殷莎 楊瑞恒

北京航空航天大學(xué)汽車(chē)工程系 北京市 100191

1 引言

以汽車(chē)行業(yè)的人才培養(yǎng)為例，隨著無(wú)人駕駛、汽車(chē)電動(dòng)化與輕量化浪潮的興起，傳統(tǒng)以機(jī)械為核心的車(chē)輛工程人才培養(yǎng)模式已經(jīng)不能滿(mǎn)足當(dāng)今行業(yè)發(fā)展的需求，學(xué)科交叉型人才逐漸成為人才培養(yǎng)的新趨勢(shì)。構(gòu)建機(jī)械工程、力學(xué)、材料、電氣電子、信息通信與計(jì)算機(jī)等多學(xué)科集成與交叉的汽車(chē)行業(yè)人才培養(yǎng)環(huán)境與機(jī)制，探討交叉型課程的教學(xué)與實(shí)踐勢(shì)在必行。

2 國(guó)內(nèi)外學(xué)科交叉型課程發(fā)展概況與趨勢(shì)

2.1 國(guó)外學(xué)科交叉型課程

早在19世紀(jì)到20世紀(jì)60年代末，西方名校，如牛津、劍橋及哈佛大學(xué)等就非常重視學(xué)生的通識(shí)教育與多學(xué)科交叉型人才的培養(yǎng)，在課程培養(yǎng)體系中引入了學(xué)科交叉型課程。20世紀(jì)70年代到20世紀(jì)末，美國(guó)的學(xué)科交叉型課程已經(jīng)形成一定規(guī)模，每年授予學(xué)科交叉/多學(xué)科學(xué)位的研究生逐年提升。進(jìn)入21世紀(jì)后，發(fā)達(dá)國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)改革措施，各大學(xué)也根據(jù)自身特點(diǎn)開(kāi)展多樣化模式的學(xué)科交叉型課程[2]。

2.2 國(guó)內(nèi)學(xué)科交叉型課程

我國(guó)國(guó)內(nèi)高校學(xué)科交叉型課程起步較晚，直至20世紀(jì)90年代初有關(guān)高校才正式進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的探索階段。車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)相關(guān)的學(xué)科交叉型課程發(fā)展尤其不容樂(lè)觀，課程設(shè)計(jì)仍然以傳統(tǒng)的機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)和課程為主，如機(jī)械原理、機(jī)械制圖等，不符合當(dāng)今汽車(chē)智能化與電動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)眾多高校已經(jīng)意識(shí)到當(dāng)前單一學(xué)科人才培養(yǎng)模式的弊端，逐漸結(jié)合學(xué)校自身發(fā)展優(yōu)勢(shì)，改善學(xué)科交叉型課程的師資力量，注重機(jī)械工程和材料、力學(xué)、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的融合，開(kāi)展無(wú)人駕駛、新能源汽車(chē)、汽車(chē)動(dòng)力電池技術(shù)、車(chē)用復(fù)合材料等多學(xué)科交叉課程，滿(mǎn)足新時(shí)代對(duì)于復(fù)合型高層次人才的需求。

3 學(xué)科交叉型課程特點(diǎn)分析

成功設(shè)計(jì)一門(mén)課程的教學(xué)與實(shí)踐方案，需要深入分析課程的特點(diǎn)與特色，有針對(duì)性地開(kāi)展課程教學(xué)與實(shí)踐的組織。交叉學(xué)科型課程的教學(xué)目的是在專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的基礎(chǔ)上，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，拓展學(xué)術(shù)視野，培養(yǎng)研究生開(kāi)展交叉學(xué)科解決和分析問(wèn)題的能力。與專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課相比，交叉學(xué)科型課程具有鮮明的自身特點(diǎn)：

3.1 知識(shí)多元性與前沿性強(qiáng)

學(xué)科交叉型課程主要以?xún)蓚€(gè)一級(jí)學(xué)科或兩個(gè)一級(jí)學(xué)科以上的知識(shí)融合作為主要學(xué)習(xí)與研究?jī)?nèi)容，課程基礎(chǔ)知識(shí)覆蓋面十分廣泛。同時(shí)，學(xué)科交叉型課程知識(shí)更新速度快，新的研究熱點(diǎn)和方向不斷地更新迭代。以課程“車(chē)用復(fù)合材料”為例，其課程內(nèi)容涉及機(jī)械工程、力學(xué)、材料工程、化學(xué)、生物以及信息工程等學(xué)科與技術(shù)；汽車(chē)材料發(fā)展也是相當(dāng)迅速，各種新型材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，制造工藝和應(yīng)用技術(shù)不斷涌現(xiàn)。如何在廣泛的課程基礎(chǔ)知識(shí)中強(qiáng)調(diào)課題的基礎(chǔ)框架，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)；同時(shí)在不斷更新的研究熱點(diǎn)中，任課老師也應(yīng)不斷更新自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，保證課程的前沿性。

3.2 課程學(xué)生專(zhuān)業(yè)背景豐富

交叉學(xué)科型課程的選課學(xué)生通?？梢詠?lái)自不同專(zhuān)業(yè)，其研究方向及關(guān)注點(diǎn)也各不相同?！败?chē)用復(fù)合材料”課程的學(xué)生主要來(lái)自車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)，其余學(xué)生可以來(lái)自材料科學(xué)與工程、固體力學(xué)和航空宇航科學(xué)與技術(shù)等專(zhuān)業(yè)。其中車(chē)輛工程的學(xué)生學(xué)習(xí)課程的目的主要是學(xué)習(xí)汽車(chē)輕量化技術(shù)相關(guān)內(nèi)容，而材料與力學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的同學(xué)更關(guān)注于材料本身的性質(zhì)并了解應(yīng)用。在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，要合理考慮學(xué)生各不相同的知識(shí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)目的，創(chuàng)造不同專(zhuān)業(yè)同學(xué)之間交流合作的機(jī)會(huì)。

3.3 課程相關(guān)問(wèn)題導(dǎo)向性與實(shí)踐性強(qiáng)

學(xué)科交叉型課程產(chǎn)生的根源及目的在于解決社會(huì)急需的復(fù)雜性、綜合性問(wèn)題，問(wèn)題的導(dǎo)向性極強(qiáng)。此外，學(xué)科交叉性課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)展學(xué)科交叉的意識(shí)，尋找學(xué)科交叉研究的切入點(diǎn)。在課程中要關(guān)注內(nèi)容與實(shí)際問(wèn)題的相關(guān)性，強(qiáng)調(diào)科研實(shí)踐的重要性。

4 教學(xué)與實(shí)踐探討

4.1 課程目標(biāo)設(shè)定：結(jié)合學(xué)生需求

課程目標(biāo)決定了課程的教學(xué)定位、執(zhí)行力度和教育預(yù)期，因此直接影響著教學(xué)效果，尤其對(duì)于學(xué)生今后的繼續(xù)研究影響很大[4]?？紤]到跨學(xué)科型課程參與學(xué)生的專(zhuān)業(yè)背景較為豐富，其學(xué)位課題研究方向和內(nèi)容也有較大差異，如果籠統(tǒng)地設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)效果較差。因此，學(xué)科交叉型課程教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定必須結(jié)合學(xué)生的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)個(gè)性化的教學(xué)目標(biāo)。汽車(chē)行業(yè)對(duì)于復(fù)合材料的需求與航空航天不同，不僅需要連續(xù)纖維的先進(jìn)復(fù)合材料，同時(shí)也需要其它纖維類(lèi)型的復(fù)合材料，其設(shè)計(jì)與工藝因素都不相同，需要針對(duì)整車(chē)將這些需求分解。在設(shè)定課程目標(biāo)時(shí)，需要充分考慮相關(guān)需求。

4.2 課程教學(xué)內(nèi)容的組織與實(shí)施

課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)是課程的靈魂與關(guān)鍵。若課程內(nèi)容設(shè)計(jì)不當(dāng)，可能會(huì)出現(xiàn)課程新穎性不強(qiáng)、知識(shí)體系性差和相關(guān)內(nèi)容產(chǎn)生斷點(diǎn)等諸多問(wèn)題[5]。在組織車(chē)用復(fù)合材料課程教學(xué)內(nèi)容時(shí)，整理國(guó)外在汽車(chē)復(fù)合材料方面的教學(xué)內(nèi)容，并結(jié)合國(guó)內(nèi)大專(zhuān)院校的常用復(fù)合材料教材作為參考教料，同時(shí)遴選多篇中英文論文作為補(bǔ)充材料，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的整合，并開(kāi)展相應(yīng)的教學(xué)。課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)還要考慮如何進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力，依托課題組內(nèi)汽車(chē)復(fù)合材料相關(guān)的科研項(xiàng)目成果，從材料表征、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、有限元模擬和制備工藝等方面介紹科研項(xiàng)目的研究過(guò)程，幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用能力。

4.3 課程實(shí)踐方案設(shè)計(jì)

交叉學(xué)科型課程的科研實(shí)踐性強(qiáng)，科研實(shí)踐能力培養(yǎng)是課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)車(chē)用復(fù)合材料自身課程特點(diǎn)和學(xué)生的不同需求，設(shè)計(jì)兩類(lèi)課程實(shí)踐形式，更好地提高學(xué)生的實(shí)踐能力。一類(lèi)是通過(guò)課程總結(jié)論文或PPT，針對(duì)問(wèn)題開(kāi)展研究，總結(jié)研究成果撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文是一項(xiàng)極其重要的科研能力。為了敦促學(xué)生思考，在課堂教學(xué)過(guò)程中留下一些經(jīng)過(guò)提煉的理論問(wèn)題，讓學(xué)生以這些問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和匯報(bào)；另外一類(lèi)是課程實(shí)驗(yàn)和相關(guān)創(chuàng)新大賽，要求學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行復(fù)合材料層合板的制備與力學(xué)性能表征，參與SAMPE復(fù)合材料電池殼創(chuàng)新大賽，鍛煉了學(xué)生的設(shè)計(jì)與動(dòng)手能力，為課題的進(jìn)一步開(kāi)展與研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語(yǔ)

交叉學(xué)科型課程加強(qiáng)不同學(xué)科之間的融合，打破了各學(xué)科之間的壁壘，圍繞特定的培養(yǎng)目標(biāo)，在課程中融入多個(gè)學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于構(gòu)建多學(xué)科集成與交叉的培養(yǎng)環(huán)境與機(jī)制，培養(yǎng)滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與需求的高層次人才具有重要意義。本文分析了國(guó)內(nèi)外學(xué)科交叉型課程的發(fā)展趨勢(shì)，并根據(jù)車(chē)用復(fù)合材料課程特點(diǎn)，對(duì)課程的教學(xué)目標(biāo)建立、教學(xué)內(nèi)容設(shè)置與教學(xué)實(shí)踐方法進(jìn)行了探討，進(jìn)而構(gòu)建這一具有學(xué)科交叉型特點(diǎn)的課程，同時(shí)對(duì)其它交叉型學(xué)科課程知識(shí)體系的構(gòu)建具有借鑒意義。