會舉辦“汽車大講堂”主題講座，邀請校內(nèi)或?qū)I(yè)領(lǐng)域知名專家前來匯報最新研究進展。目前國內(nèi)本科生基數(shù)很大，包括學(xué)生本身在內(nèi)，可能很難在本科階段就樹立起對“科研”這一概念的理解，在臨近畢業(yè)時會對科研深造這條路感到迷茫。而本科學(xué)生通過導(dǎo)師責(zé)任制度，若能提早參與到自己所在專業(yè)領(lǐng)域的科研活動，去接觸真實的科學(xué)研究，可能會盡早地確立科研態(tài)度，參與科研項目，體會科研的團隊成員合作，形成未來規(guī)劃，減少不必要的職業(yè)彎路。

五、定期進行學(xué)術(shù)海報論壇，展示研究成果

UCB經(jīng)常會有本科生研究海報論壇，本科生通過參加這個會議就可以了解到自己的同學(xué)正在參與的研究項目，從而加入某個項目中。這給學(xué)生提供了一個更為直觀了解項目情況的平臺，也增加了校園內(nèi)學(xué)術(shù)科研氛圍的活躍性。大部分的國外高?；旧厦啃瞧诙紩行⌒偷膱F體討論活動，完全由學(xué)生自發(fā)組織，不同專業(yè)、不同領(lǐng)域的學(xué)生都可以參與進來，對各自領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀以及所遇難題進行分享表達，也許跨學(xué)科的交流不會解決較深的專業(yè)問題，但不同領(lǐng)域的學(xué)者對待問題都有著不同的理解方式，通過思維的交流，也許會迸發(fā)出新的活躍思維。在國內(nèi)，學(xué)術(shù)海報展示多見于專業(yè)的學(xué)術(shù)交流會議，而在校園內(nèi)直接舉辦團隊性的學(xué)術(shù)海報匯報還不多見。我們可以參考UCB的活動模式，根據(jù)本校研究生科研情況分科研團隊或小組來舉辦海報展示匯報活動，也可以舉辦相應(yīng)的校園科技節(jié)活動，可以展示本團隊的實物成果或模擬展示，增加科研趣味環(huán)節(jié)。其次，也可利用當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)平臺，普及各團隊的研究項目及成果，以此加強團隊間的合作交流，普及校園“網(wǎng)絡(luò)化”科技交流。目前，一些高校也組織舉辦海報制作大賽，組織每個科研團隊進行海報的制作以及匯報，再由專家進行給分評定，而且這些活動多由本科生參加。這些小規(guī)模的科研展示活動，可以讓更多的本科生在早期就培養(yǎng)形成科研觀念，樹立學(xué)術(shù)創(chuàng)新思維，這也對開發(fā)學(xué)生科研能力具有一定的促進作用。

六、增強線下線上的國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流活動

國內(nèi)外的教育體系與模式存在著很大的差異，學(xué)術(shù)培養(yǎng)模式也各有不同。因此，在本科教育階段，為本科生提供一定的國外學(xué)術(shù)交流是必要的。高?？稍谀芰Ψ秶畠?nèi)，盡可能的為學(xué)生創(chuàng)造海外交流的機會，讓學(xué)生能夠接觸到專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的國際人才，為他們提供更多的交流機會，這是開拓創(chuàng)新思維最為有效的方法。在我校的交流培養(yǎng)規(guī)劃中，學(xué)校和學(xué)院，每年都會形成本科生學(xué)術(shù)交流經(jīng)費計劃，提供本科生在汽車專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)年會進行論文宣讀與學(xué)術(shù)交流，同時也在寒暑假為學(xué)生提供國外高等學(xué)府的短期聯(lián)合學(xué)術(shù)提升計劃，利用假期時間為學(xué)生提供短期的國外交流活動，給更多的學(xué)生接觸國外教育培養(yǎng)模式的機會。當(dāng)下全球社會已經(jīng)進入了互聯(lián)網(wǎng)+的時代。國內(nèi)高校之間也應(yīng)該利用此優(yōu)勢，加強與國外知名院校的合作交流，可采取“云端課程”“遠程分享”等網(wǎng)絡(luò)活動，讓更多國內(nèi)的本科生可以提前接觸到國外的課堂模式。此外，線上的云端互動也可以為學(xué)生提供同國外專家“面對面”交流的機會。這樣，將國外的部分實時教學(xué)模式加入到國內(nèi)高校本科培養(yǎng)的教學(xué)環(huán)節(jié)中，可以很大范圍地拓展本科生的專業(yè)認知領(lǐng)域。

七、總結(jié)

新工科模式下的車輛工程本科教育應(yīng)該尤其重視對學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。具體應(yīng)該體現(xiàn)在學(xué)生的思維創(chuàng)新與學(xué)術(shù)創(chuàng)新，理論教學(xué)不應(yīng)只局限于課堂教育，多元培養(yǎng)，學(xué)科交叉化是現(xiàn)下有效的教學(xué)培養(yǎng)模式。應(yīng)該給學(xué)生更多自主選擇的機會，包括對課程、以及科研方向的選擇。每個學(xué)生都有著獨立思考的能力，在對自己的興趣點還沒有很好把握的情況下，學(xué)校理應(yīng)為學(xué)生提供更多選擇的機會，學(xué)生才能更容易找到最適合自己的科研方向。加強本科生對于科研項目的參與程度。盡早地為本科生提供接觸科研的機會，包括專業(yè)的學(xué)術(shù)講座，導(dǎo)師責(zé)任制，設(shè)立假期研究項目，提供國外交流機會等等。

參考文獻

[1]馬靜.探索新工科背景下的應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)模式[J].中國管理信息化，2020（3）：214-215.

[2]徐敦輝.學(xué)科交叉視域下新工科人才培養(yǎng)研究[D].南京郵電大學(xué)，2019.

[3]張萬枝，張則棟，白文靜，等.新工科背景下車輛工程本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案探究[J].汽車實用技術(shù)，2020（1）：204-206.

[4]姚嘉，盧偉，匡兵，等.車輛工程專業(yè)教學(xué)改革面臨的問題與思考[J].中國管理信息化，2020（5）：206-208.

[5]林健.新工科專業(yè)課程體系改革和課程建設(shè)[J].高等工程教育研究，2020（1）：1-13+24.

[6]張瑤，曹建新，莊永亮，張靜.淺析新時期高校本科科研育人[J].大眾文藝，2020（1）：242-243.

[7]徐娜，祝偉.建立以科學(xué)研究為主導(dǎo)的導(dǎo)師責(zé)任制的幾點思考[J].太原師范學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2010，（6）：142-143.