新工科背景下车辆工程专业本科生学术创新能力培养模式探索

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　　[摘 要] 在新工科教育背景下，车辆工程领域的人才培养模式正在由传统的机械工程学科为基础的教学模式向电气电控、智能信息、能源材料等多元化学科交叉融合模式转变，创新能力更是当前人才培养的重要目标。在当下教学模式的快速革新转变时期，结合一年的美国加州大学伯克利分校工程学院访学经历，对当前新工科模式的培养创新能力进行模式化讨论与探索。
　　[关键词] 新工科;车辆工程;本科生;创新能力;培养模式
　　[基金项目] 2019年吉林省教育厅高等教育教学改革研究项目“汽车智能驾驶虚拟仿真教学平台开发”（2019XZD036）;2019年度吉林大学本科教学改革研究重点项目
　　[作者简介] 胡宏宇（1982—），男，吉林长春人，副教授，博士生导师，研究方向为智能驾驶与驾驶行为分析;程 铭（1995—），男，吉林松原人，吉林大学汽车工程学院2018级车辆工程专业硕士研究生，研究方向为智能网联汽车;高振海（1973—），男（满族），吉林长春人，吉林大学汽车工程学院教授，博士生导师，院长（通信作者），研究方向为智能驾驶与驾驶行为分析。
　　[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）39-0283-03    [收稿日期] 2020-03-22
　　 一、前言
　　人才培养是当下高校职能的根本所在，而本科教育更是大学教育体系中的核心环节，是教育的根本所在。当代大学教育与传统式的“课堂书本”教育不同，还需要多元素、多文化的全面培养综合素质人才。所以，当代大学应秉承文化传承的同时进行科技创新与人才培养等重要使命。为了应对我国新一轮科技革命与产业变革，新工科的教育理念在高校工科教育中开始逐步推广。新工科是新时代背景下国家为推进高等教育改革而做出的新战略。新工科泛指依托新兴信息产业、新能源、新材料等新兴产业设立的专业，包括对传统工科专业的升级、优化与再造[1]。新工科承载着新体系、教育教学的新质量、人才培养的新模式、学科专业的新结构、工程教育的新理念等使命，赋予了工科教育新内涵[2]。新工科建设主要涵盖途径新、要求新与理念新三个方向，以达到培养创新型、多元化工程人才的要求，树立塑造未来、应对变化的新理念。随着信息化与人工智能化的快速发展，汽车行业的大背景也由传统的生产制造逐步向智能信息化转变。在此变革的大背景下，本科车辆工程的教育需求也正在向电动化、智能化、网联化、共享化等多学科交叉的复合型人才培养的方向转变[3]。这就要求在本科生阶段，学生的知识学术培养体系要由传统机械工程为主的传统工程学科人才培养，向电气电控、智能信息、能源材料等领域多元化学科培养倾斜。其中，对学术创新能力的培养尤为重要。在当今工业社会背景下，社会需求不再只是简单的理论应用，更多的需求是理论革新与实践创新[4]。所以，学术创新应是新工科背景下工科教育的一项重要培养环节。2019年作者有幸在美国加州大学伯克利分校（UCB）工程学院访学一年，期间对于其本科生培养模式与方法，进行了亲身经历与感悟。对我们的本科生专业学生培养有一定的借鉴意义。加州大学伯克利的工程学院是世界顶级三大工程学院之一，不管是本科生还是研究生都能在此受到工程领域的最高等教育。该学院为学生提供了动态的跨学科实践教育，开设了生物工程、土木与环境工程、电气工程与计算机科学、工业工程与运筹、材料科学与工程、机械工业和核工程课程。学院不断挑战传统思维，注重培养学生的创造力和想象力。师生并肩进行开创性的研究工作，突破并引领行业领域的多项重大技术变革。接下来，作者将结合访学经历与个人体会，对新工科背景下的车辆工程专业培养模式的创新化的探索模式进行梳理探讨。
　　二、完善新工科本科生专业课程体系
　　专业课程体系是本科教育的根本，国内高校的本科教育课程体系多采用学科分类化模式，采用学分制的课程考核模式，课堂教育也采用传统的教师直授模式。这种模式下的课程体系，更适合学生的理论教育培养，但对学生独立思考创新能力的深度培养则有所不足[5]。借鉴UCB的计算机课程体系的几个主要特点，对国内本科专业课程体系模式的改革进行思考探索。UCB的计算机科学领域人才辈出，教育体系也独树一帜。对于课程体系的安排，有许多较之国内更加完善的體系特点。首先，UCB的课程体系层次分明，重点突出以核心学科带动拓展学科的特点。这种体系将课程分为lower division和upper division两种，类似于国内的专业必修课与选修课。不同的是，这些课程并不像国内的必修课与选修课那样的“平行授课”与“学分达标”模式，而是一种“核心扩散”“以点带面”的模式。在该课程体系中，大部分的课程都有一些先修课程，不同的课程会分为不同的重要程度，重要课程为基本理论的核心课程，每一门创新课程都需要一到两门核心课程的先修作为支撑，很好地体现出以点带面的层次系统。在我们的教学模式中，也可引用这种课程模式，即在重点核心学科下附属适当的选修课程，这种“树状发展”的课程体系可以使学科类别更加明显，也更好地规范了“领域化”的学科模式。另外，设置了超强精品课，由计算机，深度学习，强化学习领域的权威教授亲自授课。UCB以培养学生的科学思维为主，专业技能为辅，特别注重对学生思维模式的培养训练，课堂多以“探讨式”的模式进行，让学生融入课堂，展开思维，进行多角度，多层次的思维交流。UCB给了学生极大的自由，主要体现在两点：一是必修课少，选修课多，二是让学生自己开课。UCB对于本科生给出了一系列具体的指导措施与培养方法：首先，学生可根据自己的兴趣自行选择研究领域与课程，阅读学院研究页面，查看该部门的区域、实验室、中心和项目的完整列表。所以我们也应该做到两点：一是要开放足够广泛的选修课程供学生选择，校园条件有限的话也可以利用网络教育平台共享课程;第二要做到真正给学生自主选择的权力，提前做好课程的分类，让学生有更加明确的选择目标。 　　三、增加本科生学术科研活动项目
　　科研活动最能体现本科教育的创新培养，在国内，针对本科学生的科研活动还存在着很大的局限性，具体表现在形式单一，参与范围较小。本科学生能够直接参与的科研项目较少，团队合作能力还较为薄弱[6]。而UCB为本科学生提供了很大的科研创新平台。UCB实行本科研究见习计划，该计划旨在使本科生更深入地参与大学的研究生活，在每个学期开始时会开放申请。本科生可自主选择感兴趣的研究项目并直接参与其中，可以更多地接触科研团队的合作研究，接触领域的尖端人才。在我们学院，也为本科生提供了很多创新平台，很多科研团队以及学生组织都设立了专门的本科科研部门，吸纳优秀的本科生参与到团队科研项目中，这种本科学生“渗透式”的参与模式还在探索中，虽然普及程度还不高，但是已经有了较好的初步效果，本科学生有了更多的平台去进行科研学习。UCB还设立本科暑期工程研究项目，这是针对学生的假期生活而安排的自主选择性项目，UCB计算机系每年夏天会邀请一群不同的本科生在教职员工和研究生的指导下进行为期9周的研究工作，相当于一些国内高校的暑期夏令营培养计划，不同的是，UCB的学生在项目期间，需要以正式项目参与人的身份进行科研教学工作，从而更具备领域的专业性。这对于我们的培养模式也有一定的启发，我们也可以针对本科学生专门设立一些假期科研项目，不一定局限于校内，可以与其他高校和企业建立广泛的合作关系，利用假期时间让学生也可以参与到各个科研项目中，学生可以选择参与到当地高校或相关企业的研究培养中，并授予一定的培养学分及资格认定，这样可以扩大学生科研参与的广泛程度。
　　四、导师责任制，提早加入科研团队，体会团队合作
　　导师责任制在国内的研究生培养中发挥着重大作用，其重点在于“导师贯全负责”“学生专业培养”[7]。这种培养制度可以有效帮助学生明确科研目标，做到有的放矢。在有导师带领的科研团队方面，UCB会尽早为学生安排参与，让每个学生都有机会在本科期间亲身参与科研建设，与导师直面交流。另外，UCB每周会有一次的学术报告会，在报告会上，教职工会展示他们的一些研究成果，同时借此机会来找到愿意参与该项目的学生。在新工科培养教育创新改革的模式下，我院将导师责任制作为本科教育培养的重要环节，具体已经落实到每一位在校本科生与教师团队。本科生会与意向导师进行双向选择，加入导师的科研团队，参与科研项目。学院定期也会举办“汽车大讲堂”主题讲座，邀请校内或专业领域知名专家前来汇报最新研究进展。目前国内本科生基数很大，包括学生本身在内，可能很难在本科阶段就树立起对“科研”这一概念的理解，在临近毕业时会对科研深造这条路感到迷茫。而本科学生通过导师责任制度，若能提早参与到自己所在专业领域的科研活动，去接触真实的科学研究，可能会尽早地确立科研态度，参与科研项目，体会科研的团队成员合作，形成未来规划，减少不必要的职业弯路。
　　五、定期进行学术海报论坛，展示研究成果
　　UCB经常会有本科生研究海报论坛，本科生通过参加这个会议就可以了解到自己的同学正在参与的研究项目，从而加入某个项目中。这给学生提供了一个更为直观了解项目情况的平台，也增加了校园内学术科研氛围的活跃性。大部分的国外高校基本上每星期都会有小型的团体讨论活动，完全由学生自发组织，不同专业、不同领域的学生都可以参与进来，对各自领域的研究现状以及所遇难题进行分享表达，也许跨学科的交流不会解决较深的专业问题，但不同领域的学者对待问题都有着不同的理解方式，通过思维的交流，也许会迸发出新的活跃思维。在国内，学术海报展示多见于专业的学术交流会议，而在校园内直接举办团队性的学术海报汇报还不多见。我们可以参考UCB的活动模式，根据本校研究生科研情况分科研团队或小组来举办海报展示汇报活动，也可以举办相应的校园科技节活动，可以展示本团队的实物成果或模拟展示，增加科研趣味环节。其次，也可利用当前互联网平台，普及各团队的研究项目及成果，以此加强团队间的合作交流，普及校园“网络化”科技交流。目前，一些高校也组织举办海报制作大赛，组织每个科研团队进行海报的制作以及汇报，再由专家进行给分评定，而且这些活动多由本科生参加。这些小规模的科研展示活动，可以让更多的本科生在早期就培养形成科研观念，树立学术创新思维，这也对开发学生科研能力具有一定的促进作用。
　　六、增强线下线上的国内外学术交流活动
　　国内外的教育体系与模式存在着很大的差异，学术培养模式也各有不同。因此，在本科教育阶段，为本科生提供一定的国外学术交流是必要的。高校可在能力范围之内，尽可能的为学生创造海外交流的机会，让学生能够接触到专业领域内的国际人才，为他们提供更多的交流机会，这是开拓创新思维最为有效的方法。在我校的交流培养规划中，学校和学院，每年都会形成本科生学术交流经费计划，提供本科生在汽车专业领域的学术年会进行论文宣读与学术交流，同时也在寒暑假为学生提供国外高等学府的短期联合学术提升计划，利用假期时间为学生提供短期的国外交流活动，给更多的学生接触国外教育培养模式的机会。当下全球社会已经进入了互联网+的时代。国内高校之间也应该利用此优势，加强与国外知名院校的合作交流，可采取“云端课程”“远程分享”等网络活动，让更多国内的本科生可以提前接触到国外的课堂模式。此外，线上的云端互动也可以為学生提供同国外专家“面对面”交流的机会。这样，将国外的部分实时教学模式加入到国内高校本科培养的教学环节中，可以很大范围地拓展本科生的专业认知领域。
　　七、总结
　　新工科模式下的车辆工程本科教育应该尤其重视对学生的创新能力培养。具体应该体现在学生的思维创新与学术创新，理论教学不应只局限于课堂教育，多元培养，学科交叉化是现下有效的教学培养模式。应该给学生更多自主选择的机会，包括对课程、以及科研方向的选择。每个学生都有着独立思考的能力，在对自己的兴趣点还没有很好把握的情况下，学校理应为学生提供更多选择的机会，学生才能更容易找到最适合自己的科研方向。加强本科生对于科研项目的参与程度。尽早地为本科生提供接触科研的机会，包括专业的学术讲座，导师责任制，设立假期研究项目，提供国外交流机会等等。
　　参考文献
　　[1]马静.探索新工科背景下的应用型本科高校人才培养模式[J].中国管理信息化，2020（3）：214-215.
　　[2]徐敦辉.学科交叉视域下新工科人才培养研究[D].南京邮电大学，2019.
　　[3]张万枝，张则栋，白文静，等.新工科背景下车辆工程本科专业人才培养方案探究[J].汽车实用技术，2020（1）：204-206.
　　[4]姚嘉，卢伟，匡兵，等.车辆工程专业教学改革面临的问题与思考[J].中国管理信息化，2020（5）：206-208.
　　[5]林健.新工科专业课程体系改革和课程建设[J].高等工程教育研究，2020（1）：1-13+24.
　　[6]张瑶，曹建新，庄永亮，张静.浅析新时期高校本科科研育人[J].大众文艺，2020（1）：242-243.
　　[7]徐娜，祝伟.建立以科学研究为主导的导师责任制的几点思考[J].太原师范学院学报（社会科学版），2010，（6）：142-143.
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