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新工科形式下车辆工程专业课程设置研究
发布时间:2023年11月27日 09:26 点击: 183 发布:

新工科形式下车辆工程专业课程设置研究

  1,陈  1,马廉洁2毕长波1,李德震

1.东北大学秦皇岛分校  控制工程学院,河北 秦皇岛 066004

2.东北大学秦皇岛分校  教务处,河北 秦皇岛 066004)

[  ]新工科形式下现有工科专业的建设是目前高等学校普遍面临的一个重要课题,特别是与现代汽车产业发展息息相关的车辆工程专业,更需要顺应科技发展的大潮流。汽车产品涉及到多学科、多材料的性质,决定了车辆工程专业的复杂性和交叉性。本文首先探讨了新工科建设的内容、方向和内涵,然后分析了目前车辆工程专业汽车方向的发展趋势,接着明确了我校车辆工程专业的定位,最后基于该定位,结合新工科建设中的学科交叉、融合等核心精神,研究了我校车辆工程专业的课程设置及优化措施。

[关键词]新工科;车辆工程;课程设置

[基金项目] 2018河北省教育厅高等教育教学改革研究与实践项目“深入融合工程训练的机械基础类课程教学改革研究及实践”(2018GJJG421);2020河北省教育厅高等教育教学改革研究与实践项目“TRIZ指导的机械基础课程实验教改及实践”(2020GJJG315);2019东北大学秦皇岛分校度本科教学研究与改革项目“项目任务式教学在机械基础课程中的应用研究”(2019JG-B06)。

[作者简介] 单泉(1977-),男,江西赣州人,博士,东北大学秦皇岛分校控制工程学院机械与动力工程系,副教授,主要从事模块化设计、CAD二次开发等方面的研究工作;陈砚((1976-),女,山东聊城人,硕士,东北大学秦皇岛分校控制工程学院机械与动力工程系,高级实验师,主要从事CAD/CAE等方面的研究工作;马廉洁(1970-),男,内蒙古赤峰人,博士,东北大学秦皇岛分校教务处,教授,教务处长,主要从事难加工材料加工理论与技术、精密超精密磨削技术等方面的研究工作。

[中图分类号]G642.0     [文献标识码]A   

 

一、新工科建设内容及内涵

2017年2月18号到同年6月9日,经过上海、天津和北京召开的三次会议,新工科建设“北京指南”确立了我国今后新工科建设的主要方向和内容,着重对工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量和分类发展的新体系五大部分的24个方向作了详细阐述[1]。新工科的英文为Emerging Engineering 或Emergent Engineering,从字母意思上看,主要是指新出现的工科专业,比如近些年出现的机器人、智能制造、大数据、云计算等。但是,新工科也包含现有传统工科专业的升级和改造,由于我国现有的工科专业数量较大,因而这些传统工科专业的新工科建设更需引起重视。传统工科专业是新兴工科专业的基础,大多数的师资、教材等资源有赖于现有专业的支持,新工科专业的培养计划也是基于现有工科专业的升级改造而成,并且现有工科专业也会随着科技进步和新知识的出现,不断完成自我的更新改造等工作[2]

新工科的建设需要适应新经济的发展,从工科教育理论和实践的全新角度考虑,加入符合时代需求的理念、模式和技术等要素,使其更加符合科学发展规律。新工科的内涵是以立德树人为基本原则,以适应现代和未来需求为建设理念,以交叉、融合、继承、共享等为实施途径,培养适应新时代多样化、创新型的工程技术人才。新工科教育的主要特点是开放、包容和重构知识体系,开放是需要将科学、人文、工程等结合,在大类通识教育基础上,着重培养复合型人才;包容是指新工科需要通过“传统工科+”的方式实现工科整体性新形态;重构知识体系目的在于实现专业教育与通识教育的有机结合,具有数据素养、文化素养以及学习力与创新力[3]

二、车辆工程专业发展趋势

目前,国内外一些专家学者和研究机构认为现在正在孕育着新的工业革命,判断第四次工业革命将从互联网技术和可再生能源技术的结合开始。长远看来,互联网和新能源等新技术将会掀起汽车产品的革命性、颠覆性变化。从传统工科角度出发,车辆工程专业的基础知识源于机械大类,同时还需要学习汽车设计和制造等专业知识,具备汽车的理论分析、设计开发、加工制造、试验和管理等方面的基本能力。车辆工程专业的培养方法类似于传统的工科大类专业,但是车辆工程专业需要和当下智能化、大数据、新能源等新技术相结合,其课程体系和传统的机械类专业又具有本质上的差异。因此,车辆工程专业具有很好地开展新工科教育改革和探索的条件和基础[4]。汽车产品将向“新能源、电动化、智能化、轻量化”方向的发展趋势不会改变,未来的汽车将更节能、更环保、更安全。此外,汽车商业模式将向基于“大数据、平台、互联”方向转型,汽车、乘员、货物、运营平台与基础设施等可以实现智能互联和数据共享,汽车产业需要更好地把握和拓展消费者需求[5]

近年来,我国的汽车销量,包括新能源汽车的销量均快速增长,而随着汽车电子化的普及,我国汽车电子的市场规模也有很大的增长。有数据表明,现在汽车工业的大部分技术创新均来源于电子技术的使用[6]。具体到我国,汽车电子的市场规模在2007 年是1216 亿元,到2015 年快速增长到3979 亿元,2016年更是突破了5000亿元,目前已初步形成了环渤海、长三角、珠三角和东北这四个汽车电子产业集群[7]。现在,汽车行业中的电子技术发展异常迅猛,车辆工程专业应顺应需求,着重为社会和企业培养汽车电子类的专业人才,这也是开设车辆工程专业本科院校的责任和义务。

汽车电子技术是一门具有交叉学科性质的技术,是机械、电子、控制、信息等多学科的综合,其特点为知识点多且更新快、实践性很强 [8]。随着现代技术的发展,汽车电子技术的内容也在不断的更新和补充,汽车电子技术包含内容的范围也是越来越广。目前,汽车电子技术的一个重要应用方向就是汽车电动化,该技术从根本上将内燃机改变为电动机,且相关的变速方式也发生了根本性的变化。目前,各大汽车企业在混合动力技术、纯电动技术以及燃料电池技术等领域投入了大量人力、物力和财力,电池、电机、电控三大技术是新能源汽车的核心技术。此外,汽车智能化是另外一个重要应用方向,该技术涉及到行车环境监测、信号实时处理、负责系统决策及汽车运动控制等纵多核心技术,是车辆外部信息与车内控制系统相结合的复杂交叉新技术。车辆工程专业的培养需要紧跟汽车智能化技术,急需在现有课程体系的基础上,拓展上述技术之外延。与汽车智能化密切相关的是网络化技术,由于目前物联网、车联网、5G 通信等新技术的发展和应用,汽车的车内、车车、车路及车云互联等网联化技术已经成为汽车行业未来发展的必然趋势[9]

目前,我国主要由车辆工程、交通运输(汽车方向)的专业人员和机电/电子类的专业人员完成汽车电子产品的研究、设计、开发和生产等工作。汽车类专业的人才对汽车设计、制造等知识掌握较好,但是对电子技术知识的掌握一般较弱,从而独立设计、开发汽车电子产品的能力较弱,这其中就包括了汽车电子硬件、软件的研发;而电子类专业的人才又对汽车产品了解深度不够,对汽车零部件及系统的原理等知识掌握不足,所开发的电子产品又不能很好地贴合汽车工业的需要。通常,目前常用的解决方法是由汽车类专业的工程师提出汽车产品设计开发的构思和方案,再由机电/电子类专业的工程师进行汽车电子产品的具体设计。但是,目前这种合作模式并不完美,机电/电子类专业的工程师主观能动性比较缺乏,而汽车专业工程师的劲却使不上。解决该类问题的一个比较好的方法是让懂汽车的电子工程师进行汽车电子产品研发,这样就可以主动地、创造性地完成设计和制造工作。汽车电子行业产品需要既懂汽车又懂电子的专门人才,正如机电工程专业人才受到机电行业的欢迎是一样的。

三、本校车辆工程专业定位

车辆工程专业定位决定了车辆工程专业培养方案及课程的制定,研究型大学应着重培养研究型、开发型人才,应用型大学则应着重培养技术实施型、工程管理型人才[10],我校车辆工程专业定位如下所述。

1、服务面向定位:能在汽车工程领域内从事科学研究、科技开发、生产制造及管理等工作的高级复合型工程技术人才。

2、专业发展定位:基于我国对汽车工程人才素质的基本要求,考虑“新能源、电动化、智能化、轻量化”和“大数据、平台、互联”的汽车未来发展需求,不断加大教学投入,深化教育教学改革,培养具有扎实的理论基础、宽广的专业知识、较强的系统观念和工程实践能力、较好的创新精神和研究开发能力的高级复合型工程技术人才。

3、专业培养目标定位:以社会对专业人才需求为导向,结合专业自身实际情况和发展潜力,立足本省,面向全国,服务行业,专业发展与国家发展、区域发展紧密结合。

按照上述办学定位,结合总校的课程设置原则,着力实现“厚基础、宽口径、强能力”的培养要求[11]。由于各高校的基础不同,发展水平各异,能获得的教育资源差别也较大,虽然新工科的建设和发展模式有相通之处,从长远角度来说,要想一所大学有特色、有水平,需要长期的改进并与时俱进,而且差异性是大学特色发展、创建“双一流”的必由之路。

四、本校车辆工程专业课程设置

当前,车辆工程专业的培养目标要紧密结合计算机技术、电子技术、测试技术和控制技术等,并进一步涉及人机工程、生理学和心理学等多种科学技术。在专业课程体系建设方面,需要根据本校办学定位,强化研究及开发等的复合型人才培养,注重交叉、融合,适应社会和科技发展趋势,建立具有本校本专业特色的相关课程体系。首先,车辆工程作为一个工科专业,需要具有扎实的基础知识,因此开设高等数学、线性代数、概率论与数理统计、复变函数与积分变换、大学物理、大学计算机基础等一系列基础课程,有效的保证了基础理论和知识的掌握;同时开设机械制图、理论力学、材料力学、工程材料及成型基础、机械设计基础、互换性与测量技术、液压气动技术等专业基础课,特别在加强电类基础知识上,开设了电路原理、模拟电子技术基础和数字电子技术基础等课程。通过上述课程的学习,使学生具有制图、计算、设计、控制、测试等的基本能力。专业课开设汽车构造、发动机原理与汽车理论、汽车设计、汽车CAD/CAM、汽车电器、现代汽车制造技术、汽车总线技术、新能源与电动汽车技术、汽车节能技术等多门课程,为了提高学生的实践能力,在培养方案中还加入了多门课程的课程设计、实习实践。

在新工科建设的学科交叉、融合等核心精神的指导下,加大选修课程的建设,可以较好的达到新知识和新技术获取的目的。为此,车辆工程专业可以选修本学院其他专业以及其他学院的专业的课程,并应将该选修措施纳入常态操作之中,选修举例如下所述。

1、从汽车造型、汽车结构轻量化设计和人机工程等角度考虑,可以选修机械工程专业的机械产品造型设计、人机工程概论和有限元分析方法等课程;

2、从智能控制角度考虑,可以选修自动化专业的最优控制与智能控制基础等课程;

3、从汽车电子设计及控制角度考虑,可以选修测控技术与仪器专业的嵌入式系统设计原理与应用等课程;

4、从汽车电子控制角度考虑,可以选修电气工程及自动化专业的控制系统设计与仿真等课程;

5、从汽车电子设计角度考虑,可以选修电子信息工程专业的电子系统设计等课程;

6、从汽车互联技术角度考虑,可以选修物联网工程专业的互联网新技术等课程;

7、从汽车新能源技术角度考虑,可以选修功能材料专业的光伏器件与工程学等课程。

现代汽车技术发展迅速,为适应该发展形式,课程设置方案应为开放性的,后期还可以选修其他专业的相关课程,并遵照新工科建设的学科交叉、融合等核心精神进行专业课程设置及优化。

五、结论

科技发展日新月异,汽车工业技术和材料也在不断进步发展,车辆工程专业在新工科建设背景下的改革发展既要考虑本专业的基础理论知识,也要考虑专业的发展趋势及社会的实际需求,这将是一项艰巨持续的任务,结合“新工科”建设的需求,车辆工程专业的课程设置需要考虑产业的动态变化,不断的思考并进行实践,以达到专业课程设置持续优化之目的。

[参考文献]

[1] 张海生. 我国高校“新工科”建设的实践探索与分类发展[J],重庆高教研究,2018,6(1):41-55.

[2] 赵继,谢寅波. 新工科建设与工程教育创新[J],高等工程教育研究,2017,(5):13-18.

[3] 李华,胡娜,游振声. 新工科:形态、内涵与方向[J],高等工程教育研究,2017,(4):16-20.

[4] 郑玲,靳立强,于秀敏.以新工科理念为导向,建设车辆工程领域教学案例库[J],教育教学论坛,2018(43):114-116.

[5] 付于武. 迎接汽车产业新的技术革命[J],时代汽车,2015,(4):34-37.

[6] 陈光前. 汽车电子技术发展综述[J],汽车制造业( 汽车电子特刊),2008,(11):1-3.

[7] 赵杨. 我国新能源汽车电子技术进展与投资热点研究[J],科技创新与应用,2017,(27):23-24.

[8] 张昕. “汽车电子技术”教学改革初探[J],中国科教创新导刊,2013,(11):186.

[9] 冀杰,任玥,李云伍,吴飞. 面向“新四化”的车辆工程新工科建设探索[J],高教学刊,2019,25:22-25.

[10] 复合型车辆工程专业人才培养模式的探讨[J],考试周刊,2007,(5):123-125.

[11] 周淑文,陈培媛,周楠,梁忠超. 车辆工程专业课程体系改革与实践[J],教育教学论坛,2018(49):165-166.

Research of Vehicle Engineering Curriculum Setting Under Emerging Engineering Education

SHAN Quan1   CHEN Yan1   MA Lianjie2   Bi Changbo1   LI Dezhen1

(1. School of Control Engineering, Northeastern University at Qinhuangdao, Qinhuangdao 066004, China

2. Dean's Office, Northeastern University at Qinhuangdao, Qinhuangdao 066004, China)

Abstract: Under the background of emerging engineering education, the construction of existing engineering majors is an important topic commonly faced by colleges and universities, especially the vehicle engineering major that is closely related to the development of the modern automobile industry, and it needs to follow the trend of technological development. The property of automotive products involving multidisciplinary and abundant materials determines the complexity and interdisciplinary of the vehicle engineering. This article firstly discusses the content, direction and connotation of the construction of the emerging engineering education, next analyzes the current development trend of the automotive direction of the vehicle engineering specialty, then clarifies the positioning of the vehicle engineering specialty of our school, finally according to the core spirit of the interdisciplinary integration etc., based on this positioning, combined with the disciplines in the construction of the emerging engineering educationstudies the curriculum setting and optimization measures of our school's vehicle engineering major.

Key words : emerging engineering education; vehicle engineering; curriculum setting

 

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