车辆学科竞赛与实践创新能力培养特征

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摘要：针对高等工科教育传统实践教学无法满足学生创新实践能力培养的问题，车辆工程专业经过多年实际探索，提出一种车辆学科竞赛对学生实践创新能力培养的改革模式，旨在培养当下企业及社会所需求的能独立思考、具有良好工程实践能力的综合素质优秀的人才。将学科竞赛引入车辆专业教学，与课程教学、实验教学、工程实践、创新实践衔接融合，并由校、院、专业三级机构的学科竞赛实践教学质量监控体系提供保障，培养学生工程实践能力，全面提升学生的科研素质，在高等院校新工科教育下，对车辆专业人才培养方面具有重要的现实意义和推广价值。

关键词：学科竞赛；创新实践；车辆工程；实践教学

《汽车产业中长期发展规划》指出，发展我国汽车产业需要继续完善创新体系，增强核心技术攻关能力，突破重点领域引领产业转型升级，打造本土国际领军企业。高校车辆工程专业担负着为汽车产业培养未来人才的艰巨任务，对国家汽车行业人才培养起着至关重要的作用[1]。为了提升车辆工程专业学生的实践创新能力，太原科技大学车辆工程专业以学科竞赛对学生实践创新能力培养进行实际探索，首先分析了车辆工程专业学生创新实践能力的培养现状，发现传统以理论为主的教学方式在对学生的创新实践能力培养方面的不足。然后通过专业培养方案改革，将学科竞赛引入车辆专业教学，与课程教学、实验教学、工程实践、创新实践衔接融合，使学生从传统填鸭式的学习模式中脱离出来，在实践中学习、在学习中实践、以实践促教学，培养学生的专业兴趣和创新能力。为车辆工程专业学生打造“实践-课堂-创新”的新型学习模式，提升学生专业学习的主动性和能动性。

一、传统车辆专业学生培养中存在的问题

目前，绝大多数高校车辆专业毕业生参加工作后，用人单位普遍反馈毕业生创新实践能力不足，亟需高校加强学生在校期间实践创新能力的培养，传统车辆专业在学生培养方面存在的问题如下所列[2-3]。

（一）强调理论、弱化实践

绝大部分高校在对学生的综合素质的培养中，理论课程无论从学时还是重要性方面都高于实践环节。虽在专业培养方案中设置了与专业理论相关的课内实验课程，各学期还穿插一些社会实践类课程和校内外实习环节，但往往这些实践类环节在实施过程中缺乏实质性内容，更显形式化，不能体现学生能动性，不能支撑学生创新实践能力的培养。

（二）缺乏创新创业实验平台建设

专业专属的创新创业平台建设应包括创新创业场所和创新所需的实验设备。虽然高校有一些科技竞赛学生创新团体，但参与学生比例低、规模小；缺乏专门的工作场所，所提供的设备不足且较为陈旧；不能给学生提供很好的创新实践平台，远不能满足学生创新实践能力的培养条件。

（三）实习实训注重观摩，缺乏实践操作

车辆工程专业实习实训环节大多侧重现场观摩学习，学生实践操作环节较少，未能从本质上培养学生的动手实践创新能力，理论联系实践性差，不能加深学生对理论知识的了解。

（四）缺乏行之有效的专业创新实践人才培养保障机制

高校缺乏有效的学生创新实践人才培养保障机制，存在保障体系漏洞，缺乏对学生创新实践活动的激励措施。如教师参与指导的工作奉献度评定、学生创新实践能力认可方面存在较大的偏颇；教学经费中实践经费占比较小等不利因素。

二、学科竞赛的培养特征

目前针对工科高校的各类学科竞赛门类众多，分为A类赛事：由教育部主办、影响大；B类赛事：由省教育厅主办；C类赛事：由教指委或全国性学会（协会）主办。高校学科竞赛是面向在校大学生的大众化科技活动，是培养创新型人才、促进实践教学改革与创新、以实践促学习的有效途径。在紧密结合课堂教学的基础上，理论联系实际，加强学生动手能力和创新能力，在学科竞赛中激发学生团队意识、创新思维和学习主动性，通过创新实践来发现问题、分析问题、解决问题，不断增强学生的专业学习兴趣，树立学习信心和目标[4-7]。学科竞赛的培养特征主要体现如下：

（一）培养学生工程实践动手能力和创新能力、沟通交流和团队合作能力

任何一项学科竞赛都具有一定的专业综合性，要完成竞赛作品的制作，需要综合许多专业综合知识和拓展知识，可实现对学生专业综合能力的锻炼。以大学生电动方程式大赛（FSEC）为例，该大赛是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛，各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车，能够成功完成全部或部分赛事环节的比赛。这是一项复杂的系统性任务，包含车辆、机械、电子、工业设计、自动化、营销等工作，至少需要40人以上的学生设计团队，并且需要团队成员间沟通交流、团队合作；团队成员既分工明确，又相互协调，完成赛车各个零部件的设计及加工任务和整体装配任务；赛车制作过程中相关部件需要设计、分析、制造、安装及优化，可以充分锻炼团队学生的工程实践动手能力和创新能力。

（二）促进实践教学的改革与创新

传统的实践教学环节主要是以原理性验证实验及观摩形式为主，完全根据授课老师的授课思路完成实践环节，该手段极大地束缚了学生发散思维及创新能力的体现。通过车辆专业学科竞赛项目，对传统实践教学方式及教学内容进行改革，学科竞赛需要学生们具备多学科、综合性的知识，可以有效促进竞赛指导教师具备较高的专业综合工程实践能力，不断更新实验及实践内容，改革教学方式，持续改进，高质量达到专业培养要求。

（三）加强学生的专业学习兴趣，树立学习信心和目标

当前高校大学生大多缺乏对专业的认知，不知所学知识与专业以及将来职业的关联性，加之学习任务量小，课外时间较多，自我约束能力差，虚度青春者不在少数。专业可通过组织各类竞技性学科竞赛，鼓励学生参与进来，无形之中带动学生的学习积极性及主动性，强化学生理论联系实际的能力，通过制作竞赛作品、参加比赛、获奖等过程，可激发学生的学习优越感，树立学习信心和人生目标，不断提升车辆专业学生的专业能力和未来对社会的贡献度。

三、车辆专业创新实践改革模式

车辆专业实践教学改革旨在紧跟新时代、新工科发展要求，在完成专业培养计划任务的过程中，深刻反思传统实践教学弊端，与时俱进，积极推进“新工科”车辆工程创新平台建设，以学生为中心，着重培养大学生创新能力和创业意识、锤炼大学生团队意识和工匠精神等，最终把学生培养成理论和实践相结合的应用型、创新型、复合型高素质人才。本校车辆工程专业于2012年成立车辆工程创新平台，主要依托学校教务处和机械工程学院，以培养学生的综合素质与创新能力为根本目标，以大学生创新竞赛活动的组织与实践作为活动内容，为学生个性发展与素质能力培养创设条件与环境，为大学生科技创新活动搭建平台。在专业课堂教学之外，让众多学生真正参与到工程实践项目（学科竞赛）中。在竞赛项目实施过程中提高实践创新能力，进一步夯实了专业理论基础，达到学以致用的目的。专业具体创新改革内容体现在以下五个方面。

（一）建立开放的校级车辆工程创新平台

专业于2012年在学校教务处、机械工程学院的支持下建立车辆工程创新平台，考虑到当时专业实际情况和具备的条件，开始组织车辆工程专业学生们参加“HONDA中国节能竞技大赛”，该竞赛是搭载Hon－da125cc的4冲程发动机，自行动手制作赛车、挑战节能极限的竞技赛事。竞赛作品整个制作过程具有很强的综合性，涉及数学、物理、力学等基础知识；机械设计、机械原理、机械制造、机械加工、汽车理论、汽车设计、汽车试验等专业知识，既要动脑又要动手，学到了很多很多书本上难以找到的知识与本领，极大地锻炼、丰富和增强了学生们的开拓创新能力和动手操作能力。从车辆工程创新平台成立至今，经过8年的积累和沉淀，平台实践场地和设备工具不断完善，学生规模不断增大，每年参与成员数目达到百余人。目前平台的建设不仅能促进专业学科竞赛活动的开展，同时也为专业日常实践教学活动提供支持。

（二）参加更多学科竞赛与创新项目，壮大学生队伍，平台逐步形成“传、帮、带”模式

平台成立至今，参加的实践创新项目由“单一化”向“多元化”发展，目前主要参加中国节能竞技大赛、中国汽车工程学会巴哈大赛（BSC）、中国大学生电动方程式汽车大赛（FSEC）、中国大学生“壳牌汽车环保马拉松”挑战赛、大学生创新创业项目、“挑战杯”中国大学生创业计划、大学生工程训练综合能力竞赛项目等。这些项目大多需要实物制作，需要进行实车对抗性竞技。平台学生队伍从开始的几人到现在百余人，很注重学生的培养，已为国家、社会培育了数百名优秀人才。平台注重学生实践创新工作的持续性，形成“指导教师→顾问团→队长→项目负责人→组长→组员”金字塔型管理模式，鼓励有经验的老生带进入平台的新生，实现实践创新能力的“传、帮、带”，有效保证了平台的持续发展。

（三）建立一支具备专业知识和实践创新能力的导师队伍

随着创新平台实践和竞赛项目的多元化，指导教师队伍也在逐渐扩大，由最初的1人到现在的8人，并且都为车辆专业的年轻专业教师，大多具有博士学位。平台一贯坚持“专业教育、竞赛实践、科研创新”的大学生创新能力培养模式，始终重视优秀专业师资队伍的建设，注重提升专业的核心竞争力和健康持续发展。在竞赛项目的开展中，会涉及汽车理论、汽车设计、汽车构造、零部件加工制造、汽车电子技术、汽车检测技术等诸多知识，而参赛学生一般都为专业的低年级，这些专业知识尚未学习，这就要求指导教师不仅具有丰富的专业知识，同时还应具有较强的专业实践技能。指导老师团队在指导学生参加竞赛活动的过程中，面对遇到的各种前沿知识和技术，也需要不断学习，在具体实践中得到持续进步，在培养学生各项能力的同时，也丰富了专业老师的各项技能，有助于反哺到专业学生的专业教育中去。同时针对性地进行专业教学改革，申请校级、省级教学改革项目，发表教研论文，将这些经验向其他兄弟院校宣传推广，争取大家都受益。

（四）规范平台学科竞赛管理方式，面向车辆专业实现平台资源的充分利用

学科竞赛已成为目前高校学生实践动手能力和创新思维培养的主要途径之一，已逐渐成为高校吸引优秀生源的主要手段之一，因此学校、教务处、学院在学科竞赛经费上给予极大的支持，制定相关经费管理措施，给学科竞赛的开展提供保障，同时也给获奖奖励，极大地激励学生参与的积极性。车辆工程专业学科竞赛基本都要进行各类赛车的实物制作，所需经费巨大，比如一辆电动方程式赛车的制作成本为30万，一辆巴哈越野赛车制作成本为8万。专业也积极利用平台学科竞赛资源，动员全体车辆专业学生加入平台进行锻炼，他们将在参与赛车制作的过程中，得到超乎寻常的锻炼，让学生们及早认识专业，提高专业兴趣，为将来的学习树立信心和目标。同时这种模式的专业教育良性循环下去，将对新工科教育背景下车辆专业的改革发展起到积极的推动作用。

（五）顺应工程认证教育标准，加强专业实践教学质量监控体系建设

在工程教育认证的三大理念中，产出导向居于核心地位。传统的“填鸭式”教学模式已无法满足新时代学生的需求，以学生为中心，以产出为导向，探索车辆工程专业实践创新式教学改革已迫在眉睫。随着平台学科竞赛团队规模的扩大，平台的持续发展取决于指导老师的精心指导，取决于团队学生间的融洽合作，亟需加强专业实践教学质量监控体系的建设。为了更好地保障平台学科竞赛实践教学质量，需要构建科学、完善的专业实践教学质量监控和评价体系，全面评价平台实践教学的各项情况，有效避免评价结果的片面性，形成教师与学生双向的信息交流和反馈，主动促进指导教师改革专业教学模式，进一步规范教学过程，保证专业实践教学质量，提高本专业的人才培育水平，为学生的全面发展、成长成才提供有力的保障。

四、专业成果案例分析

目前太原科技大学车辆工程创新平台的成员主要以“万里车队”为主，是一支持续多年从事科技创新活动的学生团队。从2012年成立到今，指导培育了200余名学生，专业涵盖车辆、机自、工设、材料、电子、管理等。平台坚持“专业教育、竞赛实践、科研创新”的大学生创新能力培养模式，注重学生各方面的培养和锻炼，在参与各项竞赛活动的过程中，会涉及数学、物理、力学、电学等基础知识；机械设计、机械原理、机械制造、机械加工、工程经济学、汽车理论、汽车设计、项目管理等专业知识，理论联系实际，极大地锻炼、丰富和增强了学生们的开拓创新能力和动手操作能力，提高学生心理素质、建立自信心，培养他们的团队合作能力和与人沟通的能力，能在车辆工程及相关领域从事设计制造、技术开发、工程应用、生产管理和技术服务等工作。目前车队成员申报立项的大创项目有30多项，其中国家级4项、省级7项、校级20余项；自行研发制作发动机综合性能试验台、三维扫描仪、中型雕铣机；学生发表各类期刊论文10余篇，授权国家专利3项；指导老师完成国家级教研项目1项、省级教研项目2项、校级教研项目5项；发表相关教研论文5篇，全国核心期刊1篇，省级期刊4篇。迄今为止，车队已参加了8届中国节能竞技大赛，并于2017年取得全国第14名成绩（每升油可跑293.8km）。2018年车队首次参加中国大学生巴哈大赛并取得全国第7（全国二等奖）的优异成绩。2019年车队首次参加壳牌汽车环保马拉松大赛并取得全国第5的优异成绩。2019年巴哈大赛再续辉煌，取得全国第7（全国二等奖）的优异成绩。2019年首次参加中国大学生电动方程式大赛，队员们积极攻克多项技术难点并成功参赛，获得全国优秀奖。2019年车队也频繁接受电台、电视台等新闻媒体的公开报道，如山西卫视、黄河电视台、山西交通广播电台车世界、山西融媒体快报、今日头条等。2019年举办“车辆工程2019级学生入车辆工程创新中心专业实践动员大会”，进一步将学科竞赛实践创新能力培养受益面向全体专业学生推广。为满足学生实践环节的质量要求，保证教学质量的持续提高和毕业要求的达成，基于学生能力和产出的教学过程质量监控与评价的指导思想，学校建立了一个由校、院、专业三级机构组成的实践教学质量监控体系，成立平台学生管理评议小组，并制定平台学生日常管理细则，包括《车辆工程创新平台学生日常管理细则》《实验室安全管理规程》《竞赛物料安全存放要求》等，有力地保证整个实践创新培养环节的常态化发展。

五、结束语

针对高等工科教育传统实践教学无法满足学生创新实践能力培养的问题，车辆工程专业经过多年实际探索，提出一种车辆学科竞赛对学生实践创新能力培养的改革模式，旨在培养当下企业及社会所需求的能独立思考、具有良好工程实践能力的综合素质优秀的人才。将专业课程、课内外实践、创新创业项目与科技竞赛融合，并为校、院、专业三级机构的学科竞赛实践教学质量监控体系提供保障，将学科竞赛融入学生学习生活当中，培养学生工程实践能力，全面提升学生的科研素质，在高等院校新工科教育下，对车辆专业人才培养方面具有重要的现实意义和推广价值。经过我校的实践与探索，这种模式对培养车辆工程实践创新人才确实取得了良好的效果。

参考文献：

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作者：张喜清 连晋毅 智晋宁 宋勇 孟杰 单位：太原科技大学