黃海燕, 續(xù)智丹, 楊福源, 袁 泉, 邊明遠

(清華大學 汽車工程系, 北京 100084)

1 學生工程實踐教育教學面臨新形勢

1.1 汽車行業(yè)發(fā)展的新要求

我國“一帶一路”“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略中,汽車是新能源、人工智能等新一代高新技術(shù)的載體,汽車產(chǎn)業(yè)是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的重要基地。面對新的發(fā)展機遇,汽車產(chǎn)業(yè)對人才培養(yǎng)，尤其是高層次人才培養(yǎng)提出了新要求,要求培養(yǎng)具有行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略視野、創(chuàng)新意識,以及開發(fā)、使用新材料、新技術(shù)等創(chuàng)新能力的復合型人才。這就要求對傳統(tǒng)工科人才培養(yǎng)模式進行升級,重新架構(gòu)不同類型的工科院校及院系人才培養(yǎng)模式。對于研究型大學工科院系的工程實踐教學而言,應重點強化學生面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展前沿的工程實踐能力的培養(yǎng)。

1.2 工程教育范式的新特征

工程教育范式經(jīng)歷了“技術(shù)模式”“科學模式”和“工程模式”,當前為“工程模式”。在我國,工程模式以“大工程”為特征,以前沿性、系統(tǒng)性、交融性為重要標志[1]。2016年我國成為《華盛頓協(xié)議》締約國,按照《華盛頓協(xié)議》的要求,通過工程教育認證的工程專業(yè)不僅要深入理解和把握復雜工程問題,更要按照國際實質(zhì)等效原則培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力[2]。2017年教育部提出“新工科”建設,從新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系等5大層面推動我國工程教育的改革[3]。在這一背景下,系統(tǒng)構(gòu)建汽車工程實踐教育教學模式,培養(yǎng)學生工程素養(yǎng),提高其解決復雜工程問題的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力是必然的選擇。

1.3 學校歷史使命與人才培養(yǎng)理念的新要求

清華大學作為我國高等教育的一面旗幟,站在新時代的起點上,肩負著創(chuàng)建世界頂尖大學,為國家發(fā)展、人民幸福、人類文明進步做出貢獻的使命。學校提出“價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授”三位一體的人才培養(yǎng)模式,致力于培養(yǎng)“肩負使命、追求卓越”的領軍人才[4]。汽車工程系處在行業(yè)迅猛發(fā)展、學?？焖偻懽兊膽?zhàn)略機遇期,培養(yǎng)滿足國家、行業(yè)發(fā)展需要的人才任重道遠。

1.4 傳統(tǒng)校企合作實踐教學模式分析

在學生工程實踐能力培養(yǎng)方面,汽車工程系以往的校企合作實踐教學采取傳統(tǒng)的“看—聽—總結(jié)”三步走模式,通常是學校根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)狀況、生產(chǎn)進度等因素,安排學生現(xiàn)場參觀學習,這種方式在很長一段時期,為學生提供了認識和了解產(chǎn)品生產(chǎn)過程的途徑。

隨著汽車生產(chǎn)模式的升級,生產(chǎn)制造自動化水平不斷提高,生產(chǎn)現(xiàn)場可看性逐漸降低,單一的參觀式實習課程效果差、學生不滿足等問題逐漸顯現(xiàn),蜻蜓點水式的“看—聽—總結(jié)”三步走的汽車工程實踐培養(yǎng)模式已經(jīng)不能滿足人才培養(yǎng)目標要求及行業(yè)對高端人才要求。尤其是近些年隨著汽車電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的快速發(fā)展,汽車產(chǎn)品已不再是簡單的機械產(chǎn)品,而是多種新技術(shù)的交叉融合,必須讓學生深入到企業(yè)產(chǎn)品設計、生產(chǎn)制造過程中去,跟隨企業(yè)工程師學習和鍛煉。這就需要建立起有利于啟發(fā)學生思考、激發(fā)學生創(chuàng)新意識、支持學生個性化發(fā)展的系統(tǒng)性工程實踐培養(yǎng)體系。

近年來不少高校在校外實踐教學改革方面,對校企合作實踐教學模式進行了有益的探索。對于研究型大學工科院系的實踐教學,如何開展校企深度合作、如何使校企雙方對校企合作實踐教學模式達成共識,共同對實習生進行工程訓練和工程培養(yǎng),從而有效實現(xiàn)學生工程素質(zhì)培養(yǎng)目標,是當下一項重要研究課題。

2 校企實踐教育深度合作模式探索與實踐

校企合作開展工程實踐教學,在踐行一流人才培養(yǎng)理念、培養(yǎng)卓越工程領軍人才的過程中,是不可或缺的重要環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的專業(yè)實踐教育模式無法滿足需求的情況下,必須對校外實踐教育模式進行進一步探索和提升,通過對實踐教學課程體系的有效建設,使學生有效地得到工程能力和創(chuàng)新能力訓練,進而使學生在企業(yè)產(chǎn)品設計或制造創(chuàng)新過程中,有挑戰(zhàn)復雜問題的渴望和激情。

2.1 校企合作實踐教育新體系的設計

汽車工程系實踐教學組在20年實踐教學工作基礎上,不斷研究、探索和實踐。為不斷提升課程品質(zhì),充分利用學校資源,與教育研究院相關教師共同探討新形勢下工科院系實踐教學理念和教學模式; 與具有國內(nèi)外重點汽車企業(yè)工作經(jīng)歷的教授,探討行業(yè)精英或領軍人才應具備的基本素養(yǎng)、學生工程素養(yǎng)的培養(yǎng)思路,以及本科生校外實踐教育理念、教學模式、教學方法及評價指標等。

通過一系列研討,實踐教學組構(gòu)建了新型校企深度合作實踐教育理念,形成包括課程目標、管理模式、課程模式和教學方法等在內(nèi)的完整的教學體系,如圖1所示。

圖1 校企深度合作實踐教育體系

課程目標:重點提高學生工程素養(yǎng),包括學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和解決實際工程問題的能力;管理模式:采用校企深度合作模式,建立以實際工程問題研究為載體的雙導師負責制;課程模式與教學方法:引導學生采用基于問題的研究性學習方法,以解決實際具體工程問題為目標,以參觀學習為基礎,以課題研究為重點的教學方法和課程模式。

2.2 校企合作實踐教育平臺設計

未來汽車領域的人才,不論是“學術(shù)大師、興業(yè)英才、治國人才”,都應該對汽車企業(yè)及行業(yè)有足夠的了解,包括行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略需求、技術(shù)需求、人才需求等。學生通過在企業(yè)的深入實習,不僅可對我國汽車工業(yè)的發(fā)展實際有較深入的了解,同時還可以對自己的知識結(jié)構(gòu)和能力等方面的不足有更加清晰的認識,從而更好地激發(fā)學生不斷學習和補充相關基礎知識的熱情,增強不斷追求卓越的動力。

為實現(xiàn)上述目標,校企深度合作實踐教育平臺的設計與有效建設至關重要。高水平的校企深度合作實踐教育平臺,是有效開展研究型大學工程實踐教育的重要基礎,也是國家新工科建設的重要組成部分。產(chǎn)業(yè)或企業(yè)對高等工程人才培養(yǎng)的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下方面:

(1) 能夠準確把握社會對工程人才的需求;

(2) 擁有最先進的生產(chǎn)設備和制造技術(shù);

(3) 擁有一批經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員;

(4) 具有真實的工程實踐和創(chuàng)新環(huán)境;

(5) 擁有完整的先進企業(yè)文化的學習氛圍[5]。

為此,我們基于學校資源,尋求校企合作、相互促進、共同發(fā)展的路徑。

2.2.1 利用校企雙重資源,實現(xiàn)校企雙向合作,打造校外實踐教學平臺

校企合作涉及學生培養(yǎng)合作、企業(yè)骨干培養(yǎng)合作、科研合作等諸多方面。以學生實踐教學為出發(fā)點,充分挖掘校、系資源,為企業(yè)發(fā)展服務,可為學生的實踐訓練營造更有利的條件。如由校內(nèi)相關教師給企業(yè)授課,介紹相關學科科研成果,舉辦不同形式的校企合作實踐交流研討會等,不僅能使企業(yè)工程技術(shù)人員及時了解前沿技術(shù),提升技術(shù)水平,教師也可以更好地了解企業(yè)對人才能力的需求。基于這些交流,也為校企雙方在實踐教學理念和教學方式方面的深度合作奠定了基礎,從而可制定出適合研究型大學人才培養(yǎng)理念的企業(yè)實踐教學大綱,明確實習內(nèi)容、實習形式、評價方法等。

此外,為滿足行業(yè)對不同類型高端工程人才的需求,在實習單位選擇上由以前的基本是產(chǎn)品生產(chǎn)制造單位,轉(zhuǎn)為產(chǎn)品生產(chǎn)制造單位、新產(chǎn)品試驗研究單位和新產(chǎn)品研發(fā)(新能源、智能汽車、新型內(nèi)燃機)單位兼而有之,并更多關注具有挑戰(zhàn)性的新型汽車企業(yè)。已有研究表明,企業(yè)參與校企合作教育的首要動因是自身需求,包括經(jīng)濟利益需求和人力資源需求。企業(yè)通過參與校企合作教育,能夠儲備企業(yè)發(fā)展所需人才,有利于企業(yè)長遠發(fā)展和實現(xiàn)企業(yè)戰(zhàn)略目標。其次,現(xiàn)代企業(yè)為了生存和發(fā)展,必須獲得利益相關者的支持,承擔相應社會責任,參與人才培養(yǎng),支持教育事業(yè)發(fā)展是企業(yè)社會責任的一部分[6]。通過與這些企業(yè)的交流合作,包括簽訂校企合作框架協(xié)議等方式,校外實踐教學平臺得以完善和健全。

2.2.2 打造專業(yè)實踐教學師資隊伍,為提升實踐教學質(zhì)量奠定堅實基礎

多年的實踐教學證明,先進的實踐教學理念、實踐教學模式是實現(xiàn)卓越工程人才培養(yǎng)的前提,而具有良好專業(yè)素養(yǎng)、較強責任心的教師隊伍是其重要保障,因此實踐教學師資隊伍建設至關重要。這些教師要既懂得專業(yè)技術(shù)知識,又懂得人才成長規(guī)律,既具有扎實的理論基礎知識,又具有豐富的企業(yè)工程實踐經(jīng)驗。一直以來,高校青年教師實踐教學能力令人堪憂,主要體現(xiàn)在實踐教學經(jīng)驗缺乏、實踐教學設計滯后、實踐教學實施能力不足、實踐教學評價體系不完善、感知行業(yè)新知識鈍化、自我提升意愿不強等問題[7]。自2010年起,汽車工程系設置專人負責實踐課程,組建了一支由具有企業(yè)產(chǎn)品設計、生產(chǎn)經(jīng)驗,且有多年教學經(jīng)歷的教師隊伍組成的實踐教學組。目前實踐教學組由5名教師組成,均具有副高級職稱,其中2人具有6年以上的企業(yè)工作經(jīng)歷,2人具有20年的實驗教學經(jīng)驗。教學組教師在系教學委員會指導下,具體負責研究實踐課程理念、設計課程體系、落實實踐教學計劃等任務。通過每年組織不同形式的教學研討、企業(yè)調(diào)研、校企實踐教學交流會等,實踐教學教師隊伍整體水平不斷提升。

除校內(nèi)教師外,每位學生在專業(yè)實踐期間均配有企業(yè)指導教師,校內(nèi)教師和企業(yè)導師共同對學生的實習過程進行管理,包括實習課題開題、中期檢查和最終成果匯報點評等,使學生在實際的工程問題中提升工程意識和創(chuàng)新意識。

2.2.3 建立和完善實習管理制度,為實踐教學長期穩(wěn)定發(fā)展提供保障

為保證學生到企業(yè)實習的有效性,課程負責人與企業(yè)相關工作負責人就學生實習形式、內(nèi)容、管理方式等進行協(xié)商,簽訂實習管理協(xié)議,對學生實習期間的安全、工作時間及遵守企業(yè)管理規(guī)章制度,包括企業(yè)技術(shù)保密制度等相關事宜進行約定。雙方共同編制適合我校本科生的實習教學大綱,并每年對實習教學大綱進行修訂,以適應企業(yè)的發(fā)展及學校對人才培養(yǎng)要求的變化。

2.3 校企合作實踐教學的具體實踐

2.3.1 實踐教學過程設計

基于實踐教學組設計的課程模式和教學方法(見本文2.1),實踐教學過程如圖2所示。

根據(jù)雙方意愿,可將實習過程延伸到學生本科畢業(yè)設計階段,為本科畢業(yè)后直接去企業(yè)工作的學生提前了解和熟悉工作環(huán)境提供了機會。校企共同指導本科生畢業(yè)設計,不僅進一步加強了校企合作的實踐教學,也為學生盡快勝任工作奠定了基礎。

圖2 校企合作實踐教學管理示意圖

2.3.2 課題題目與技術(shù)路線設計

如何制定研究型大學學生企業(yè)實踐內(nèi)容,使學生在有限的時間內(nèi)(4、5周)不僅達到基本要求,而且能在部分問題上有所見解、有所創(chuàng)新,是對實踐教學組教師的最大挑戰(zhàn)。選擇好實習內(nèi)容,使其具有可操作性,尤為關鍵。為此,實踐教學組教師每年提前1、2個月到實習單位走訪,了解企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)制造現(xiàn)狀,及產(chǎn)品改進和新產(chǎn)品研發(fā)需求等,在此基礎上,校企共同商定相關實習內(nèi)容,并根據(jù)企業(yè)提供的相關實習題庫,挑選出適合我校本科生特點,且具有一定挑戰(zhàn)性的實習課題。表1為學生某年在某企業(yè)的實習課題。

實習內(nèi)容確定后,校內(nèi)教學組教師提前與企業(yè)導師面對面交流每個實習課題的背景、目標及課題技術(shù)路線等。在此基礎上,預測學生在進行實習課題過程中可能會遇到的問題,并就這些問題與相關企業(yè)技術(shù)人員商討應對之策,從而確保學生在實習過程中達到預期目標。

表1 某年我校汽車工程系本科生在某企業(yè)的實習課題

2.3.3 課題分配與過程培養(yǎng)

為培養(yǎng)學生獨立工作能力,也為避免個別學生的依賴思想,給每位學生分配一個獨立的小課題,同時為每位學生配有企業(yè)指導教師。實踐帶隊教師將最后確定的實習課題提前1、2周發(fā)給學生,學生根據(jù)個人特點及未來發(fā)展方向進行選擇,如選擇中發(fā)生沖突,則師生協(xié)商解決。為保證實習課題的順利進行,學生應在課題開始前至少一周,利用學校圖書館資源查閱相關資料,并對有關問題咨詢相關教師或?qū)W長(相關領域的研究生),制定出初步實習計劃及課題思路等。

加強實習過程中師生之間、生生之間的互動交流與研討,是實現(xiàn)課程目標,不斷提升學生綜合能力的必要條件。為此,實踐教學組教師將實習過程劃分為4個階段:

(1) 學生實習前需查閱資料、調(diào)研,與學長或教師交流;

(2) 第1周,學生準備實習開題,通過不同形式的互動交流,使學生進一步明確實習任務,課題技術(shù)方案等;

(3) 第2—4周,課題具體實施,采取師生和生生互動方式,引導學生深入研究課題,提出解決方案,進而完成課題,同時組織學生到生產(chǎn)一線參觀學習,擴大視野;

(4) 實習成果匯報,學生(以個人或小組為單位)通過PPT展示其實習成果,由校企教師共同作出評價。即由企業(yè)工程師與帶隊教師共同組成實習答辯評審小組,對學生實習成果匯報進行點評。帶隊教師的點評,旨在進一步加強師生互動,而具有豐富經(jīng)驗的工程師的點評,不僅能使學生受益,教師也可從中更好地了解企業(yè)。

此外,帶隊教師根據(jù)學生提交的實習日記、實習報告(面向?qū)W校)、課題研究報告(面向企業(yè))、實習成果匯報(PPT)及企業(yè)工程師對學生的點評進行綜合評價,從而保證預期的實習效果。

2.4 校企深度合作模式實踐效果

實習新模式的實踐,不僅使學生在短短5周的實習時間里得到很好的鍛煉,而且使他們可以更好地了解到企業(yè)發(fā)展對人才的要求,從而激發(fā)出不斷學習、全面鍛煉自己的動力。通過具有不同經(jīng)歷背景教師的指點和與之的交流,可使學生更快、更好地提升自己運用已學知識解決實際工程問題的能力,也使學生查閱文獻的能力、與人交流的能力及自學的能力得到鍛煉和提高,還使學生明確自己的知識短板,回校后能更有針對性地選課。

如果學生希望在本科階段有更多時間在企業(yè)實習鍛煉,則可將暑期實習延伸至本科畢業(yè)設計階段。這樣學生在近4個月的畢業(yè)設計時間里,可以更好地深入到企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)過程中去,得到更好更全面的鍛煉和成長。

以“基于ADAMS/Simulink乘用車底盤系統(tǒng)建模與仿真”課題為例。此課題的任務是,使用ADAMS/Matlab/Simulink,以M43為基準車型,搭建出底盤系統(tǒng)的仿真模型,并對搭建出的前懸模型進行K&C實驗仿真及分析,對整車裝配模型進行操穩(wěn)性的仿真及分析,并對仿真模型結(jié)果與實際對標報告進行對比分析。學生在一個月的實習過程中,不僅較好地完成了M43RR前懸建模及仿真報告,以及M43RR整車操穩(wěn)性仿真報告,而且還解決了第三方仿真報告評測中出現(xiàn)的仿真結(jié)果與實際實驗有出入的問題,更正并優(yōu)化了仿真模型。企業(yè)對此成果給予了高度評價,并驚嘆我校學生有如此能力。

實踐教育不僅提升了學生解決實際工程問題能力,也使學生在看問題、理解事情上有了進一步提高,正如學生在報告中所說:“總體而言,我覺得這種實習是特別有意義的。經(jīng)過這次實習,對于汽車的理解和概念都提升了……。以前說到減震器,說到懸架,雖然都能看到,但卻沒有真真切切體會過、感悟過,不知道有這么多工程師在為這一個個的部件這么努力地工作。這不是什么技術(shù)上或是知識上的長進,它使自己覺得所學的知識都鮮活跳躍起來了,第一次覺得自己真的能夠在汽車領域貢獻自己的綿薄之力?！?/p>

3 結(jié)語

基于校企深度合作實踐教育平臺,實現(xiàn)了以課題為目標導向的校企合作實習模式。此種模式不僅有利于學生實踐能力、綜合能力的培養(yǎng),也為企業(yè)培養(yǎng)新員工提供了很好的示范。企業(yè)還充分利用我校學生扎實的理論基礎和較為開闊的思路,為企業(yè)解決了一些長期無暇顧及的技術(shù)問題,得到了企業(yè)的充分認可和支持。

新型校企合作實踐教育模式,實現(xiàn)了教學思路由以前單純強調(diào)學生實踐動手能力培養(yǎng)向?qū)嵺`性與探索解決實際問題相結(jié)合的轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)了教學模式由“學習型”向“研究型”的轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)了培養(yǎng)模式從知識傳授型向?qū)嶋H能力訓練型的轉(zhuǎn)變。通過典型案例,可更好地培養(yǎng)學生運用已學知識或通過查閱相關書籍及文獻解決實際工程問題的能力及工程研究能力和自學能力等,從而為學生的未來發(fā)展奠定扎實的工程實踐基礎。