車輛學科競賽與實踐創新能力培養特征

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摘要：針對高等工科教育傳統實踐教學無法滿足學生創新實踐能力培養的問題，車輛工程專業經過多年實際探索，提出一種車輛學科競賽對學生實踐創新能力培養的改革模式，旨在培養當下企業及社會所需求的能獨立思考、具有良好工程實踐能力的綜合素質優秀的人才。將學科競賽引入車輛專業教學，與課程教學、實驗教學、工程實踐、創新實踐銜接融合，并由校、院、專業三級機構的學科競賽實踐教學質量監控體系提供保障，培養學生工程實踐能力，全面提升學生的科研素質，在高等院校新工科教育下，對車輛專業人才培養方面具有重要的現實意義和推廣價值。

關鍵詞：學科競賽；創新實踐；車輛工程；實踐教學

《汽車產業中長期發展規劃》指出，發展我國汽車產業需要繼續完善創新體系，增強核心技術攻關能力，突破重點領域引領產業轉型升級，打造本土國際領軍企業。高校車輛工程專業擔負著為汽車產業培養未來人才的艱巨任務，對國家汽車行業人才培養起著至關重要的作用[1]。為了提升車輛工程專業學生的實踐創新能力，太原科技大學車輛工程專業以學科競賽對學生實踐創新能力培養進行實際探索，首先分析了車輛工程專業學生創新實踐能力的培養現狀，發現傳統以理論為主的教學方式在對學生的創新實踐能力培養方面的不足。然后通過專業培養方案改革，將學科競賽引入車輛專業教學，與課程教學、實驗教學、工程實踐、創新實踐銜接融合，使學生從傳統填鴨式的學習模式中脫離出來，在實踐中學習、在學習中實踐、以實踐促教學，培養學生的專業興趣和創新能力。為車輛工程專業學生打造“實踐-課堂-創新”的新型學習模式，提升學生專業學習的主動性和能動性。

一、傳統車輛專業學生培養中存在的問題

目前，絕大多數高校車輛專業畢業生參加工作后，用人單位普遍反饋畢業生創新實踐能力不足，亟需高校加強學生在校期間實踐創新能力的培養，傳統車輛專業在學生培養方面存在的問題如下所列[2-3]。

（一）強調理論、弱化實踐

絕大部分高校在對學生的綜合素質的培養中，理論課程無論從學時還是重要性方面都高于實踐環節。雖在專業培養方案中設置了與專業理論相關的課內實驗課程，各學期還穿插一些社會實踐類課程和校內外實習環節，但往往這些實踐類環節在實施過程中缺乏實質性內容，更顯形式化，不能體現學生能動性，不能支撐學生創新實踐能力的培養。

（二）缺乏創新創業實驗平臺建設

專業專屬的創新創業平臺建設應包括創新創業場所和創新所需的實驗設備。雖然高校有一些科技競賽學生創新團體，但參與學生比例低、規模小；缺乏專門的工作場所，所提供的設備不足且較為陳舊；不能給學生提供很好的創新實踐平臺，遠不能滿足學生創新實踐能力的培養條件。

（三）實習實訓注重觀摩，缺乏實踐操作

車輛工程專業實習實訓環節大多側重現場觀摩學習，學生實踐操作環節較少，未能從本質上培養學生的動手實踐創新能力，理論聯系實踐性差，不能加深學生對理論知識的了解。

（四）缺乏行之有效的專業創新實踐人才培養保障機制

高校缺乏有效的學生創新實踐人才培養保障機制，存在保障體系漏洞，缺乏對學生創新實踐活動的激勵措施。如教師參與指導的工作奉獻度評定、學生創新實踐能力認可方面存在較大的偏頗；教學經費中實踐經費占比較小等不利因素。

二、學科競賽的培養特征

目前針對工科高校的各類學科競賽門類眾多，分為A類賽事：由教育部主辦、影響大；B類賽事：由省教育廳主辦；C類賽事：由教指委或全國性學會（協會）主辦。高校學科競賽是面向在校大學生的大眾化科技活動，是培養創新型人才、促進實踐教學改革與創新、以實踐促學習的有效途徑。在緊密結合課堂教學的基礎上，理論聯系實際，加強學生動手能力和創新能力，在學科競賽中激發學生團隊意識、創新思維和學習主動性，通過創新實踐來發現問題、分析問題、解決問題，不斷增強學生的專業學習興趣，樹立學習信心和目標[4-7]。學科競賽的培養特征主要體現如下：

（一）培養學生工程實踐動手能力和創新能力、溝通交流和團隊合作能力

任何一項學科競賽都具有一定的專業綜合性，要完成競賽作品的制作，需要綜合許多專業綜合知識和拓展知識，可實現對學生專業綜合能力的鍛煉。以大學生電動方程式大賽（FSEC）為例，該大賽是一項由高等院校汽車工程或汽車相關專業在校學生組隊參加的汽車設計與制造比賽，各參賽車隊按照賽事規則和賽車制造標準，在一年的時間內自行設計和制造出一輛在加速、制動、操控性等方面具有優異表現的小型單人座休閑賽車，能夠成功完成全部或部分賽事環節的比賽。這是一項復雜的系統性任務，包含車輛、機械、電子、工業設計、自動化、營銷等工作，至少需要40人以上的學生設計團隊，并且需要團隊成員間溝通交流、團隊合作；團隊成員既分工明確，又相互協調，完成賽車各個零部件的設計及加工任務和整體裝配任務；賽車制作過程中相關部件需要設計、分析、制造、安裝及優化，可以充分鍛煉團隊學生的工程實踐動手能力和創新能力。

（二）促進實踐教學的改革與創新

傳統的實踐教學環節主要是以原理性驗證實驗及觀摩形式為主，完全根據授課老師的授課思路完成實踐環節，該手段極大地束縛了學生發散思維及創新能力的體現。通過車輛專業學科競賽項目，對傳統實踐教學方式及教學內容進行改革，學科競賽需要學生們具備多學科、綜合性的知識，可以有效促進競賽指導教師具備較高的專業綜合工程實踐能力，不斷更新實驗及實踐內容，改革教學方式，持續改進，高質量達到專業培養要求。

（三）加強學生的專業學習興趣，樹立學習信心和目標

當前高校大學生大多缺乏對專業的認知，不知所學知識與專業以及將來職業的關聯性，加之學習任務量小，課外時間較多，自我約束能力差，虛度青春者不在少數。專業可通過組織各類競技性學科競賽，鼓勵學生參與進來，無形之中帶動學生的學習積極性及主動性，強化學生理論聯系實際的能力，通過制作競賽作品、參加比賽、獲獎等過程，可激發學生的學習優越感，樹立學習信心和人生目標，不斷提升車輛專業學生的專業能力和未來對社會的貢獻度。

三、車輛專業創新實踐改革模式

車輛專業實踐教學改革旨在緊跟新時代、新工科發展要求，在完成專業培養計劃任務的過程中，深刻反思傳統實踐教學弊端，與時俱進，積極推進“新工科”車輛工程創新平臺建設，以學生為中心，著重培養大學生創新能力和創業意識、錘煉大學生團隊意識和工匠精神等，最終把學生培養成理論和實踐相結合的應用型、創新型、復合型高素質人才。本校車輛工程專業于2012年成立車輛工程創新平臺，主要依托學校教務處和機械工程學院，以培養學生的綜合素質與創新能力為根本目標，以大學生創新競賽活動的組織與實踐作為活動內容，為學生個性發展與素質能力培養創設條件與環境，為大學生科技創新活動搭建平臺。在專業課堂教學之外，讓眾多學生真正參與到工程實踐項目（學科競賽）中。在競賽項目實施過程中提高實踐創新能力，進一步夯實了專業理論基礎，達到學以致用的目的。專業具體創新改革內容體現在以下五個方面。

（一）建立開放的校級車輛工程創新平臺

專業于2012年在學校教務處、機械工程學院的支持下建立車輛工程創新平臺，考慮到當時專業實際情況和具備的條件，開始組織車輛工程專業學生們參加“HONDA中國節能競技大賽”，該競賽是搭載Hon－da125cc的4沖程發動機，自行動手制作賽車、挑戰節能極限的競技賽事。競賽作品整個制作過程具有很強的綜合性，涉及數學、物理、力學等基礎知識；機械設計、機械原理、機械制造、機械加工、汽車理論、汽車設計、汽車試驗等專業知識，既要動腦又要動手，學到了很多很多書本上難以找到的知識與本領，極大地鍛煉、豐富和增強了學生們的開拓創新能力和動手操作能力。從車輛工程創新平臺成立至今，經過8年的積累和沉淀，平臺實踐場地和設備工具不斷完善，學生規模不斷增大，每年參與成員數目達到百余人。目前平臺的建設不僅能促進專業學科競賽活動的開展，同時也為專業日常實踐教學活動提供支持。

（二）參加更多學科競賽與創新項目，壯大學生隊伍，平臺逐步形成“傳、幫、帶”模式

平臺成立至今，參加的實踐創新項目由“單一化”向“多元化”發展，目前主要參加中國節能競技大賽、中國汽車工程學會巴哈大賽（BSC）、中國大學生電動方程式汽車大賽（FSEC）、中國大學生“殼牌汽車環保馬拉松”挑戰賽、大學生創新創業項目、“挑戰杯”中國大學生創業計劃、大學生工程訓練綜合能力競賽項目等。這些項目大多需要實物制作，需要進行實車對抗性競技。平臺學生隊伍從開始的幾人到現在百余人，很注重學生的培養，已為國家、社會培育了數百名優秀人才。平臺注重學生實踐創新工作的持續性，形成“指導教師→顧問團→隊長→項目負責人→組長→組員”金字塔型管理模式，鼓勵有經驗的老生帶進入平臺的新生，實現實踐創新能力的“傳、幫、帶”，有效保證了平臺的持續發展。

（三）建立一支具備專業知識和實踐創新能力的導師隊伍

隨著創新平臺實踐和競賽項目的多元化，指導教師隊伍也在逐漸擴大，由最初的1人到現在的8人，并且都為車輛專業的年輕專業教師，大多具有博士學位。平臺一貫堅持“專業教育、競賽實踐、科研創新”的大學生創新能力培養模式，始終重視優秀專業師資隊伍的建設，注重提升專業的核心競爭力和健康持續發展。在競賽項目的開展中，會涉及汽車理論、汽車設計、汽車構造、零部件加工制造、汽車電子技術、汽車檢測技術等諸多知識，而參賽學生一般都為專業的低年級，這些專業知識尚未學習，這就要求指導教師不僅具有豐富的專業知識，同時還應具有較強的專業實踐技能。指導老師團隊在指導學生參加競賽活動的過程中，面對遇到的各種前沿知識和技術，也需要不斷學習，在具體實踐中得到持續進步，在培養學生各項能力的同時，也豐富了專業老師的各項技能，有助于反哺到專業學生的專業教育中去。同時針對性地進行專業教學改革，申請校級、省級教學改革項目，發表教研論文，將這些經驗向其他兄弟院校宣傳推廣，爭取大家都受益。

（四）規范平臺學科競賽管理方式，面向車輛專業實現平臺資源的充分利用

學科競賽已成為目前高校學生實踐動手能力和創新思維培養的主要途徑之一，已逐漸成為高校吸引優秀生源的主要手段之一，因此學校、教務處、學院在學科競賽經費上給予極大的支持，制定相關經費管理措施，給學科競賽的開展提供保障，同時也給獲獎獎勵，極大地激勵學生參與的積極性。車輛工程專業學科競賽基本都要進行各類賽車的實物制作，所需經費巨大，比如一輛電動方程式賽車的制作成本為30萬，一輛巴哈越野賽車制作成本為8萬。專業也積極利用平臺學科競賽資源，動員全體車輛專業學生加入平臺進行鍛煉，他們將在參與賽車制作的過程中，得到超乎尋常的鍛煉，讓學生們及早認識專業，提高專業興趣，為將來的學習樹立信心和目標。同時這種模式的專業教育良性循環下去，將對新工科教育背景下車輛專業的改革發展起到積極的推動作用。

（五）順應工程認證教育標準，加強專業實踐教學質量監控體系建設

在工程教育認證的三大理念中，產出導向居于核心地位。傳統的“填鴨式”教學模式已無法滿足新時代學生的需求，以學生為中心，以產出為導向，探索車輛工程專業實踐創新式教學改革已迫在眉睫。隨著平臺學科競賽團隊規模的擴大，平臺的持續發展取決于指導老師的精心指導，取決于團隊學生間的融洽合作，亟需加強專業實踐教學質量監控體系的建設。為了更好地保障平臺學科競賽實踐教學質量，需要構建科學、完善的專業實踐教學質量監控和評價體系，全面評價平臺實踐教學的各項情況，有效避免評價結果的片面性，形成教師與學生雙向的信息交流和反饋，主動促進指導教師改革專業教學模式，進一步規范教學過程，保證專業實踐教學質量，提高本專業的人才培育水平，為學生的全面發展、成長成才提供有力的保障。

四、專業成果案例分析

目前太原科技大學車輛工程創新平臺的成員主要以“萬里車隊”為主，是一支持續多年從事科技創新活動的學生團隊。從2012年成立到今，指導培育了200余名學生，專業涵蓋車輛、機自、工設、材料、電子、管理等。平臺堅持“專業教育、競賽實踐、科研創新”的大學生創新能力培養模式，注重學生各方面的培養和鍛煉，在參與各項競賽活動的過程中，會涉及數學、物理、力學、電學等基礎知識；機械設計、機械原理、機械制造、機械加工、工程經濟學、汽車理論、汽車設計、項目管理等專業知識，理論聯系實際，極大地鍛煉、豐富和增強了學生們的開拓創新能力和動手操作能力，提高學生心理素質、建立自信心，培養他們的團隊合作能力和與人溝通的能力，能在車輛工程及相關領域從事設計制造、技術開發、工程應用、生產管理和技術服務等工作。目前車隊成員申報立項的大創項目有30多項，其中國家級4項、省級7項、校級20余項；自行研發制作發動機綜合性能試驗臺、三維掃描儀、中型雕銑機；學生發表各類期刊論文10余篇，授權國家專利3項；指導老師完成國家級教研項目1項、省級教研項目2項、校級教研項目5項；發表相關教研論文5篇，全國核心期刊1篇，省級期刊4篇。迄今為止，車隊已參加了8屆中國節能競技大賽，并于2017年取得全國第14名成績（每升油可跑293.8km）。2018年車隊首次參加中國大學生巴哈大賽并取得全國第7（全國二等獎）的優異成績。2019年車隊首次參加殼牌汽車環保馬拉松大賽并取得全國第5的優異成績。2019年巴哈大賽再續輝煌，取得全國第7（全國二等獎）的優異成績。2019年首次參加中國大學生電動方程式大賽，隊員們積極攻克多項技術難點并成功參賽，獲得全國優秀獎。2019年車隊也頻繁接受電臺、電視臺等新聞媒體的公開報道，如山西衛視、黃河電視臺、山西交通廣播電臺車世界、山西融媒體快報、今日頭條等。2019年舉辦“車輛工程2019級學生入車輛工程創新中心專業實踐動員大會”，進一步將學科競賽實踐創新能力培養受益面向全體專業學生推廣。為滿足學生實踐環節的質量要求，保證教學質量的持續提高和畢業要求的達成，基于學生能力和產出的教學過程質量監控與評價的指導思想，學校建立了一個由校、院、專業三級機構組成的實踐教學質量監控體系，成立平臺學生管理評議小組，并制定平臺學生日常管理細則，包括《車輛工程創新平臺學生日常管理細則》《實驗室安全管理規程》《競賽物料安全存放要求》等，有力地保證整個實踐創新培養環節的常態化發展。

五、結束語

針對高等工科教育傳統實踐教學無法滿足學生創新實踐能力培養的問題，車輛工程專業經過多年實際探索，提出一種車輛學科競賽對學生實踐創新能力培養的改革模式，旨在培養當下企業及社會所需求的能獨立思考、具有良好工程實踐能力的綜合素質優秀的人才。將專業課程、課內外實踐、創新創業項目與科技競賽融合，并為校、院、專業三級機構的學科競賽實踐教學質量監控體系提供保障，將學科競賽融入學生學習生活當中，培養學生工程實踐能力，全面提升學生的科研素質，在高等院校新工科教育下，對車輛專業人才培養方面具有重要的現實意義和推廣價值。經過我校的實踐與探索，這種模式對培養車輛工程實踐創新人才確實取得了良好的效果。

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作者：張喜清 連晉毅 智晉寧 宋勇 孟杰 單位：太原科技大學