“真問題”驅(qū)動的多學(xué)科交叉融合人才培養(yǎng)研究

李昊 金立生 李學(xué)良

[作者簡介]*李昊（1977—），男，天津人。博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向為車輛智能控制。[摘要]隨著汽車“新四化”進(jìn)程的加速，各大車企對于智能車輛技術(shù)投入了巨大研發(fā)力量，企業(yè)對“懂汽車+懂IT”的復(fù)合型人才需求也越來越旺盛，這些新需求對車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。對于車輛工程人才來說，依托傳統(tǒng)機械工程學(xué)科的培養(yǎng)模式已不再適應(yīng)汽車“新四化”的要求，特別是在多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)人才方面需要對培養(yǎng)模式和課程體系進(jìn)行改革和創(chuàng)新。在深入分析多學(xué)科交叉融合內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，提出以“真問題”驅(qū)動為核心，結(jié)合新能源智能網(wǎng)聯(lián)車輛人才培養(yǎng)需求，設(shè)計了多學(xué)科交叉人才培養(yǎng)模式和課程知識體系，采用“微—綜”項目群、“虛—實”教學(xué)手段和“真題真做”產(chǎn)教融合三層體系構(gòu)建培養(yǎng)平臺，提出一種新的教學(xué)改革思路，以期為新時代車輛工程人才培養(yǎng)提供參考和借鑒。

[關(guān)鍵詞]車輛工程；汽車“新四化”；真問題驅(qū)動；多學(xué)科交叉；人才培養(yǎng)

[中圖分類號]G642.4[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1005-4634（2023）01-0074-07

0引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的逐漸興起，我國汽車行業(yè)也開始面臨重大轉(zhuǎn)型升級。汽車從一臺復(fù)雜的機電產(chǎn)品逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€互聯(lián)網(wǎng)的終端產(chǎn)品，這種轉(zhuǎn)型升級體現(xiàn)為汽車的“新四化”，即電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化和共享化[1]。汽車的“新四化”對高等學(xué)校車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。目前，我國“懂汽車+懂IT”的復(fù)合型人才極度缺乏，預(yù)計2025年缺口將達(dá)到3.7萬人[2]。企業(yè)對于具備多學(xué)科交叉能力的智能車輛人才需求日漸旺盛，傳統(tǒng)的依托機械工程相關(guān)課程的知識體系已經(jīng)無法滿足企業(yè)需求。車輛工程的人才培養(yǎng)模式需要改革和創(chuàng)新，要弱化單純作為機械工程一級學(xué)科下的二級學(xué)科知識體系建設(shè)觀念，構(gòu)建多學(xué)科交叉融合的新車輛工程教學(xué)體系[3]。

多學(xué)科交叉融合是目前國內(nèi)外教育界普遍認(rèn)可的教育發(fā)展趨勢[4]，國外從20世紀(jì)50年代開始關(guān)注多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)模式，主要關(guān)注突破學(xué)科邊界，建設(shè)一批交叉學(xué)科[5]。目前，世界上有許多院校開始不再嚴(yán)格區(qū)分專業(yè)，我國高等教育界也在多學(xué)科交叉融合方面進(jìn)行不斷的探索和改革，如設(shè)立交叉學(xué)科研究中心和本科大類招生培養(yǎng)模式改革等[6]。在很多具備多學(xué)科交叉特征的專業(yè)，如地學(xué)工程、機械工程、交通工程、通信工程等，都在不斷實踐這種培養(yǎng)理念[7-9]。

車輛工程本身就具有非常強的學(xué)科交叉特性。從廣義上來說，車輛系統(tǒng)本身是人類追求自由獨立的運載工具，與智能技術(shù)手段結(jié)合后，汽車不僅是一種載運工具，更成為了一個智能移動平臺；從學(xué)科特征來看，車輛工程的核心是技術(shù)，服務(wù)于人類追求，同時車身造型和人機交互又存在很大的藝術(shù)特征。所以，車輛工程的教育理念也應(yīng)是遵從OBE的思維邏輯，以問題為導(dǎo)向，以機械工程、能源與動力工程和智能控制工程等學(xué)科為支撐，以學(xué)科交叉為特色并不斷變革的現(xiàn)代工程教育。

本研究以燕山大學(xué)新能源智能網(wǎng)聯(lián)車輛人才培養(yǎng)為例，從企業(yè)在設(shè)計和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的復(fù)雜工程“真問題”出發(fā)，將“真工程問題”化解為“微”項目和“綜”項目，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，在多學(xué)科交叉融合的背景下，對智能車輛人才培養(yǎng)模式進(jìn)行探究，探索多學(xué)科交叉的教學(xué)模式和交叉機制，提出智能車輛教學(xué)平臺構(gòu)建方法和教學(xué)評價機制。

1多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)體系目標(biāo)定位

多學(xué)科的概念表達(dá)了兩個及兩個以上學(xué)科共同的支持作用，交叉融合是指在支撐一個培養(yǎng)目標(biāo)基礎(chǔ)上相互借鑒、相互融合的同時形成了一種新的體系[4]。所以多學(xué)科交叉融合的內(nèi)涵是以需求為目標(biāo)，多個學(xué)科共同作用下產(chǎn)生新的邏輯關(guān)系。學(xué)科交叉不同于培養(yǎng)計劃的多個課程，更不同于課程的疊加拼湊，而是需要共性導(dǎo)向和交叉融通，需要針對具有學(xué)科交叉特征的專業(yè)和課程進(jìn)行頂層設(shè)計，面向復(fù)雜工程問題，協(xié)同解決，探索新的知識和能力交叉培養(yǎng)模式，培養(yǎng)復(fù)合型人才，使得學(xué)生通過學(xué)習(xí)和項目訓(xùn)練具備交叉思維和系統(tǒng)思維的能力。2017年，教育部推動的“新工科”建設(shè)就是圍繞多學(xué)科交叉融合展開的[10]，車輛工程伴隨汽車“新四化”的發(fā)展對互聯(lián)網(wǎng)和人工智能的依賴性更為強烈，對復(fù)合型人才的需求更為旺盛。

多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)學(xué)生的最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”的能力。復(fù)雜工程問題蘊含多學(xué)科交叉內(nèi)容。復(fù)雜工程問題的不確定性和爭議性決定了其解決方式不能依托簡單的培訓(xùn)或單一學(xué)科完成，解決復(fù)雜工程問題往往需要將已有學(xué)科的內(nèi)容進(jìn)行非線性疊加，利用多種技術(shù)手段、技術(shù)工具和基礎(chǔ)理論，以創(chuàng)新思維的方式解決問題。從目前各個高校都在開展的工程教育認(rèn)證角度來看，建設(shè)多學(xué)科交叉融合的教學(xué)平臺是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題最為行之有效的手段。

多學(xué)科交叉融合的結(jié)果就是融通了學(xué)科之間的關(guān)系。不同學(xué)科為解決復(fù)雜工程問題提供了一定的方案，但不同學(xué)科對于“復(fù)雜工程”的理解都是從各自的專業(yè)角度出發(fā)的，因而具有一定局限性。所以，培養(yǎng)一個學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力必定會與不同專業(yè)發(fā)生聯(lián)系，同時圍繞工程需求的核心，引入不同專業(yè)的思維。例如，在智能車方向的培養(yǎng)過程中，教師須從車輛對于網(wǎng)聯(lián)和智能這兩個需求出發(fā)，在智能車的技術(shù)范疇內(nèi)凝練復(fù)雜工程問題來培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，培養(yǎng)過程中不僅僅需要從技術(shù)角度對學(xué)生進(jìn)行相關(guān)學(xué)科的訓(xùn)練，還需要學(xué)生了解和掌握諸如法律法規(guī)、管理等方面的知識和能力。

2多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)體系設(shè)計

2.1培養(yǎng)模式

多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)要以解決復(fù)雜工程問題為核心，按照問題、學(xué)科、目的、過程和利益相關(guān)者五要素對多學(xué)科交叉培養(yǎng)體系進(jìn)行定位。這個定位的提出，是構(gòu)建多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)體系的基礎(chǔ)，在這個定位的基礎(chǔ)上構(gòu)建教學(xué)項目，將具有不同學(xué)科背景的教師組成教學(xué)團(tuán)隊，利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段包括虛擬現(xiàn)實、仿真和硬件在環(huán)實驗等方式實現(xiàn)跨學(xué)科教學(xué)。

智能網(wǎng)聯(lián)車輛方向的培養(yǎng)體系建設(shè)的核心是圍繞汽車“新四化”過程中的復(fù)雜工程問題，如智能車輛的動力學(xué)控制問題、環(huán)境感知問題、決策和規(guī)劃問題、V2X通信問題、多傳感器融合問題和高精地圖的構(gòu)建問題等。這些復(fù)雜工程問題來自工程實際，是在工程實際中迫切需要解決或者提高性能和精度的問題。需要注意的是，培養(yǎng)體系的最終目標(biāo)不是要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)馬上就能夠解決工程難題，而是通過課程學(xué)習(xí)和項目實踐獲得認(rèn)識問題、建立模型、解決問題和團(tuán)隊合作的能力，到實際工作中時，能夠迅速成長為滿足企業(yè)需求的復(fù)合型人才。圖1是對智能網(wǎng)聯(lián)車輛多學(xué)科交叉培養(yǎng)體系的邏輯描述。

2.2體系構(gòu)建

本研究采用多學(xué)科交叉融合模式構(gòu)建智能網(wǎng)聯(lián)車輛課程教學(xué)體系，融通機械、電子、控制、網(wǎng)聯(lián)、人工智能等學(xué)科思維，在專業(yè)知識、能力水平、價值取向三方面對學(xué)生進(jìn)行有機塑造，在傳統(tǒng)的、以機械課程為主的課程體系基礎(chǔ)上進(jìn)行重構(gòu)。課程體系構(gòu)建了包含機械、材料、控制相關(guān)課程的專業(yè)基礎(chǔ)體系，圍繞新能源智能網(wǎng)聯(lián)車輛方向復(fù)雜工程問題構(gòu)建了信號與系統(tǒng)、汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能交通的專業(yè)課程體系，如圖2所示。

課程體系中對機械類專業(yè)基礎(chǔ)課程內(nèi)容及課程時長進(jìn)行了適當(dāng)壓縮，增加了電氣、信息、能源類專業(yè)基礎(chǔ)課，拓展學(xué)生知識體系。專業(yè)基礎(chǔ)課程對汽車構(gòu)造、汽車電子、汽車?yán)碚摰葘I(yè)必修課進(jìn)行升級改造，重新組織教材和訓(xùn)練項目，培養(yǎng)涵蓋機械、材料、控制領(lǐng)域工程基礎(chǔ)扎實、專業(yè)技術(shù)過硬的車輛工程人才。在夯實基礎(chǔ)的同時，開設(shè)新能源汽車、智能汽車模塊化課程，圍繞智能網(wǎng)聯(lián)車輛領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進(jìn)行綜合能力訓(xùn)練。

課程體系重點關(guān)注各個模塊和課程之間的內(nèi)在聯(lián)系，借助延續(xù)性課程內(nèi)容和交叉性項目式教學(xué)的融會貫通，逐步形成專業(yè)課程三級項目、汽車設(shè)計二級項目及畢業(yè)設(shè)計一級項目層層遞進(jìn)的項目式教學(xué)模式，以在職業(yè)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、協(xié)作素養(yǎng)和創(chuàng)新發(fā)展4個方面助力學(xué)生形成專業(yè)的知識和能力網(wǎng)絡(luò)。圖1智能網(wǎng)聯(lián)車輛多學(xué)科培養(yǎng)體系

2.3知識體系

《中國制造2025》明確提出，將重點發(fā)展“節(jié)能與新能源汽車”，明確繼續(xù)支持電動汽車、燃料電池汽車發(fā)展，掌握汽車低碳化、信息化、智能化核心技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略。所以，在車輛工程面向“新四化”課程內(nèi)容建設(shè)方面需要做以下補充和升級：在汽車“電動化”方面，隨著各大車企在新能源和混合動力系統(tǒng)方面都加大了投入，核心技術(shù)聚焦“三電”（電池、電機、電控），在傳統(tǒng)的電子相關(guān)課程中融入電化學(xué)、現(xiàn)代控制理論等課程內(nèi)容；在“智能化”方面，車輛的傳感系統(tǒng)日趨復(fù)雜，環(huán)境感知、信息融合和深度學(xué)習(xí)技術(shù)都在現(xiàn)有的課程內(nèi)容中沒有體現(xiàn)，需要通過理論學(xué)習(xí)和實踐平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)；在“網(wǎng)聯(lián)化”方面，以5G為代表的通信技術(shù)和各類車載總線技術(shù)開始在車輛系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，V2X技術(shù)的擴(kuò)展范圍也逐漸加大；在“共享化”方面，依托大數(shù)據(jù)的信息處理技術(shù)是未來車輛領(lǐng)域重要的技術(shù)手段，這類專業(yè)課程的融入也是非常必要的。據(jù)此，以知識架構(gòu)為路徑，構(gòu)建的知識體系如圖3所示。

3“真問題”驅(qū)動交叉融合

3.1“真問題”獲取

面向復(fù)雜工程問題培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力需要從兩個方面完成。一是要具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，要求專業(yè)核心課程無論在學(xué)時數(shù)還是實踐訓(xùn)練上都要保質(zhì)保量；二是要緊密結(jié)合實際工程項目，以滿足企業(yè)對學(xué)生的“精準(zhǔn)需求”，為學(xué)生提供“真刀真槍”的演練場。

整合基礎(chǔ)實驗平臺、科研平臺、校企聯(lián)合基地為學(xué)生設(shè)置“真問題”，與工程實際緊密結(jié)合。除此之外，學(xué)科競賽平臺也是“真題”來源的有力補充，結(jié)合FSAE大學(xué)方程式賽車比賽，從賽車中引入“復(fù)雜工程問題”。從課程題目本身來講，課程項目的難度是要考慮的重要指標(biāo)，只有蘊含“真問題”的課題才能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、執(zhí)行力，才能夠真正使得學(xué)生獲得將技術(shù)知識集成為產(chǎn)品的能力，才能從工程角度培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和思辨能力。應(yīng)將傳統(tǒng)工程教育的“精耕細(xì)作”轉(zhuǎn)化為現(xiàn)代企業(yè)急需的“寬廣厚實”，解決學(xué)以致用和思維固化的問題。

以燕山大學(xué)車輛工程專業(yè)為例，專業(yè)依托于長城汽車建立的國家級實踐教學(xué)中心，采用“雙導(dǎo)師”制模式實施“真題真做”協(xié)同育人培養(yǎng)模式。首先，創(chuàng)建以“真實”復(fù)雜工程問題為核心的課程項目，通過與企業(yè)的長期合作、教師與企業(yè)工程技術(shù)人員的溝通，確認(rèn)符合條件的工程實際問題。這些問題本身要具備復(fù)雜工程問題的特征，而且是真實企業(yè)生產(chǎn)中的實際需求。

表1是部分工程課題的題目，都是與企業(yè)進(jìn)行深入溝通后確立的。課題均具備以上7個特征。

“真題”除了來源于企業(yè)之外，還可以結(jié)合學(xué)科競賽平臺獲取題目。比如，目前國內(nèi)很多高校車輛專業(yè)參加的FSAE大學(xué)生方程式賽車，在設(shè)計和制造賽車的過程中，可以凝練非常豐富的課程項目。

3.2由“微”入“綜”項目分解

教學(xué)平臺是實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的載體。在復(fù)雜工程問題導(dǎo)向下，本研究以多學(xué)科交叉融合為特征構(gòu)建教學(xué)平臺，遵循從“微”到“綜”的認(rèn)知規(guī)律和能力提升客觀過程，讓學(xué)生從小課題、小項目入手，建立現(xiàn)代汽車“新四化”的總體概念，并能夠?qū)ζ渲械年P(guān)鍵問題進(jìn)行辨識和解決。

傳統(tǒng)的車輛工程專業(yè)教學(xué)平臺主要包括汽車構(gòu)造、汽車測試和汽車電子控制三大板塊建設(shè)，在新能源電動車輛出現(xiàn)之后添加了新能源車輛相關(guān)的教學(xué)平臺，這些平臺的建設(shè)基本是圍繞課程或者課程群來開發(fā)和建設(shè)的。比如，汽車構(gòu)造課程平臺主要包括汽車發(fā)動機構(gòu)造與底盤構(gòu)造，雖然加入了虛擬現(xiàn)實等技術(shù)手段，但總體上還是依托課程需求配套實驗手段。在汽車性能平臺中，重點圍繞汽車系統(tǒng)動力學(xué)實驗方面建設(shè)，如整車動力性、經(jīng)濟(jì)性、制動性等。隨著車輛向智能網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展，以上所述平臺對課程體系的支撐性明顯不足。

智能網(wǎng)聯(lián)車輛的技術(shù)構(gòu)架涉及車輛/設(shè)施、信息交互和基礎(chǔ)支撐三大技術(shù)領(lǐng)域，包含環(huán)境感知、智能決策、控制執(zhí)行、通信網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)運用、車路協(xié)同、人工智能、高精地圖和法律法規(guī)等一系列技術(shù)和支撐條件。硬件建設(shè)和軟件系統(tǒng)使用系統(tǒng)龐雜。除了傳統(tǒng)的MATLAB仿真之外，例如Prescan、VISSIM等軟件也是常用工具軟件，建設(shè)成本較高，然而學(xué)生不可能通過1～2個項目的訓(xùn)練就能夠完成知識和能力的培養(yǎng)?；谝陨蠁栴}，本研究聚焦于以復(fù)雜工程問題為核心的項目教學(xué)實現(xiàn)教學(xué)平臺構(gòu)建。在選擇工程項目的同時注重從“微”到“綜”的邏輯，通過“小微”項目逐步過渡到“綜合”項目，最終達(dá)到“復(fù)雜”真實項目，使得學(xué)生獲得認(rèn)知、使用、解決一般問題和解決真實復(fù)雜工程問題的能力。表2列舉了從“微”到“綜”相關(guān)的項目課題及覆蓋的課程和能力。表2不同階段教學(xué)平臺項目

能力目標(biāo)階段任務(wù)項目題目認(rèn)知概念基本概念：新能源技術(shù)、燃料電池、車聯(lián)網(wǎng)、ADAS、無人駕駛線控轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)拆裝和認(rèn)知、線控制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)認(rèn)知、感知傳感器結(jié)構(gòu)認(rèn)知和裝配、環(huán)境傳感器安裝調(diào)試使用技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)：控制器標(biāo)定、深度學(xué)習(xí)、自動控制、互聯(lián)互通、語音交互線控底盤系統(tǒng)性能測試、ADAS功能驗證、線控轉(zhuǎn)向和線控制動系統(tǒng)標(biāo)定、系統(tǒng)故障診斷和排除、攝像頭/魚眼相機標(biāo)定、車身坐標(biāo)系與激光雷達(dá)坐標(biāo)系標(biāo)定、歐幾里得調(diào)參代碼修改解決問題人機交互、深度學(xué)習(xí)、智能決策、路線誘導(dǎo)ACC算法驗證與二次開發(fā)、LKA功能仿真驗證與二次開發(fā)、自動緊急剎車仿真、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)物體識別、識別人車、歐幾里得聚類、機器視覺深度學(xué)習(xí)、路徑規(guī)劃、路徑跟蹤、車道檢測工程應(yīng)用運動控制、無人駕駛、智慧交通、智能儀表全景環(huán)視功能實驗；封閉校園區(qū)域高精度地圖采集；智慧路側(cè)設(shè)備實訓(xùn)；智慧交通車路協(xié)同綜合實訓(xùn)；智能網(wǎng)聯(lián)車功能OTA在線升級實驗從表2可以看到，“微”項目與“綜”項目等，使得學(xué)生能夠從認(rèn)知到工程應(yīng)用進(jìn)行全過程能力鍛煉和提升。4個目標(biāo)循序漸進(jìn)，從基礎(chǔ)的認(rèn)識智能網(wǎng)聯(lián)車輛技術(shù)的相關(guān)概念到使用基本技術(shù)技能，再到實際的問題，最后結(jié)合真實案例通過創(chuàng)新方法開發(fā)適合工程應(yīng)用的技術(shù)或者產(chǎn)品。同時，在學(xué)習(xí)智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的同時，涵蓋新能源汽車以及汽車電子電控的相關(guān)知識，使得學(xué)生在多學(xué)科交叉方面能夠滿足未來企業(yè)需求。

3.3由“虛”入“實”

無論是“微”項目還是“綜”項目的實現(xiàn)都要依托實踐平臺完成項目的最終落地。汽車“新四化”中的“三電”系統(tǒng)和“智能網(wǎng)聯(lián)”系統(tǒng)在教學(xué)中完全依靠真實的整車來實現(xiàn)成本和容納學(xué)生數(shù)量的能力都不夠，而且不能隨著項目的不同進(jìn)行重組或重構(gòu)，這就需要通過虛擬仿真與硬件實驗結(jié)合為學(xué)生提供更為靈活的實踐手段。但是，這種“虛實”結(jié)合不等同于科研系統(tǒng)中的仿真加實驗，兩者之間有3點區(qū)別：（1）科研過程中的虛擬仿真強調(diào)在模型建立過程中的理論分析和數(shù)學(xué)描述。而在教學(xué)中的“虛”更注重學(xué)生在理解現(xiàn)有系統(tǒng)過程中能夠快捷地修改參數(shù)得到結(jié)果，強調(diào)參數(shù)與結(jié)果之間的關(guān)系，幫助學(xué)生更好地了解系統(tǒng)本身的運作規(guī)律。（2）教學(xué)中對“實”的要求是動手搭建的過程，訓(xùn)練學(xué)生設(shè)計實驗方案，動手搭建實驗，對既有的結(jié)論進(jìn)行復(fù)現(xiàn)。而科研過程中的“實”可以理解為驗證，更強調(diào)對自己提出的想法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和驗證。（3）教學(xué)的“虛實”結(jié)合是幫助學(xué)生深入理解對象的運行機制，為了將來能夠更快地融入實際工作崗位的開發(fā)工作，要求使用的平臺和仿真手段是成熟的或企業(yè)普遍采用的?？蒲械奶搶嵔Y(jié)合是在用實際系統(tǒng)無法滿足的條件下采取的硬件在環(huán)手段，二者雖然設(shè)備相同但目標(biāo)不同。

在構(gòu)建“虛—實”結(jié)合的智能車輛實踐教學(xué)平臺過程中要注意與科研平臺的區(qū)別，以新能源智能車輛為例（圖4），在搭建整車電控系統(tǒng)硬件在環(huán)教學(xué)平臺過程中要明確教學(xué)功能，滿足從“微”到“綜”各類教學(xué)實踐項目實現(xiàn)的同時還要具備一定的擴(kuò)展和開發(fā)能力，滿足后期工程的應(yīng)用實踐。圖4新能源智能網(wǎng)聯(lián)車輛教學(xué)實踐平臺構(gòu)架學(xué)生在圖4所示的新能源智能網(wǎng)聯(lián)車輛教學(xué)平臺上可以利用“虛擬”方式非常直觀地通過調(diào)整參數(shù)、改進(jìn)和調(diào)試算法實現(xiàn)多種傳感器的數(shù)據(jù)采集、場景搭建，可以隨時可視化地設(shè)置車輛運行環(huán)境，設(shè)置隨機交通流，同時將車輛動力學(xué)參數(shù)與控制相結(jié)合。配合可視化實驗管理系統(tǒng)，完成仿真模擬、仿真設(shè)定、仿真過程建立、仿真數(shù)據(jù)存儲和實驗報告。在“實”的方面，利用駕駛模擬器來操縱車輛的方向盤、踏板等設(shè)備，讓學(xué)生能夠有實際的操縱感受。從“虛實”兩方面，滿足學(xué)生從認(rèn)知到工程應(yīng)用的全過程能力訓(xùn)練。

4應(yīng)用效果分析

4.1多學(xué)科交叉思維能力的提升效果

通過近3年的教學(xué)實踐，學(xué)生在多學(xué)科交叉思維能力和工程思維能力方面有了較大的提升。

在多學(xué)科交叉思維方面，學(xué)生從“虛擬作戰(zhàn)”轉(zhuǎn)向真實工程環(huán)境下的實際工程任務(wù)，而這些在實際生產(chǎn)設(shè)計中的具體需求衍生出的工程問題本身具有非常強烈的學(xué)科交叉色彩，學(xué)生通過從基礎(chǔ)到綜合的工程項目教學(xué)實踐，多學(xué)科交叉思維能力得到很大提升。圖5采集了燕山大學(xué)車輛卓越工程師計劃近3屆140位學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計數(shù)據(jù)，其中2018級有23名學(xué)生直接參與了某大型汽車企業(yè)的實際研發(fā)項目課題。

由圖5可以看出，隨著“真題”比例的增加，在成績評判標(biāo)準(zhǔn)相同的情況下，畢業(yè)設(shè)計的總體平均成績和參加真題真做學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計成績呈現(xiàn)明顯上升趨勢。相關(guān)調(diào)查和交流顯示，企業(yè)和相關(guān)用人單位對學(xué)生的多學(xué)科交叉素質(zhì)提升感受明顯，相較于上一屆未經(jīng)過“真題”培養(yǎng)的學(xué)生，無論在解決方案構(gòu)建還是設(shè)計解決方案細(xì)節(jié)方面，都體現(xiàn)了很好的綜合能力和素質(zhì)。圖5近3年畢業(yè)設(shè)計成績變化4.2工程思維能力的提升效果

在工程思維能力方面，隨著“真問題”融入課程教學(xué)中，學(xué)生不但在理論學(xué)習(xí)方面有了對實際工程的切身感受，而且通過對這些復(fù)雜問題抽絲剝繭、由簡入深的分析和訓(xùn)練，學(xué)生的工程思維能力得到較大的提升。除此之外，要求學(xué)生在構(gòu)建項目解決方案時都要充分考慮項目所涉及的成本、標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法律法規(guī)，從多角度鍛煉學(xué)生的工程素養(yǎng)。工程思維能力的提升還促進(jìn)了學(xué)生在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目方面的發(fā)展，近3年學(xué)生參加國家一類賽事的獲獎數(shù)量增長了47%，獲得省部級以上獎勵的獲獎數(shù)增長了73%，均體現(xiàn)了學(xué)生在工程思維和創(chuàng)新水平上的提升。

在企業(yè)深度融入教學(xué)方面，通過“雙導(dǎo)師”制，校內(nèi)指導(dǎo)教師與企業(yè)指導(dǎo)教師一起指導(dǎo)學(xué)生解決工程問題，開拓了教師的視野，提高了教師的工程思維水平；同時，也為教師參與企業(yè)實際課題創(chuàng)造了條件，達(dá)到了以研促教的目的。教師在培養(yǎng)學(xué)生的過程中，對學(xué)生工程能力的塑造有了很大的提升。以燕山大學(xué)車輛工程專業(yè)為例，本研究圍繞企業(yè)對學(xué)生的“多學(xué)科交叉工程能力”的滿意度展開調(diào)研。調(diào)研以問卷形式進(jìn)行，調(diào)研對象為最近一屆的畢業(yè)生，結(jié)果如圖6所示。

圖6的調(diào)查結(jié)果顯示，高校和企業(yè)對學(xué)生在多學(xué)科交叉工程能力方面的滿意度分別達(dá)到了94%和87%，企業(yè)和高校均認(rèn)可“學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)中體會到車輛工程專業(yè)的多學(xué)科的相互借鑒，知識明顯互通互融的特點”。以某知名車企為例，企業(yè)為最近一屆“真題真做”培養(yǎng)的學(xué)生免除了入廠實習(xí)環(huán)節(jié)，可直接進(jìn)入設(shè)計崗位，這進(jìn)一步說明了企業(yè)對于學(xué)生工程能力和多學(xué)科交叉思維能力的認(rèn)可。

5結(jié)束語

新一輪的科技革命促使了汽車工業(yè)由傳統(tǒng)交通工具向綠色智能移動空間轉(zhuǎn)變。汽車產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈轉(zhuǎn)變?yōu)榭缃缛诤系慕徊嫘彤a(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，企業(yè)急需“懂汽車+懂IT”的人才，車輛工程專業(yè)迫切需要構(gòu)建車輛工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)新體系。面向汽車“新四化”構(gòu)建車輛工程多學(xué)科交叉人才的培養(yǎng)體系是解決這一問題的有效途徑。本研究采用“真問題”來驅(qū)動多學(xué)科交叉融合，構(gòu)建多學(xué)科融通培養(yǎng)平臺，在有限學(xué)時下涵蓋多學(xué)科交叉知識，夯實基礎(chǔ)精準(zhǔn)定位，結(jié)合燕山大學(xué)車輛工程在新能源智能網(wǎng)聯(lián)車輛教學(xué)改革方面的建設(shè)經(jīng)驗，探討面向企業(yè)需求、培養(yǎng)工程思維的教學(xué)模式，以為車輛工程專業(yè)在汽車新“新四化”環(huán)境下的發(fā)展提供一定的借鑒。

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AbstractWith the rapid development of the "new four modernizations" of automobiles，major automobile enterprises have made huge investment in the research and development of intelligent vehicle technology，and the demand for intelligent vehicle talents is becoming increasingly strong.There is an extreme shortage of compound talents who grasp automobile and IT technology，which puts forward new requirements for the training of vehicle engineering professionals.The traditional training mode of vehicle engineering talents relying on mechanical engineering is not suitable for the new four modernizations of automobiles，especially in interdisciplinary integrations，the training mode and curriculum system need to be reformed and innovated.On the basis of in-depth analysis of the concept of multidisciplinary cross integration，combined with the talent training process of Yanshan University，a multidisciplinary cross talent training mode and curriculum knowledge system are proposed，and a training platform and teaching reform ideas are constructed by using the "micro comprehensive" project group，"virtual real" practical teaching and "real project" to provide reference and reference for the training of vehicle engineering talents.

Keywordsvehicle engineering;new four modernizations;interdisciplinary;talent cultivation;teaching platform

[責(zé)任編輯孫菊]