新工科背景下基于學(xué)科競(jìng)賽的車輛工程專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)研究

唐山學(xué)院 高 欣，涂朝輝，孟凡環(huán)，張聚濤，張衛(wèi)國

實(shí)踐教學(xué)作為車輛工程專業(yè)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，在新工科背景下，應(yīng)以將學(xué)生培養(yǎng)成為具有創(chuàng)造性思維的復(fù)合型人才和善于解決復(fù)雜工程問題為目標(biāo)，滿足企業(yè)對(duì)人才需求，縮短企業(yè)培養(yǎng)時(shí)間。傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式必須進(jìn)行教學(xué)改革，本文探討了以中國大學(xué)生巴哈大賽（BSC）為依托，通過學(xué)生團(tuán)體參加學(xué)科競(jìng)賽的全過程實(shí)現(xiàn)專業(yè)實(shí)踐能力的培養(yǎng)方法，實(shí)施學(xué)科競(jìng)賽項(xiàng)目化管理與運(yùn)行，全方位關(guān)注和重視學(xué)科競(jìng)賽的參與，探索學(xué)科競(jìng)賽融入學(xué)生培養(yǎng)的方式方法，可以更全面地培養(yǎng)學(xué)生的綜合工程素質(zhì)，體現(xiàn)應(yīng)用型本科專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。

1 引言

新工科（Emerging Engineering Education）是為適應(yīng)國際競(jìng)爭(zhēng)的新形勢(shì)，滿足國家發(fā)展戰(zhàn)略的新需求，在工程教育領(lǐng)域中提出的一個(gè)新概念。其內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對(duì)變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才，具有戰(zhàn)略性、創(chuàng)新型、系統(tǒng)化、開放式的特征。新工科關(guān)注學(xué)生的綜合素質(zhì)，強(qiáng)調(diào)專業(yè)學(xué)科的交叉融合，強(qiáng)調(diào)專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新創(chuàng)造，面對(duì)新工科的要求，傳統(tǒng)的教學(xué)模式必須進(jìn)行調(diào)整和改革。

車輛工程專業(yè)以汽車為研究對(duì)象，汽車的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)用等涉及材料、機(jī)械、電子等多學(xué)科知識(shí)，而且，新技術(shù)也不斷參與汽車性能的提升，其專業(yè)內(nèi)涵不斷豐富。從新工科的視角剖析，車輛工程專業(yè)教育承載了我國汽車工業(yè)的未來；其知識(shí)結(jié)構(gòu)涉及力學(xué)、機(jī)械、材料、電氣、電子、試驗(yàn)、運(yùn)用等多領(lǐng)域內(nèi)容；其工程實(shí)踐以整車綜合性能為目標(biāo)，要求學(xué)生從多領(lǐng)域、多角度、多方面融合所學(xué)，服務(wù)于車輛性能。另外，專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)去向主要為汽車行業(yè)企業(yè)，企業(yè)則更加重視工程實(shí)踐能力水平，解決實(shí)際工程問題的能力。

工程實(shí)踐是車輛工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用并拓展專業(yè)知識(shí)，形成綜合能力，培養(yǎng)國際化視野的重要環(huán)節(jié)之一。在“理論→實(shí)踐→再理論→再實(shí)踐”的循環(huán)過程中，實(shí)踐能引領(lǐng)、催化、促進(jìn)學(xué)習(xí)行為的達(dá)成。而在諸多實(shí)踐環(huán)節(jié)中，基于學(xué)科競(jìng)賽的專業(yè)實(shí)踐因其實(shí)踐目標(biāo)性強(qiáng)、團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)與協(xié)作明顯，符合大學(xué)生對(duì)競(jìng)技挑戰(zhàn)的性格特點(diǎn)等，競(jìng)賽學(xué)生參與度高，培養(yǎng)效果明顯。

BSC是車輛工程專業(yè)的典型三大學(xué)科競(jìng)賽之一，本文結(jié)合唐山學(xué)院車輛工程專業(yè)學(xué)生參加BSC大賽的經(jīng)驗(yàn)，試圖探索學(xué)科競(jìng)賽貫穿于專業(yè)培養(yǎng)過程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以利于車輛工程專業(yè)教育更加符合新工科對(duì)工程教育的需求。

2 基于學(xué)科競(jìng)賽的工程實(shí)踐與新工科內(nèi)涵的關(guān)系

2015年BSC大賽被中國汽車工程學(xué)會(huì)引入國內(nèi)，基本覆蓋國內(nèi)有車輛工程專業(yè)院校，并有國外車隊(duì)參加中國區(qū)競(jìng)賽，也有國內(nèi)車隊(duì)參加美國、日本等區(qū)域競(jìng)賽，各學(xué)校車隊(duì)能進(jìn)行國際范圍的造車經(jīng)驗(yàn)分享、學(xué)術(shù)交流、工程經(jīng)驗(yàn)交流等。

（1）補(bǔ)充傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)與新工科需求的差距。車輛工程專業(yè)的傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)包括認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、工程實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，此類實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)主要是強(qiáng)化課堂理論知識(shí)或驗(yàn)證課堂理論知識(shí)，是一種標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)踐教學(xué)過程，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情與參與度不高。

BSC競(jìng)賽為年度賽，參賽學(xué)校建設(shè)并管理車隊(duì)，車隊(duì)需要在每年設(shè)計(jì)制造賽車，在場(chǎng)地競(jìng)技中也需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成，車隊(duì)規(guī)模在30人左右，賽事規(guī)模大，參與學(xué)生人數(shù)多，時(shí)間長(zhǎng)。車隊(duì)成員涵蓋專業(yè)各年級(jí)學(xué)生，學(xué)生在課下業(yè)余時(shí)間進(jìn)行專業(yè)實(shí)踐與學(xué)習(xí)，車隊(duì)與造車的典型工程為主線培養(yǎng)個(gè)人的工程系統(tǒng)觀念、溝通與合作的意識(shí)、不拘一格的創(chuàng)造力等。同時(shí)，造車（參賽）過程是創(chuàng)新的過程，相關(guān)工程環(huán)節(jié)不確定、不預(yù)設(shè)，學(xué)生需要靈活運(yùn)用自己掌握的理論知識(shí)、發(fā)現(xiàn)新問題、解決實(shí)際工程問題。過程即學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐的過程，在此過程中完成學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)，此過程是課堂教學(xué)和課內(nèi)實(shí)踐的有益補(bǔ)充。

（2）競(jìng)賽培養(yǎng)過程和要素突出專業(yè)工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。造車過程為典型的車輛工程專業(yè)實(shí)踐，在研究之初，需要對(duì)國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)行總結(jié)，得出合理的實(shí)踐研究方案，而傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式將學(xué)生的視野束縛在了某一具體的思維模式下。傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式培養(yǎng)的是標(biāo)準(zhǔn)化的工程設(shè)計(jì)人員，這類人員在面對(duì)老問題時(shí)，解決起來輕車熟路，而面對(duì)新問題時(shí)卻無從下手。因此，這種實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)出來的是合格的匠人，而非創(chuàng)造型工匠。工匠需要?jiǎng)?chuàng)造性思維，而創(chuàng)造性思維是一種非標(biāo)準(zhǔn)化的解決問題的能力，是建立在對(duì)大量已有知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上思考而形成，并非閉門造車，而是源于更廣闊的視野。

BSC競(jìng)賽要求競(jìng)賽方案和技術(shù)路線都要有自己的獨(dú)創(chuàng)性和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。競(jìng)賽督促著師生共同完成創(chuàng)新的思維，督促著師生從問題出發(fā)而不拘泥于某一個(gè)專業(yè)領(lǐng)域和課程，督促著師生用更優(yōu)的方式去解決實(shí)際問題，而這些問題一定是具有挑戰(zhàn)性的新問題。在這種學(xué)科競(jìng)賽的導(dǎo)學(xué)和助學(xué)過程中，學(xué)生全方位的學(xué)習(xí)、創(chuàng)新、實(shí)踐、反思等，基于學(xué)科競(jìng)賽的教學(xué)活動(dòng)是新工科背景下重要的培養(yǎng)載體與手段。

3 基于BSC學(xué)科競(jìng)賽的實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)

BSC大賽以學(xué)生為主體，以造車、車隊(duì)運(yùn)行管理、場(chǎng)地競(jìng)技為主要內(nèi)容，目前為國際賽事?！霸燔嚒笔且粋€(gè)復(fù)雜的工程實(shí)踐活動(dòng)，在車輛的調(diào)研、設(shè)計(jì)、制造、裝配和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中，不但要求學(xué)生對(duì)車輛工程專業(yè)所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)，如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、汽車構(gòu)造、汽車電氣、工程制圖、測(cè)量技術(shù)、工程材料、人體工學(xué)、設(shè)計(jì)美學(xué)等學(xué)科進(jìn)行交叉融合，用所學(xué)理論指導(dǎo)實(shí)踐。車隊(duì)運(yùn)行又涉及管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)金融、媒體宣傳等學(xué)科知識(shí)的支持。在備賽過程中會(huì)遇到各種新問題，學(xué)生要學(xué)會(huì)查閱資料，探索解決方案?？陀^上拓展了學(xué)生的視野，服務(wù)于學(xué)生創(chuàng)造性思維的養(yǎng)成。因此，整個(gè)造車過程不僅是學(xué)生理論應(yīng)用實(shí)踐的過程，還是學(xué)生創(chuàng)新的過程。此外，車隊(duì)的運(yùn)營管理和場(chǎng)地競(jìng)技，也強(qiáng)化了學(xué)生的溝通合作意識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)生勇于擔(dān)當(dāng)?shù)呢?zé)任感。

唐山學(xué)院交通與車輛工程系成立包含60名學(xué)生和9名指導(dǎo)教師的巴哈賽車團(tuán)隊(duì)，連續(xù)兩年參加了巴哈大賽，參賽學(xué)生表現(xiàn)出了濃厚的興趣，車隊(duì)利用學(xué)生的業(yè)余時(shí)間進(jìn)行了大量的學(xué)習(xí)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，車隊(duì)成員專業(yè)能力成長(zhǎng)明顯。在參賽過程中，指導(dǎo)教師本著“問題為導(dǎo)向，教師為指導(dǎo)，學(xué)生為主體”的原則對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，BSC作為一個(gè)競(jìng)賽平臺(tái)，同時(shí)也是一個(gè)學(xué)生培養(yǎng)其工程實(shí)踐能力的載體，車隊(duì)模擬企業(yè)工程項(xiàng)目化運(yùn)作，競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)為項(xiàng)目交付檢驗(yàn)成果，也用于檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果。在整個(gè)參賽過程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)和實(shí)踐的主體，教師指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。

（1）項(xiàng)目方案論證能力培養(yǎng)。賽車技術(shù)方案設(shè)計(jì)為學(xué)生檢索和整理研究文獻(xiàn)等資料，并以組為單位提出多種設(shè)計(jì)方案，集體進(jìn)行項(xiàng)目方案的論證和討論。指導(dǎo)教師組織參與集中討論，對(duì)車輛的設(shè)計(jì)目標(biāo)、對(duì)標(biāo)車輛、技術(shù)路線等明確。方案中體現(xiàn)汽車相關(guān)重要性能的設(shè)計(jì)要求，如安全性、動(dòng)力性、越野性和經(jīng)濟(jì)性等。要求學(xué)生用數(shù)據(jù)和方案做論證支撐，如通過理論計(jì)算、建模仿真等手段進(jìn)行分析，得出最優(yōu)方案。這個(gè)過程中大量?jī)?nèi)容需要學(xué)生完成自學(xué)，小組學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)等為主要學(xué)習(xí)形式，教師則總體控制項(xiàng)目技術(shù)方向，指導(dǎo)解決學(xué)生提出的相關(guān)技術(shù)問題。

（2）車輛設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)。賽車設(shè)計(jì)階段，模擬企業(yè)項(xiàng)目的運(yùn)行和管理方式。車隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)負(fù)責(zé)項(xiàng)目整體方案，將整車設(shè)計(jì)分解為車身、動(dòng)力、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、懸架、電氣等不同的項(xiàng)目小組，小組之間需要相互交流并進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，以整車性能為設(shè)計(jì)目標(biāo)，完成賽車的設(shè)計(jì)。整個(gè)團(tuán)隊(duì)利用釘釘建設(shè)項(xiàng)目群，技術(shù)資料共享、進(jìn)度匯報(bào)等在釘釘群完成。指導(dǎo)教師作為技術(shù)顧問，進(jìn)行技術(shù)咨詢、提醒和監(jiān)督項(xiàng)目進(jìn)度、審閱技術(shù)資料及協(xié)調(diào)各組工作等。這期間學(xué)生能真正體會(huì)車輛設(shè)計(jì)的全流程、復(fù)雜工程特點(diǎn)、團(tuán)隊(duì)管理與協(xié)作的重要性。

（3）車輛制造能力培養(yǎng)。在賽車零部件制造、裝配及調(diào)試階段，學(xué)生需要按照既定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)、加工、調(diào)試、裝配、調(diào)試等具體的工程實(shí)踐。期間能學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)工藝方案的優(yōu)劣、加工精度的保證、組裝調(diào)試測(cè)試的系統(tǒng)觀念等。指導(dǎo)教師主要負(fù)責(zé)工藝審核、設(shè)備協(xié)調(diào)、企業(yè)專業(yè)人員的支持等現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)工作。此項(xiàng)學(xué)習(xí)和工作大概要持續(xù)一個(gè)學(xué)期的時(shí)間，能掌握典型的機(jī)械加工、電氣施工技能。

（4）汽車運(yùn)用能力培養(yǎng)。性能優(yōu)良的整車是團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)，造車過程是團(tuán)隊(duì)合作的結(jié)果，場(chǎng)地競(jìng)技則需車隊(duì)團(tuán)體協(xié)作。每年7月～9月的BSC場(chǎng)地競(jìng)技則更是車隊(duì)學(xué)生的終極目標(biāo)，也是最具吸引力和挑戰(zhàn)性的核心環(huán)節(jié)。在真正的越野賽場(chǎng)，車隊(duì)全體隊(duì)員需要跟國內(nèi)外不同等次的學(xué)校同臺(tái)競(jìng)技。競(jìng)賽中能夠檢驗(yàn)和驗(yàn)證自己車輛的設(shè)計(jì)功能和性能，需要臨場(chǎng)制定競(jìng)賽策略，對(duì)賽車提供快速檢測(cè)與維修等技術(shù)支持等。同時(shí)，賽場(chǎng)中需要設(shè)計(jì)答辯、技術(shù)支持、賽車的快速檢測(cè)與維修等，競(jìng)賽的成績(jī)是所有隊(duì)員的齊心協(xié)力的結(jié)果。每一位參加現(xiàn)場(chǎng)的隊(duì)員都能真正體會(huì)青春的激情、技術(shù)的魅力、團(tuán)隊(duì)的價(jià)值等在傳統(tǒng)的課堂和實(shí)踐環(huán)節(jié)不具備的素質(zhì)培養(yǎng)，學(xué)生品格和意志得到洗禮和升華，這對(duì)學(xué)生的整個(gè)職業(yè)生涯和人生都產(chǎn)生重要影響。

（5）項(xiàng)目總結(jié)和反思。競(jìng)賽結(jié)束，組織學(xué)生對(duì)比賽經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)。比如，針對(duì)車輛參數(shù)、賽車的性能還存在哪些不足，在車隊(duì)的運(yùn)營管理方面還存在哪些缺失，和其他參賽車隊(duì)比較的優(yōu)劣等。通過車隊(duì)日記、隊(duì)員日記、車隊(duì)例會(huì)、研討交流會(huì)等手段記錄整個(gè)參賽過程，車隊(duì)、小組、每位隊(duì)員都要反思自己在整個(gè)參賽過程中的價(jià)值和學(xué)習(xí)收獲，反思會(huì)體現(xiàn)到下一賽季的新賽車設(shè)計(jì)制造中。車隊(duì)不斷補(bǔ)充新隊(duì)員，車隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)不斷地積累、豐富、傳承，并形成自己學(xué)校的車隊(duì)文化。

4 結(jié)語

以BSC為依托進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，更能激發(fā)學(xué)生興趣，強(qiáng)化知識(shí)體系，鍛煉學(xué)生的處理實(shí)際工程問題的綜合能力，使學(xué)生置身于自主的研發(fā)氛圍之中，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，勇于擔(dān)當(dāng)，大膽創(chuàng)新。

在新工科背景下，車輛工程專業(yè)教育應(yīng)積極探索依托BSC等學(xué)科競(jìng)賽平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)改革，拓展學(xué)生視野，強(qiáng)化學(xué)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。重視和科學(xué)組織學(xué)科競(jìng)賽，挖掘?qū)W科競(jìng)賽的教學(xué)價(jià)值，是培養(yǎng)新工科人才的有效手段。