冀杰 任玥 李云伍 吳飛

摘? 要：隨著“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等一系列國家重大戰(zhàn)略的實(shí)施，汽車電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化及共享化（簡稱“新四化”）的趨勢愈發(fā)明顯，迫切需要培養(yǎng)造就一大批跨學(xué)科交叉的創(chuàng)新型汽車工程技術(shù)人才，而新工科教育理念的提出與實(shí)踐，為車輛工程專業(yè)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式提供了新的方向和途徑。在汽車行業(yè)“新四化”的發(fā)展趨勢及創(chuàng)新人才需求前提下，闡述車輛工程與新工科建設(shè)之間的辯證關(guān)系，并分析汽車“新四化”對專業(yè)人才培養(yǎng)提出的挑戰(zhàn)，最后依據(jù)“新工科”教育理念提出未來車輛工程專業(yè)建設(shè)的建議，以期推動工程教育轉(zhuǎn)型發(fā)展并為我國汽車行業(yè)提檔升級提供人才保障。

關(guān)鍵詞：新工科;車輛工程;新四化;培養(yǎng)模式

中圖分類號：G640? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2019）25-0022-04

Abstract： With the implementation of a series of national strategies such as "made in China 2025" and "Internet plus"， the trends of electrification， intelligence， interconnection and sharing for vehicles are becoming more and more obvious， then it is urgent to cultivate a large number of interdisciplinary innovative automotive engineers. The proposal and practice of the emerging engineering education provides an innovative direction and way for cultivating professional vehicle engineers. This study will be starting from the development trend and the demand of engineers in vehicle industry， then clarify the dialectic relation between vehicle engineering and the emerging engineering， and analyze the challenge of four modernization to the cultivating model. Finally， according to the emerging engineering education concept， we put forward suggestions for the development of future vehicle engineering， so as to promote the development of engineering education transformation and gear upgrades to provide innovative guarantee for China's vehicle industry.

Keywords： Emerging Engineering; vehicle engineering; New Four Modernization; cultivating model

引言

當(dāng)前，以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的產(chǎn)業(yè)革命正在迅猛展開，人工智能、5G通信、新能源、大數(shù)據(jù)以及云技術(shù)等新科技快速改變著汽車行業(yè)的產(chǎn)品業(yè)態(tài)、商業(yè)模式和技術(shù)方向[1]。產(chǎn)業(yè)變革為我國汽車行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了新機(jī)遇、注入了新動力，但與此同時，汽車行業(yè)的“新四化”發(fā)展需要大批跨學(xué)科交叉的新型卓越工程技術(shù)人才，這對汽車人才的知識、技能、職業(yè)素質(zhì)和國際視野提出了新要求，也對傳統(tǒng)的車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式提出了前所未有的挑戰(zhàn)[2]。

為順應(yīng)新時代對工程教育教學(xué)改革提出的新要求，培養(yǎng)新型工程創(chuàng)新人才，高等工程教育必須進(jìn)行全面、深刻的改革和創(chuàng)新。新工科教育理念和改革措施就是在這樣的背景下提出的，從“復(fù)旦共識”、“天大行動”到“北京指南”，對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革展開了主動響應(yīng)，也標(biāo)志著以新工科建設(shè)為主題的高等工程教育改革進(jìn)入到一個新的階段[3]。車輛工程作為一個多學(xué)科交叉復(fù)合的傳統(tǒng)工科專業(yè)，不僅需要掌握傳統(tǒng)的機(jī)械、電子、控制等豐富的專業(yè)基礎(chǔ)知識，同時，還要順應(yīng)行業(yè)發(fā)展趨勢，掌握以人工智能（Artificial Intelligence）、區(qū)塊鏈（Block Chain）、云計算（Cloud）和大數(shù)據(jù)（Big Data）為代表的高新技術(shù)。因此，車輛工程專業(yè)建設(shè)需要依據(jù)新工科教育的發(fā)展理念，在已取得的工程教育改革成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前人才培養(yǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展特點(diǎn)，調(diào)整和轉(zhuǎn)變學(xué)科專業(yè)建設(shè)思路，對專業(yè)人才培養(yǎng)模式進(jìn)行改革與發(fā)展，以適應(yīng)當(dāng)前汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展以及汽車行業(yè)對專門人才的較高要求。

一、車輛工程與“新工科”的辯證關(guān)系

新工科可表示為Emerging Engineering或Emergent Engineering，新工科的“新”包括工程教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量、分類發(fā)展的新體系，其中，新穎的學(xué)科或領(lǐng)域是重要組成部分之一，可理解為剛出現(xiàn)、正在形成或?qū)⒁纬傻男屡d工程學(xué)科、領(lǐng)域或方向，可以是一級、二級或交叉學(xué)科，也可以是學(xué)科方向，它應(yīng)該代表工程和科技的新發(fā)展，與快速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)聯(lián)系緊密[4]。

在傳統(tǒng)觀念中，車輛工程專業(yè)是以傳統(tǒng)機(jī)械類知識為教育背景，同時融合了工程力學(xué)、電工電子、自動化控制、設(shè)計學(xué)與加工制造等多學(xué)科交叉知識，最終用于研究汽車、拖拉機(jī)等車輛的理論分析、設(shè)計開發(fā)、試驗檢測、加工制造及技術(shù)管理的傳統(tǒng)工科專業(yè)。然而，車輛工程專業(yè)經(jīng)過近些年的快速發(fā)展和升級，不僅逐漸實(shí)現(xiàn)了與計算機(jī)輔助設(shè)計、虛擬仿真等先進(jìn)技術(shù)的深度融合，而且成功地引入了諸如電動化、信息化、智能化、大數(shù)據(jù)等新概念，已經(jīng)在很大程度上改變了車輛工程專業(yè)原有的傳統(tǒng)工科基本屬性。雖然車輛工程專業(yè)在培養(yǎng)方法上與傳統(tǒng)工科大類專業(yè)相類似，但由于其自身課程知識體系與智能化、大數(shù)據(jù)、新能源高度融合的學(xué)科特點(diǎn)，決定了其與傳統(tǒng)機(jī)械類專業(yè)的本質(zhì)差異，同時也奠定了其具備開展新工科教育改革與探索的前提條件和基礎(chǔ)[5]。

另外，任何割裂工科整體性的學(xué)科和專業(yè)分類，均不可能發(fā)揮出系統(tǒng)整體功能，亦不符合高等工程教育的整體理念，這必然違背新工科建設(shè)的初衷。從歷史邏輯來看，學(xué)科的重構(gòu)是“常態(tài)”，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、知識的累積、范式的變遷、認(rèn)識的拓展等都對其發(fā)生作用，但社會需求是推動學(xué)科演進(jìn)的主要驅(qū)動力[6]。新工科專業(yè)類型可通過以下兩個途徑進(jìn)行構(gòu)建：1. 根據(jù)科技進(jìn)步和社會需求設(shè)立全新的工科專業(yè)或?qū)I(yè)方向，例如人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等專業(yè);2. 根據(jù)新工科教育范式的框架，以新的理念、新的模式、新的方法、新的內(nèi)容和新的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)改造現(xiàn)有的工科專業(yè)方向，例如，機(jī)械制造、電氣、材料、自動化、采礦、冶金、動力等專業(yè)。前者主要是根據(jù)技術(shù)發(fā)展方向設(shè)定專業(yè)，此類專業(yè)需要在傳統(tǒng)工科專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)尋找落地應(yīng)用場景;而后者則是在借助前沿技術(shù)發(fā)展方向?qū)ΜF(xiàn)有工科專業(yè)進(jìn)行提檔升級，從而滿足現(xiàn)有行業(yè)的快速發(fā)展需要。以車輛工程為例，車輛工程的“新四化”需要人工智能、大數(shù)據(jù)、現(xiàn)代通信、新能源等新興專業(yè)的技術(shù)支撐，而上述技術(shù)也需要在汽車行業(yè)的不同領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用落地，如圖1所示。

二、汽車“新四化”對新工科人才培養(yǎng)的新要求

2015年，國務(wù)院印發(fā)《中國制造2025》，提出將“節(jié)能與新能源汽車”作為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，明確了“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，這為汽車行業(yè)的“新四化”奠定了重要的政策基礎(chǔ)[7]。另外，近年來隨著人工智能、互聯(lián)網(wǎng)+、5G通信、大數(shù)據(jù)及新能源等技術(shù)的不斷突破，為汽車行業(yè)“新四化”的快速發(fā)展提供了技術(shù)支撐。然而，汽車“新四化”發(fā)展趨勢給高校的車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了以下挑戰(zhàn)：一方面，汽車企業(yè)對高素質(zhì)人才的跨學(xué)科專業(yè)知識、創(chuàng)新應(yīng)用能力及知識更新能力等要求日益增長，另一方面，傳統(tǒng)工科培養(yǎng)模式下孕育的人才難以滿足汽車行業(yè)新技術(shù)的發(fā)展要求，具體表現(xiàn)為：

汽車電動化挑戰(zhàn)：汽車電動化從根本上改變了汽車動力來源以及動力傳輸方式。目前，各大汽車企業(yè)在混合動力汽車、純電動汽車以及燃料電池汽車領(lǐng)域投入了大量研發(fā)經(jīng)費(fèi)和人力，但無論是哪一種形式的新能源汽車，均無法離開電池、電機(jī)、電控三大核心技術(shù)（簡稱“三電”技術(shù)）[8]。而在傳統(tǒng)的車輛工程專業(yè)課程中，僅包含了電工技術(shù)、電子技術(shù)和汽車電器與電子技術(shù)等基礎(chǔ)課程，而與“三電”技術(shù)密切相關(guān)的電化學(xué)、材料科學(xué)、現(xiàn)代電控技術(shù)等課程內(nèi)容涉及較少，難以系統(tǒng)支撐汽車電動化的研究與開發(fā)需要。

汽車智能化挑戰(zhàn)：汽車智能化技術(shù)涉及到環(huán)境感知、信號處理、系統(tǒng)決策及運(yùn)動控制等一系列核心技術(shù)，是車外信息與車內(nèi)控制相結(jié)合的復(fù)雜交叉學(xué)科系統(tǒng)[9]。在傳統(tǒng)的車輛工程專業(yè)課程中，主要涵蓋了速度、溫度、壓力、位置等基礎(chǔ)傳感技術(shù)以及動力傳輸、運(yùn)動控制等控制技術(shù)，另外，有部分課程介紹了自適應(yīng)巡航、車道保持、主動緊急制動等駕駛輔助知識。但是，對于近十年出現(xiàn)并取得廣泛應(yīng)用的外部環(huán)境傳感感知、信息融合、深度學(xué)習(xí)以及駕駛行為決策等方面的知識，現(xiàn)有課程均未涉及。因此，緊跟汽車智能化技術(shù)的發(fā)展，拓展現(xiàn)有課程體系的外延，是當(dāng)務(wù)之急。

汽車網(wǎng)聯(lián)化挑戰(zhàn)：近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、5G通信等技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，汽車的車內(nèi)互聯(lián)、車車互聯(lián)、車路互聯(lián)及車云互聯(lián)等網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)已經(jīng)成為未來必然的發(fā)展趨勢。然而，在傳統(tǒng)的車輛工程專業(yè)課程體系中，汽車通常被看作是相對孤立的運(yùn)動個體，車輛信息主要通過LIN、CAN、FlexRay、MOST等車內(nèi)總線進(jìn)行傳遞和交換，汽車與外界通信的信息傳遞系統(tǒng)框架及傳輸方式等方面內(nèi)容在課程體系中尚未涉及。因此，在新工科專業(yè)建設(shè)背景下，在專業(yè)課程體系中加入以5G為代表的現(xiàn)代通信和互聯(lián)網(wǎng)知識，有助于同學(xué)們學(xué)習(xí)和掌握汽車網(wǎng)聯(lián)技術(shù)。

汽車共享化挑戰(zhàn)：為有效提高汽車的單車?yán)寐?、緩解道路交通壓力并減輕環(huán)境污染，越來越多的汽車企業(yè)正在布局共享汽車市場，汽車共享化也成為未來社會發(fā)展的一大趨勢。在汽車共享過程中，需要有效獲取汽車的數(shù)據(jù)信息并上傳到信息交換平臺，進(jìn)而對信息進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理并分享關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息，最終建立較為全面和完整的汽車共享數(shù)據(jù)庫。大數(shù)據(jù)是新工科專業(yè)建設(shè)的重點(diǎn)方向，需要在傳統(tǒng)車輛工程專業(yè)課程體系中，結(jié)合數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、計算機(jī)等相關(guān)基礎(chǔ)知識，建設(shè)面向汽車共享化的大數(shù)據(jù)專業(yè)課程。

根據(jù)汽車行業(yè)“新四化”的挑戰(zhàn)，構(gòu)建如圖2所示的車輛工程專業(yè)知識體系。

三、新工科車輛工程專業(yè)建設(shè)

新工科車輛工程專業(yè)建設(shè)要服務(wù)國家“2025中國制造”戰(zhàn)略、對接汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展并引領(lǐng)先進(jìn)汽車技術(shù)前沿，以“新四化”需求引領(lǐng)專業(yè)建設(shè)改革方向，突破傳統(tǒng)工科思維模式，打破“學(xué)科壁壘”和“專業(yè)藩籬”，促進(jìn)多學(xué)科交叉與深度融合，培養(yǎng)具有可持續(xù)競爭力和國際視野的創(chuàng)新車輛工程人才。

（一）面向“新四化”的培養(yǎng)目標(biāo)

新工科背景下的車輛工程教育改革應(yīng)該是一種全新的理念，首先需要根據(jù)汽車行業(yè)發(fā)展及專業(yè)人才的培養(yǎng)需求，以結(jié)果為導(dǎo)向確定專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)。新工科背景下對車輛工程人才培養(yǎng)的需求正在不斷提高：首先，通識知識、專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)核心知識依然是實(shí)現(xiàn)新工科教育的基礎(chǔ)，應(yīng)扎實(shí)掌握車輛工程專業(yè)理論知識，并具備較強(qiáng)的實(shí)踐動手能力;其次，工程專業(yè)認(rèn)證對新工科人才培養(yǎng)具有重要的借鑒作用，應(yīng)圍繞《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》中提出的本科畢業(yè)培養(yǎng)要求，提高專業(yè)人才解決復(fù)雜車輛工程問題的能力，并提升國際視野，掌握全球汽車前沿技術(shù)，增強(qiáng)國際競爭力[10];最后，為了適應(yīng)汽車行業(yè)“新四化”的快速發(fā)展，培養(yǎng)的車輛專業(yè)技術(shù)人才還一定要具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。在上述目標(biāo)指導(dǎo)下培養(yǎng)出來的車輛工程專業(yè)學(xué)生，才能適應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，引領(lǐng)汽車技術(shù)變革，服務(wù)國家發(fā)展戰(zhàn)略。

（二）突破專業(yè)學(xué)科藩籬的課程體系

高校中的專業(yè)是一系列課程和教學(xué)環(huán)節(jié)的有機(jī)集成，而專業(yè)建設(shè)以某一學(xué)科為基礎(chǔ)。隨著汽車“新四化”的快速推進(jìn)，車輛工程專業(yè)的知識體系不斷拓展，學(xué)科領(lǐng)域也在不斷外延和交叉，只有打破學(xué)科陷阱、突破專業(yè)藩籬，促進(jìn)車輛工程與多學(xué)科的交叉和深度融合，構(gòu)建新的知識體系與課程體系，才能滿足汽車產(chǎn)業(yè)對新工科人才的要求?；诖?，在新工科教育背景下，車輛工程專業(yè)應(yīng)以“通”和“專”的人才培養(yǎng)為目標(biāo)，車輛工程專業(yè)為出發(fā)點(diǎn)，緊密融合“新工科”專業(yè)中的新興學(xué)科，立足于汽車“新四化”中新技術(shù)的發(fā)展方向，科學(xué)合理地制定新工科專業(yè)的課程體系。

以西南大學(xué)車輛工程專業(yè)為例，為了兼顧“通”和“?！碧厣娜瞬排囵B(yǎng)要求，構(gòu)建了“車輛+X”專業(yè)課程模塊化知識體系，即在傳統(tǒng)通識課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程不發(fā)生變化的前提下，將專業(yè)發(fā)展課程分為“智能網(wǎng)聯(lián)”、“新能源”和“大數(shù)據(jù)”三個不同的方向，分別根據(jù)不同的專業(yè)方向開設(shè)3-4門模塊核心課程，建議選擇該方向的學(xué)生全部學(xué)完相關(guān)課程。另外，在專業(yè)發(fā)展課程的模塊課程之外，整合計算機(jī)科學(xué)、人工智能、新能源、大數(shù)據(jù)、通信技術(shù)等相關(guān)前沿技術(shù)，學(xué)生可根據(jù)自身方向和興趣選擇相應(yīng)課程。上述課程體系兼顧了專業(yè)知識的基礎(chǔ)性、專業(yè)性和前沿性。

（三）“以學(xué)生為中心”的培養(yǎng)模式

新工科建設(shè)中最關(guān)鍵的是人才培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新，“以學(xué)生為中心”的理念貫穿于人才培養(yǎng)的全過程，既要圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)特征因材施教，又要以學(xué)生解決復(fù)雜交叉工程問題的能力作為最終目標(biāo)。根據(jù)新工科人才的新要求，構(gòu)建創(chuàng)新性工程創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式。新工科人才培養(yǎng)模式可借鑒《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)理念，根據(jù)汽車產(chǎn)業(yè)“新四化”發(fā)展對創(chuàng)新人才知識、能力、素質(zhì)的需求進(jìn)行設(shè)計。例如：為提高車輛工程專業(yè)同學(xué)解決復(fù)雜工程技術(shù)問題的能力，可在專業(yè)核心課程學(xué)習(xí)中采用探究式或者項目導(dǎo)向式教學(xué)方法;為了使學(xué)生了解和掌握汽車“新四化”的前沿知識，可采用MOOC或者在線講座等方式拓展獲取知識途徑;為了提高學(xué)生運(yùn)用理論知識的能力，可采用“CO-OP”工學(xué)交替的方式提供校企合作機(jī)會和應(yīng)用場景;可采用出國交換學(xué)習(xí)或者開設(shè)國際合作課程的方式，拓展同學(xué)的國際視野。通過上述一系列培養(yǎng)模式的改革措施，加快建立“新四化”產(chǎn)業(yè)發(fā)展與培養(yǎng)模式相融合的培養(yǎng)機(jī)制。

四、結(jié)束語

為適應(yīng)當(dāng)前汽車產(chǎn)業(yè)“新四化”發(fā)展對車輛工程專業(yè)人才的需求，本文以新工科教育為切入點(diǎn)，闡明了車輛工程專業(yè)發(fā)展與新工科專業(yè)建設(shè)之間的辯證關(guān)系，分析了汽車行業(yè)“新四化”給車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)帶來的一系列挑戰(zhàn)，最后，對車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)的具體目標(biāo)進(jìn)行了重新定位，重構(gòu)了專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系，并對創(chuàng)新型專業(yè)人才的培養(yǎng)模式進(jìn)行了探索分析，以期為車輛工程專業(yè)的新工科專業(yè)建設(shè)提供一條探索思路。

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