李昊 金立生 李學(xué)良

[作者簡(jiǎn)介]*李昊（1977—），男，天津人。博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)檐?chē)輛智能控制。[摘要]隨著汽車(chē)“新四化”進(jìn)程的加速，各大車(chē)企對(duì)于智能車(chē)輛技術(shù)投入了巨大研發(fā)力量，企業(yè)對(duì)“懂汽車(chē)+懂IT”的復(fù)合型人才需求也越來(lái)越旺盛，這些新需求對(duì)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。對(duì)于車(chē)輛工程人才來(lái)說(shuō)，依托傳統(tǒng)機(jī)械工程學(xué)科的培養(yǎng)模式已不再適應(yīng)汽車(chē)“新四化”的要求，特別是在多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)人才方面需要對(duì)培養(yǎng)模式和課程體系進(jìn)行改革和創(chuàng)新。在深入分析多學(xué)科交叉融合內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，提出以“真問(wèn)題”驅(qū)動(dòng)為核心，結(jié)合新能源智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛人才培養(yǎng)需求，設(shè)計(jì)了多學(xué)科交叉人才培養(yǎng)模式和課程知識(shí)體系，采用“微—綜”項(xiàng)目群、“虛—實(shí)”教學(xué)手段和“真題真做”產(chǎn)教融合三層體系構(gòu)建培養(yǎng)平臺(tái)，提出一種新的教學(xué)改革思路，以期為新時(shí)代車(chē)輛工程人才培養(yǎng)提供參考和借鑒。

[關(guān)鍵詞]車(chē)輛工程；汽車(chē)“新四化”；真問(wèn)題驅(qū)動(dòng)；多學(xué)科交叉；人才培養(yǎng)

[中圖分類(lèi)號(hào)]G642.4[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1005-4634（2023）01-0074-07

0引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的逐漸興起，我國(guó)汽車(chē)行業(yè)也開(kāi)始面臨重大轉(zhuǎn)型升級(jí)。汽車(chē)從一臺(tái)復(fù)雜的機(jī)電產(chǎn)品逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)互聯(lián)網(wǎng)的終端產(chǎn)品，這種轉(zhuǎn)型升級(jí)體現(xiàn)為汽車(chē)的“新四化”，即電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化和共享化[1]。汽車(chē)的“新四化”對(duì)高等學(xué)校車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。目前，我國(guó)“懂汽車(chē)+懂IT”的復(fù)合型人才極度缺乏，預(yù)計(jì)2025年缺口將達(dá)到3.7萬(wàn)人[2]。企業(yè)對(duì)于具備多學(xué)科交叉能力的智能車(chē)輛人才需求日漸旺盛，傳統(tǒng)的依托機(jī)械工程相關(guān)課程的知識(shí)體系已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足企業(yè)需求。車(chē)輛工程的人才培養(yǎng)模式需要改革和創(chuàng)新，要弱化單純作為機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科下的二級(jí)學(xué)科知識(shí)體系建設(shè)觀念，構(gòu)建多學(xué)科交叉融合的新車(chē)輛工程教學(xué)體系[3]。

多學(xué)科交叉融合是目前國(guó)內(nèi)外教育界普遍認(rèn)可的教育發(fā)展趨勢(shì)[4]，國(guó)外從20世紀(jì)50年代開(kāi)始關(guān)注多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)模式，主要關(guān)注突破學(xué)科邊界，建設(shè)一批交叉學(xué)科[5]。目前，世界上有許多院校開(kāi)始不再?lài)?yán)格區(qū)分專(zhuān)業(yè)，我國(guó)高等教育界也在多學(xué)科交叉融合方面進(jìn)行不斷的探索和改革，如設(shè)立交叉學(xué)科研究中心和本科大類(lèi)招生培養(yǎng)模式改革等[6]。在很多具備多學(xué)科交叉特征的專(zhuān)業(yè)，如地學(xué)工程、機(jī)械工程、交通工程、通信工程等，都在不斷實(shí)踐這種培養(yǎng)理念[7-9]。

車(chē)輛工程本身就具有非常強(qiáng)的學(xué)科交叉特性。從廣義上來(lái)說(shuō)，車(chē)輛系統(tǒng)本身是人類(lèi)追求自由獨(dú)立的運(yùn)載工具，與智能技術(shù)手段結(jié)合后，汽車(chē)不僅是一種載運(yùn)工具，更成為了一個(gè)智能移動(dòng)平臺(tái)；從學(xué)科特征來(lái)看，車(chē)輛工程的核心是技術(shù)，服務(wù)于人類(lèi)追求，同時(shí)車(chē)身造型和人機(jī)交互又存在很大的藝術(shù)特征。所以，車(chē)輛工程的教育理念也應(yīng)是遵從OBE的思維邏輯，以問(wèn)題為導(dǎo)向，以機(jī)械工程、能源與動(dòng)力工程和智能控制工程等學(xué)科為支撐，以學(xué)科交叉為特色并不斷變革的現(xiàn)代工程教育。

本研究以燕山大學(xué)新能源智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛人才培養(yǎng)為例，從企業(yè)在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的復(fù)雜工程“真問(wèn)題”出發(fā)，將“真工程問(wèn)題”化解為“微”項(xiàng)目和“綜”項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，在多學(xué)科交叉融合的背景下，對(duì)智能車(chē)輛人才培養(yǎng)模式進(jìn)行探究，探索多學(xué)科交叉的教學(xué)模式和交叉機(jī)制，提出智能車(chē)輛教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建方法和教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制。

1多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)體系目標(biāo)定位

多學(xué)科的概念表達(dá)了兩個(gè)及兩個(gè)以上學(xué)科共同的支持作用，交叉融合是指在支撐一個(gè)培養(yǎng)目標(biāo)基礎(chǔ)上相互借鑒、相互融合的同時(shí)形成了一種新的體系[4]。所以多學(xué)科交叉融合的內(nèi)涵是以需求為目標(biāo)，多個(gè)學(xué)科共同作用下產(chǎn)生新的邏輯關(guān)系。學(xué)科交叉不同于培養(yǎng)計(jì)劃的多個(gè)課程，更不同于課程的疊加拼湊，而是需要共性導(dǎo)向和交叉融通，需要針對(duì)具有學(xué)科交叉特征的專(zhuān)業(yè)和課程進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，面向復(fù)雜工程問(wèn)題，協(xié)同解決，探索新的知識(shí)和能力交叉培養(yǎng)模式，培養(yǎng)復(fù)合型人才，使得學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)和項(xiàng)目訓(xùn)練具備交叉思維和系統(tǒng)思維的能力。2017年，教育部推動(dòng)的“新工科”建設(shè)就是圍繞多學(xué)科交叉融合展開(kāi)的[10]，車(chē)輛工程伴隨汽車(chē)“新四化”的發(fā)展對(duì)互聯(lián)網(wǎng)和人工智能的依賴(lài)性更為強(qiáng)烈，對(duì)復(fù)合型人才的需求更為旺盛。

多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)學(xué)生的最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”的能力。復(fù)雜工程問(wèn)題蘊(yùn)含多學(xué)科交叉內(nèi)容。復(fù)雜工程問(wèn)題的不確定性和爭(zhēng)議性決定了其解決方式不能依托簡(jiǎn)單的培訓(xùn)或單一學(xué)科完成，解決復(fù)雜工程問(wèn)題往往需要將已有學(xué)科的內(nèi)容進(jìn)行非線(xiàn)性疊加，利用多種技術(shù)手段、技術(shù)工具和基礎(chǔ)理論，以創(chuàng)新思維的方式解決問(wèn)題。從目前各個(gè)高校都在開(kāi)展的工程教育認(rèn)證角度來(lái)看，建設(shè)多學(xué)科交叉融合的教學(xué)平臺(tái)是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題最為行之有效的手段。

多學(xué)科交叉融合的結(jié)果就是融通了學(xué)科之間的關(guān)系。不同學(xué)科為解決復(fù)雜工程問(wèn)題提供了一定的方案，但不同學(xué)科對(duì)于“復(fù)雜工程”的理解都是從各自的專(zhuān)業(yè)角度出發(fā)的，因而具有一定局限性。所以，培養(yǎng)一個(gè)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力必定會(huì)與不同專(zhuān)業(yè)發(fā)生聯(lián)系，同時(shí)圍繞工程需求的核心，引入不同專(zhuān)業(yè)的思維。例如，在智能車(chē)方向的培養(yǎng)過(guò)程中，教師須從車(chē)輛對(duì)于網(wǎng)聯(lián)和智能這兩個(gè)需求出發(fā)，在智能車(chē)的技術(shù)范疇內(nèi)凝練復(fù)雜工程問(wèn)題來(lái)培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)過(guò)程中不僅僅需要從技術(shù)角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)學(xué)科的訓(xùn)練，還需要學(xué)生了解和掌握諸如法律法規(guī)、管理等方面的知識(shí)和能力。

2多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)體系設(shè)計(jì)

2.1培養(yǎng)模式

多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)要以解決復(fù)雜工程問(wèn)題為核心，按照問(wèn)題、學(xué)科、目的、過(guò)程和利益相關(guān)者五要素對(duì)多學(xué)科交叉培養(yǎng)體系進(jìn)行定位。這個(gè)定位的提出，是構(gòu)建多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)體系的基礎(chǔ)，在這個(gè)定位的基礎(chǔ)上構(gòu)建教學(xué)項(xiàng)目，將具有不同學(xué)科背景的教師組成教學(xué)團(tuán)隊(duì)，利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段包括虛擬現(xiàn)實(shí)、仿真和硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)等方式實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科教學(xué)。

智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛方向的培養(yǎng)體系建設(shè)的核心是圍繞汽車(chē)“新四化”過(guò)程中的復(fù)雜工程問(wèn)題，如智能車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)控制問(wèn)題、環(huán)境感知問(wèn)題、決策和規(guī)劃問(wèn)題、V2X通信問(wèn)題、多傳感器融合問(wèn)題和高精地圖的構(gòu)建問(wèn)題等。這些復(fù)雜工程問(wèn)題來(lái)自工程實(shí)際，是在工程實(shí)際中迫切需要解決或者提高性能和精度的問(wèn)題。需要注意的是，培養(yǎng)體系的最終目標(biāo)不是要求學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)馬上就能夠解決工程難題，而是通過(guò)課程學(xué)習(xí)和項(xiàng)目實(shí)踐獲得認(rèn)識(shí)問(wèn)題、建立模型、解決問(wèn)題和團(tuán)隊(duì)合作的能力，到實(shí)際工作中時(shí)，能夠迅速成長(zhǎng)為滿(mǎn)足企業(yè)需求的復(fù)合型人才。圖1是對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛多學(xué)科交叉培養(yǎng)體系的邏輯描述。

2.2體系構(gòu)建

本研究采用多學(xué)科交叉融合模式構(gòu)建智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛課程教學(xué)體系，融通機(jī)械、電子、控制、網(wǎng)聯(lián)、人工智能等學(xué)科思維，在專(zhuān)業(yè)知識(shí)、能力水平、價(jià)值取向三方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行有機(jī)塑造，在傳統(tǒng)的、以機(jī)械課程為主的課程體系基礎(chǔ)上進(jìn)行重構(gòu)。課程體系構(gòu)建了包含機(jī)械、材料、控制相關(guān)課程的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)體系，圍繞新能源智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛方向復(fù)雜工程問(wèn)題構(gòu)建了信號(hào)與系統(tǒng)、汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能交通的專(zhuān)業(yè)課程體系，如圖2所示。

課程體系中對(duì)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程內(nèi)容及課程時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行了適當(dāng)壓縮，增加了電氣、信息、能源類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，拓展學(xué)生知識(shí)體系。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程對(duì)汽車(chē)構(gòu)造、汽車(chē)電子、汽車(chē)?yán)碚摰葘?zhuān)業(yè)必修課進(jìn)行升級(jí)改造，重新組織教材和訓(xùn)練項(xiàng)目，培養(yǎng)涵蓋機(jī)械、材料、控制領(lǐng)域工程基礎(chǔ)扎實(shí)、專(zhuān)業(yè)技術(shù)過(guò)硬的車(chē)輛工程人才。在夯實(shí)基礎(chǔ)的同時(shí)，開(kāi)設(shè)新能源汽車(chē)、智能汽車(chē)模塊化課程，圍繞智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行綜合能力訓(xùn)練。

課程體系重點(diǎn)關(guān)注各個(gè)模塊和課程之間的內(nèi)在聯(lián)系，借助延續(xù)性課程內(nèi)容和交叉性項(xiàng)目式教學(xué)的融會(huì)貫通，逐步形成專(zhuān)業(yè)課程三級(jí)項(xiàng)目、汽車(chē)設(shè)計(jì)二級(jí)項(xiàng)目及畢業(yè)設(shè)計(jì)一級(jí)項(xiàng)目層層遞進(jìn)的項(xiàng)目式教學(xué)模式，以在職業(yè)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、協(xié)作素養(yǎng)和創(chuàng)新發(fā)展4個(gè)方面助力學(xué)生形成專(zhuān)業(yè)的知識(shí)和能力網(wǎng)絡(luò)。圖1智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛多學(xué)科培養(yǎng)體系

2.3知識(shí)體系

《中國(guó)制造2025》明確提出，將重點(diǎn)發(fā)展“節(jié)能與新能源汽車(chē)”，明確繼續(xù)支持電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)發(fā)展，掌握汽車(chē)低碳化、信息化、智能化核心技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略。所以，在車(chē)輛工程面向“新四化”課程內(nèi)容建設(shè)方面需要做以下補(bǔ)充和升級(jí)：在汽車(chē)“電動(dòng)化”方面，隨著各大車(chē)企在新能源和混合動(dòng)力系統(tǒng)方面都加大了投入，核心技術(shù)聚焦“三電”（電池、電機(jī)、電控），在傳統(tǒng)的電子相關(guān)課程中融入電化學(xué)、現(xiàn)代控制理論等課程內(nèi)容；在“智能化”方面，車(chē)輛的傳感系統(tǒng)日趨復(fù)雜，環(huán)境感知、信息融合和深度學(xué)習(xí)技術(shù)都在現(xiàn)有的課程內(nèi)容中沒(méi)有體現(xiàn)，需要通過(guò)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)；在“網(wǎng)聯(lián)化”方面，以5G為代表的通信技術(shù)和各類(lèi)車(chē)載總線(xiàn)技術(shù)開(kāi)始在車(chē)輛系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，V2X技術(shù)的擴(kuò)展范圍也逐漸加大；在“共享化”方面，依托大數(shù)據(jù)的信息處理技術(shù)是未來(lái)車(chē)輛領(lǐng)域重要的技術(shù)手段，這類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程的融入也是非常必要的。據(jù)此，以知識(shí)架構(gòu)為路徑，構(gòu)建的知識(shí)體系如圖3所示。

3“真問(wèn)題”驅(qū)動(dòng)交叉融合

3.1“真問(wèn)題”獲取

面向復(fù)雜工程問(wèn)題培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力需要從兩個(gè)方面完成。一是要具備扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，要求專(zhuān)業(yè)核心課程無(wú)論在學(xué)時(shí)數(shù)還是實(shí)踐訓(xùn)練上都要保質(zhì)保量；二是要緊密結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目，以滿(mǎn)足企業(yè)對(duì)學(xué)生的“精準(zhǔn)需求”，為學(xué)生提供“真刀真槍”的演練場(chǎng)。

整合基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、科研平臺(tái)、校企聯(lián)合基地為學(xué)生設(shè)置“真問(wèn)題”，與工程實(shí)際緊密結(jié)合。除此之外，學(xué)科競(jìng)賽平臺(tái)也是“真題”來(lái)源的有力補(bǔ)充，結(jié)合FSAE大學(xué)方程式賽車(chē)比賽，從賽車(chē)中引入“復(fù)雜工程問(wèn)題”。從課程題目本身來(lái)講，課程項(xiàng)目的難度是要考慮的重要指標(biāo)，只有蘊(yùn)含“真問(wèn)題”的課題才能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、執(zhí)行力，才能夠真正使得學(xué)生獲得將技術(shù)知識(shí)集成為產(chǎn)品的能力，才能從工程角度培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和思辨能力。應(yīng)將傳統(tǒng)工程教育的“精耕細(xì)作”轉(zhuǎn)化為現(xiàn)代企業(yè)急需的“寬廣厚實(shí)”，解決學(xué)以致用和思維固化的問(wèn)題。

以燕山大學(xué)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)為例，專(zhuān)業(yè)依托于長(zhǎng)城汽車(chē)建立的國(guó)家級(jí)實(shí)踐教學(xué)中心，采用“雙導(dǎo)師”制模式實(shí)施“真題真做”協(xié)同育人培養(yǎng)模式。首先，創(chuàng)建以“真實(shí)”復(fù)雜工程問(wèn)題為核心的課程項(xiàng)目，通過(guò)與企業(yè)的長(zhǎng)期合作、教師與企業(yè)工程技術(shù)人員的溝通，確認(rèn)符合條件的工程實(shí)際問(wèn)題。這些問(wèn)題本身要具備復(fù)雜工程問(wèn)題的特征，而且是真實(shí)企業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際需求。

表1是部分工程課題的題目，都是與企業(yè)進(jìn)行深入溝通后確立的。課題均具備以上7個(gè)特征。

“真題”除了來(lái)源于企業(yè)之外，還可以結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽平臺(tái)獲取題目。比如，目前國(guó)內(nèi)很多高校車(chē)輛專(zhuān)業(yè)參加的FSAE大學(xué)生方程式賽車(chē)，在設(shè)計(jì)和制造賽車(chē)的過(guò)程中，可以凝練非常豐富的課程項(xiàng)目。

3.2由“微”入“綜”項(xiàng)目分解

教學(xué)平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的載體。在復(fù)雜工程問(wèn)題導(dǎo)向下，本研究以多學(xué)科交叉融合為特征構(gòu)建教學(xué)平臺(tái)，遵循從“微”到“綜”的認(rèn)知規(guī)律和能力提升客觀過(guò)程，讓學(xué)生從小課題、小項(xiàng)目入手，建立現(xiàn)代汽車(chē)“新四化”的總體概念，并能夠?qū)ζ渲械年P(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行辨識(shí)和解決。

傳統(tǒng)的車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)平臺(tái)主要包括汽車(chē)構(gòu)造、汽車(chē)測(cè)試和汽車(chē)電子控制三大板塊建設(shè)，在新能源電動(dòng)車(chē)輛出現(xiàn)之后添加了新能源車(chē)輛相關(guān)的教學(xué)平臺(tái)，這些平臺(tái)的建設(shè)基本是圍繞課程或者課程群來(lái)開(kāi)發(fā)和建設(shè)的。比如，汽車(chē)構(gòu)造課程平臺(tái)主要包括汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與底盤(pán)構(gòu)造，雖然加入了虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)手段，但總體上還是依托課程需求配套實(shí)驗(yàn)手段。在汽車(chē)性能平臺(tái)中，重點(diǎn)圍繞汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)方面建設(shè)，如整車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性等。隨著車(chē)輛向智能網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展，以上所述平臺(tái)對(duì)課程體系的支撐性明顯不足。

智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛的技術(shù)構(gòu)架涉及車(chē)輛/設(shè)施、信息交互和基礎(chǔ)支撐三大技術(shù)領(lǐng)域，包含環(huán)境感知、智能決策、控制執(zhí)行、通信網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)運(yùn)用、車(chē)路協(xié)同、人工智能、高精地圖和法律法規(guī)等一系列技術(shù)和支撐條件。硬件建設(shè)和軟件系統(tǒng)使用系統(tǒng)龐雜。除了傳統(tǒng)的MATLAB仿真之外，例如Prescan、VISSIM等軟件也是常用工具軟件，建設(shè)成本較高，然而學(xué)生不可能通過(guò)1～2個(gè)項(xiàng)目的訓(xùn)練就能夠完成知識(shí)和能力的培養(yǎng)?；谝陨蠁?wèn)題，本研究聚焦于以復(fù)雜工程問(wèn)題為核心的項(xiàng)目教學(xué)實(shí)現(xiàn)教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建。在選擇工程項(xiàng)目的同時(shí)注重從“微”到“綜”的邏輯，通過(guò)“小微”項(xiàng)目逐步過(guò)渡到“綜合”項(xiàng)目，最終達(dá)到“復(fù)雜”真實(shí)項(xiàng)目，使得學(xué)生獲得認(rèn)知、使用、解決一般問(wèn)題和解決真實(shí)復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。表2列舉了從“微”到“綜”相關(guān)的項(xiàng)目課題及覆蓋的課程和能力。表2不同階段教學(xué)平臺(tái)項(xiàng)目

能力目標(biāo)階段任務(wù)項(xiàng)目題目認(rèn)知概念基本概念：新能源技術(shù)、燃料電池、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、ADAS、無(wú)人駕駛線(xiàn)控轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)拆裝和認(rèn)知、線(xiàn)控制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)認(rèn)知、感知傳感器結(jié)構(gòu)認(rèn)知和裝配、環(huán)境傳感器安裝調(diào)試使用技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)：控制器標(biāo)定、深度學(xué)習(xí)、自動(dòng)控制、互聯(lián)互通、語(yǔ)音交互線(xiàn)控底盤(pán)系統(tǒng)性能測(cè)試、ADAS功能驗(yàn)證、線(xiàn)控轉(zhuǎn)向和線(xiàn)控制動(dòng)系統(tǒng)標(biāo)定、系統(tǒng)故障診斷和排除、攝像頭/魚(yú)眼相機(jī)標(biāo)定、車(chē)身坐標(biāo)系與激光雷達(dá)坐標(biāo)系標(biāo)定、歐幾里得調(diào)參代碼修改解決問(wèn)題人機(jī)交互、深度學(xué)習(xí)、智能決策、路線(xiàn)誘導(dǎo)ACC算法驗(yàn)證與二次開(kāi)發(fā)、LKA功能仿真驗(yàn)證與二次開(kāi)發(fā)、自動(dòng)緊急剎車(chē)仿真、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)物體識(shí)別、識(shí)別人車(chē)、歐幾里得聚類(lèi)、機(jī)器視覺(jué)深度學(xué)習(xí)、路徑規(guī)劃、路徑跟蹤、車(chē)道檢測(cè)工程應(yīng)用運(yùn)動(dòng)控制、無(wú)人駕駛、智慧交通、智能儀表全景環(huán)視功能實(shí)驗(yàn)；封閉校園區(qū)域高精度地圖采集；智慧路側(cè)設(shè)備實(shí)訓(xùn)；智慧交通車(chē)路協(xié)同綜合實(shí)訓(xùn)；智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)功能OTA在線(xiàn)升級(jí)實(shí)驗(yàn)從表2可以看到，“微”項(xiàng)目與“綜”項(xiàng)目等，使得學(xué)生能夠從認(rèn)知到工程應(yīng)用進(jìn)行全過(guò)程能力鍛煉和提升。4個(gè)目標(biāo)循序漸進(jìn)，從基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛技術(shù)的相關(guān)概念到使用基本技術(shù)技能，再到實(shí)際的問(wèn)題，最后結(jié)合真實(shí)案例通過(guò)創(chuàng)新方法開(kāi)發(fā)適合工程應(yīng)用的技術(shù)或者產(chǎn)品。同時(shí)，在學(xué)習(xí)智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的同時(shí)，涵蓋新能源汽車(chē)以及汽車(chē)電子電控的相關(guān)知識(shí)，使得學(xué)生在多學(xué)科交叉方面能夠滿(mǎn)足未來(lái)企業(yè)需求。

3.3由“虛”入“實(shí)”

無(wú)論是“微”項(xiàng)目還是“綜”項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)都要依托實(shí)踐平臺(tái)完成項(xiàng)目的最終落地。汽車(chē)“新四化”中的“三電”系統(tǒng)和“智能網(wǎng)聯(lián)”系統(tǒng)在教學(xué)中完全依靠真實(shí)的整車(chē)來(lái)實(shí)現(xiàn)成本和容納學(xué)生數(shù)量的能力都不夠，而且不能隨著項(xiàng)目的不同進(jìn)行重組或重構(gòu)，這就需要通過(guò)虛擬仿真與硬件實(shí)驗(yàn)結(jié)合為學(xué)生提供更為靈活的實(shí)踐手段。但是，這種“虛實(shí)”結(jié)合不等同于科研系統(tǒng)中的仿真加實(shí)驗(yàn)，兩者之間有3點(diǎn)區(qū)別：（1）科研過(guò)程中的虛擬仿真強(qiáng)調(diào)在模型建立過(guò)程中的理論分析和數(shù)學(xué)描述。而在教學(xué)中的“虛”更注重學(xué)生在理解現(xiàn)有系統(tǒng)過(guò)程中能夠快捷地修改參數(shù)得到結(jié)果，強(qiáng)調(diào)參數(shù)與結(jié)果之間的關(guān)系，幫助學(xué)生更好地了解系統(tǒng)本身的運(yùn)作規(guī)律。（2）教學(xué)中對(duì)“實(shí)”的要求是動(dòng)手搭建的過(guò)程，訓(xùn)練學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，動(dòng)手搭建實(shí)驗(yàn)，對(duì)既有的結(jié)論進(jìn)行復(fù)現(xiàn)。而科研過(guò)程中的“實(shí)”可以理解為驗(yàn)證，更強(qiáng)調(diào)對(duì)自己提出的想法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和驗(yàn)證。（3）教學(xué)的“虛實(shí)”結(jié)合是幫助學(xué)生深入理解對(duì)象的運(yùn)行機(jī)制，為了將來(lái)能夠更快地融入實(shí)際工作崗位的開(kāi)發(fā)工作，要求使用的平臺(tái)和仿真手段是成熟的或企業(yè)普遍采用的?？蒲械奶搶?shí)結(jié)合是在用實(shí)際系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足的條件下采取的硬件在環(huán)手段，二者雖然設(shè)備相同但目標(biāo)不同。

在構(gòu)建“虛—實(shí)”結(jié)合的智能車(chē)輛實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)過(guò)程中要注意與科研平臺(tái)的區(qū)別，以新能源智能車(chē)輛為例（圖4），在搭建整車(chē)電控系統(tǒng)硬件在環(huán)教學(xué)平臺(tái)過(guò)程中要明確教學(xué)功能，滿(mǎn)足從“微”到“綜”各類(lèi)教學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的同時(shí)還要具備一定的擴(kuò)展和開(kāi)發(fā)能力，滿(mǎn)足后期工程的應(yīng)用實(shí)踐。圖4新能源智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)構(gòu)架學(xué)生在圖4所示的新能源智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛教學(xué)平臺(tái)上可以利用“虛擬”方式非常直觀地通過(guò)調(diào)整參數(shù)、改進(jìn)和調(diào)試算法實(shí)現(xiàn)多種傳感器的數(shù)據(jù)采集、場(chǎng)景搭建，可以隨時(shí)可視化地設(shè)置車(chē)輛運(yùn)行環(huán)境，設(shè)置隨機(jī)交通流，同時(shí)將車(chē)輛動(dòng)力學(xué)參數(shù)與控制相結(jié)合。配合可視化實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)，完成仿真模擬、仿真設(shè)定、仿真過(guò)程建立、仿真數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在“實(shí)”的方面，利用駕駛模擬器來(lái)操縱車(chē)輛的方向盤(pán)、踏板等設(shè)備，讓學(xué)生能夠有實(shí)際的操縱感受。從“虛實(shí)”兩方面，滿(mǎn)足學(xué)生從認(rèn)知到工程應(yīng)用的全過(guò)程能力訓(xùn)練。

4應(yīng)用效果分析

4.1多學(xué)科交叉思維能力的提升效果

通過(guò)近3年的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生在多學(xué)科交叉思維能力和工程思維能力方面有了較大的提升。

在多學(xué)科交叉思維方面，學(xué)生從“虛擬作戰(zhàn)”轉(zhuǎn)向真實(shí)工程環(huán)境下的實(shí)際工程任務(wù)，而這些在實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的具體需求衍生出的工程問(wèn)題本身具有非常強(qiáng)烈的學(xué)科交叉色彩，學(xué)生通過(guò)從基礎(chǔ)到綜合的工程項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐，多學(xué)科交叉思維能力得到很大提升。圖5采集了燕山大學(xué)車(chē)輛卓越工程師計(jì)劃近3屆140位學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，其中2018級(jí)有23名學(xué)生直接參與了某大型汽車(chē)企業(yè)的實(shí)際研發(fā)項(xiàng)目課題。

由圖5可以看出，隨著“真題”比例的增加，在成績(jī)?cè)u(píng)判標(biāo)準(zhǔn)相同的情況下，畢業(yè)設(shè)計(jì)的總體平均成績(jī)和參加真題真做學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)。相關(guān)調(diào)查和交流顯示，企業(yè)和相關(guān)用人單位對(duì)學(xué)生的多學(xué)科交叉素質(zhì)提升感受明顯，相較于上一屆未經(jīng)過(guò)“真題”培養(yǎng)的學(xué)生，無(wú)論在解決方案構(gòu)建還是設(shè)計(jì)解決方案細(xì)節(jié)方面，都體現(xiàn)了很好的綜合能力和素質(zhì)。圖5近3年畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)變化4.2工程思維能力的提升效果

在工程思維能力方面，隨著“真問(wèn)題”融入課程教學(xué)中，學(xué)生不但在理論學(xué)習(xí)方面有了對(duì)實(shí)際工程的切身感受，而且通過(guò)對(duì)這些復(fù)雜問(wèn)題抽絲剝繭、由簡(jiǎn)入深的分析和訓(xùn)練，學(xué)生的工程思維能力得到較大的提升。除此之外，要求學(xué)生在構(gòu)建項(xiàng)目解決方案時(shí)都要充分考慮項(xiàng)目所涉及的成本、標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法律法規(guī)，從多角度鍛煉學(xué)生的工程素養(yǎng)。工程思維能力的提升還促進(jìn)了學(xué)生在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目方面的發(fā)展，近3年學(xué)生參加國(guó)家一類(lèi)賽事的獲獎(jiǎng)數(shù)量增長(zhǎng)了47%，獲得省部級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)的獲獎(jiǎng)數(shù)增長(zhǎng)了73%，均體現(xiàn)了學(xué)生在工程思維和創(chuàng)新水平上的提升。

在企業(yè)深度融入教學(xué)方面，通過(guò)“雙導(dǎo)師”制，校內(nèi)指導(dǎo)教師與企業(yè)指導(dǎo)教師一起指導(dǎo)學(xué)生解決工程問(wèn)題，開(kāi)拓了教師的視野，提高了教師的工程思維水平；同時(shí)，也為教師參與企業(yè)實(shí)際課題創(chuàng)造了條件，達(dá)到了以研促教的目的。教師在培養(yǎng)學(xué)生的過(guò)程中，對(duì)學(xué)生工程能力的塑造有了很大的提升。以燕山大學(xué)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)為例，本研究圍繞企業(yè)對(duì)學(xué)生的“多學(xué)科交叉工程能力”的滿(mǎn)意度展開(kāi)調(diào)研。調(diào)研以問(wèn)卷形式進(jìn)行，調(diào)研對(duì)象為最近一屆的畢業(yè)生，結(jié)果如圖6所示。

圖6的調(diào)查結(jié)果顯示，高校和企業(yè)對(duì)學(xué)生在多學(xué)科交叉工程能力方面的滿(mǎn)意度分別達(dá)到了94%和87%，企業(yè)和高校均認(rèn)可“學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)中體會(huì)到車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的多學(xué)科的相互借鑒，知識(shí)明顯互通互融的特點(diǎn)”。以某知名車(chē)企為例，企業(yè)為最近一屆“真題真做”培養(yǎng)的學(xué)生免除了入廠實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，可直接進(jìn)入設(shè)計(jì)崗位，這進(jìn)一步說(shuō)明了企業(yè)對(duì)于學(xué)生工程能力和多學(xué)科交叉思維能力的認(rèn)可。

5結(jié)束語(yǔ)

新一輪的科技革命促使了汽車(chē)工業(yè)由傳統(tǒng)交通工具向綠色智能移動(dòng)空間轉(zhuǎn)變。汽車(chē)產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈轉(zhuǎn)變?yōu)榭缃缛诤系慕徊嫘彤a(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，企業(yè)急需“懂汽車(chē)+懂IT”的人才，車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)迫切需要構(gòu)建車(chē)輛工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)新體系。面向汽車(chē)“新四化”構(gòu)建車(chē)輛工程多學(xué)科交叉人才的培養(yǎng)體系是解決這一問(wèn)題的有效途徑。本研究采用“真問(wèn)題”來(lái)驅(qū)動(dòng)多學(xué)科交叉融合，構(gòu)建多學(xué)科融通培養(yǎng)平臺(tái)，在有限學(xué)時(shí)下涵蓋多學(xué)科交叉知識(shí)，夯實(shí)基礎(chǔ)精準(zhǔn)定位，結(jié)合燕山大學(xué)車(chē)輛工程在新能源智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛教學(xué)改革方面的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，探討面向企業(yè)需求、培養(yǎng)工程思維的教學(xué)模式，以為車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)在汽車(chē)新“新四化”環(huán)境下的發(fā)展提供一定的借鑒。

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AbstractWith the rapid development of the "new four modernizations" of automobiles，major automobile enterprises have made huge investment in the research and development of intelligent vehicle technology，and the demand for intelligent vehicle talents is becoming increasingly strong.There is an extreme shortage of compound talents who grasp automobile and IT technology，which puts forward new requirements for the training of vehicle engineering professionals.The traditional training mode of vehicle engineering talents relying on mechanical engineering is not suitable for the new four modernizations of automobiles，especially in interdisciplinary integrations，the training mode and curriculum system need to be reformed and innovated.On the basis of in-depth analysis of the concept of multidisciplinary cross integration，combined with the talent training process of Yanshan University，a multidisciplinary cross talent training mode and curriculum knowledge system are proposed，and a training platform and teaching reform ideas are constructed by using the "micro comprehensive" project group，"virtual real" practical teaching and "real project" to provide reference and reference for the training of vehicle engineering talents.

Keywordsvehicle engineering;new four modernizations;interdisciplinary;talent cultivation;teaching platform

[責(zé)任編輯孫菊]