基于PBL团队式多维协同的汽车创新人才培养研究与实践

基于PBL团队式多维协同的汽车创新人才培养研究与实践
作者：胡志力华林
来源：《高教学刊》2024年第17期
摘要：该文从分析高校汽车人才培养面临的问题出发，提出基于PBL（Problem-Based Learning）团队式多维协同的汽车创新人才培养模式，结合武汉理工大学汽车工程学院的创新实践，探索汽车专业创新型人才培养新途径。

实践证明，这种新型的人才培养模式可有效提升高校本科生和研究生的培养质量，为车辆工程专业创新型人才的培养提供参考。

关键词：PBL;团队式多维协同;学科交叉;人才培养;培养质量
中图分类号：C961 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）17-0077-05
Abstract： This paper analyzes the problems faced by the automobile talents training in colleges and universities， and puts forward a team based multi-dimensional collaborative automobile innovation talents training mode based on PBL （Problem Based Learning）. Based on the innovative practice of the School of Automotive Engineering in the Wuhan University of Technology， this paper explores a new way to cultivate innovative talents in the automotive industry. It has proved that this new talent training mode can effectively improve the training quality of undergraduate and graduate students in colleges and universities， and provide a reference for the training of innovative talents in vehicle engineering.
Keywords： PBL; team-type multi-dimensional collaboration; interdisciplinary; talent training; cultivation quality
习近平总书记在党的二十大报告中指出：“必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略。

”中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》中提出的首要任务之一，就是培养创新型人才，
培养责任感、创新精神和实践能力。

我国汽车产销量已连续14年蝉联全球第一，2014—2022年中国汽车产量都稳定在2 300万辆以上（图1），截至2022年汽车保有量突破了4.17亿辆，是国民经济的支柱产业。

目前，汽车行业向轻量化、电动化、智能化的“三化”方向发展，传统汽车人才培养模式主要是以课堂讲授课本专业知识为主，结合课下专业实训实习为辅的手段，这种以教师课堂授课为主的传统教学模式，由于教材知识信息更新要远远落后于技术的发展速度，单一课堂授课模式局限性较大，学生兴趣不浓，教学效果不理想，难以满足汽车行业对汽车创新人才的期望。

目前国内外高校均在探索汽车创新人才培养新方法。

美国麻省理工学院的 UROP和IAP 团队活动用于培养学生的创新能力和团队意识[1]。

西安交通大学提出“2+4+X”的培养模式，教师根据科研项目招募学生，组建科研团队，力图培养基础扎实、知识面广、能力高和素质强的学生[2]。

吉林大学创新实施与国内一流的科研院所进行科教协同人才培养工作，依托双方合作的科研项目，组建跨学科多层次的科研团队，与科研院所协同培养创新人才[3]。

江苏大学对新能源汽车战略目标下车辆工程创新人才培养模式进行了探讨，与汽车龙头企业开展产学研项目合作，引入企业高工担任导师，将具体科研项目和企业实际生产环境下的经验与问题搬入课题共同培养创新人才[4]。

本文借鉴了国内外高校创新人才培养宝贵经验，分析高校汽车人才培养面临的问题，结合武汉理工大学汽车专业人才的创新实践，探索基于PBL（Problem-Based Learning）团队多维协同的汽车创新人才培养模式，以期能为兄弟院校的创新人才培养提供启示。

一汽车创新人才培养面临的主要问题
汽车“三化”，轻量化、电动化、智能化已经成为国际汽车发展的趋势，引起了汽车行业的深度变革。

《节能与新能源汽车技术路线图2.0》提出2035年我国新能源汽车年销量将占一半以上，汽车产业实现电动化转型。

传统汽车工业已经迎来了革命，迫切需要大量的汽车创新人才。

《智能网联汽车产业人才需求预测报告》指出传统车辆工程专业的技能匹配度只有约50%[5]。

根据中国汽车工程协会现有数据与研究模型测算（图2），新能源與智能汽车行业无论是高速或低速发展，未来三年行业人才需求旺盛，随着汽车“三化”技术变革到来，我国汽车工业目前面临着“一将难求”等问题，人才培养与行业需求相偏离的问题仍然比较严重，主要存在以下两个问题。

（一）多学科交叉专业特点与人才知识结构单一的矛盾
随着汽车行业“三化”的发展趋势，车辆工程专业人才的知识需求发生了翻天覆地的变化，呈现出机械、电子、通信等多学科交叉融合的特点，然而现有汽车人才培养主要采用传统的车辆工程二级学科专业培养体系（机械工程为一级学科），由于学科等级、课程设置等限制，导致目前传统车辆工程专业培养人才知识结构单一，难以适应新能源与智能汽车的专业人才培养需求。

（二）多学科交叉融合与教育资源分散的矛盾
一方面，构建车辆工程专业多学科交叉人才培养体系，需要多学科专业教师建设多学科交叉融合的知识体系与培养方案。

这需要教、学、研和产等几个方面的资源整合和优势互补。

但是现有的教师、院校、企业等创新主体成员往往相对独立与分散，不仅跨专业学科和行政单位，甚至有可能跨国家，教育资源时空分离，难以实现有效的多学科交叉融合协同育人。

二结合汽车专业特点，构建基于PBL团队式多维协同的创新人才培养模式
从国内外创新人才的培养与实践经验来看，需要将教学科研与工程实践相结合，将国家重大需求、国际学科前沿融入到学生专业培养中。

也就是说汽车创新型人才培养的关键是多学科交叉科研团队的建立和大量高水平科研项目实践培养创新人才，即如何针对汽车专业的发展趋势，组建多学科交叉高水平导师团队，保证充足的高水平科研项目，包含基础理论研究项目、高新技术研发项目、企业技术攻关项目等不同层级的科研项目，围绕项目的立项、研发、结题，科研团队的人力、机器、原料、方法及环境等软硬件资源得以协同和统筹，进而可以保障人才培养过程中得以历经多类型科研项目训练，获得多方面的师资团队的悉心指导。

基于此，武汉理工大学汽车轻量化科研团队在多年的本科生和研究生的培养实践中逐步建立了具有鲜明特色的基于PBL团队式多维协同的汽车创新人才培养模式，如图3所示。

PBL是“基于问题式学习”或“问题导向学习”的自主学习模式[6]。

这是一种典型的以学生为中心的教学方法，起源于20世纪50年代，最初应用于欧美医学教育领域。

随着教育改革的实践，该教学模式被逐渐应用到不同的学科中，以促进学生自主学习和终身学习能力的发展[7]。

许多国内外大学都引入了PBL教学模式并取得了一定成绩，但也暴露了不少问题，主要存在教学耗时长、对学生自律性要求高等问题。

针对汽车专业机械、材料、电子、控制、计算机及能源等多学科高度交叉、融合的特点，应对汽车“三化”带来的挑战和机遇，建设基于PBL团队式多维协同的汽车创新人才培养模式。

（一）采用“学科带头人+创新团队”的导师队伍组织模式，组建导师团队
传统的单一导师培养指导多名学生的教学模式，由于导师所在学科、自身学识与精力的限制，往往难以满足多学科交叉专业的创新人才培养要求。

从学科建設出发，以科研梯队为基础，围绕国家重大需求和国际学术前沿，合理布局研究方向和科研项目，构建定位明确、层次清晰、衔接紧密、目标清晰及促进优秀人才可持续发展的组织结构。

充分发挥学术带头人和学术骨干的作用，确定人员组成结构合理，具有老中青年龄互补的优势，帮助青年教师提高教学水平。

（二）明确团队成员的责任与义务，增强团队凝聚力与感染力
在高校科研团队中，科研方向明确、科研项目充足、科研成果突出，围绕共同的目标，具有明确的责任和任务分工，科研团队由不同学科领域、不同行政单位、不同年龄职务的专家组成导师队伍，招募和吸收优秀学生，开展产学研协同培养创新人才。

由于导师们专业知识结构、性格特征、个人经历具有较大差异，导师和学生教学相长，团队成员学习能力在不断的相互交流研讨中持续提高。

（三）团队模式下培养方式考核
建立科研团队，必须建立动态适应的科研团队责任和章程。

根据本科生的知识结构，挑选不同层级的科研项目，建立个性化的培养方案。

根据学生参与科研项目和完成情况，给予相应的精神和经济奖励，激发和培养学生的科研兴趣。

采用“学科带头人+创新团队”的导师队伍组织模式，既可以解决单一导师时间精力和业务能力有限的问题，促进导师研究领域的学科交叉融合，提高导师科研与教学水平，同时导师团队也可以拓展学生思维、开阔学生视野、优化师资力量。

此外，团队式多维协同的培养模式，可以更好地依托科研实践平台或新建科研教学实践基地，提高学生创新能力。

通过团队模式培养，为学生提供校企合作与国际合作机会，改变以往大学教育重理论轻实践的现状，将校园教育与实践教育有机结合。

围绕国际学术前沿与国家重大需求开展研究工作，提高团队成员素质修养，使科研、教学、实践产生良性循环。

三多措并举，提高汽车创新型人才培养的质量与效益
在基于PBL团队式多维协同的创新人才培养模式下，为汽车行业创新人才培养营造了良好的软硬件学习条件，以下是武汉理工大学汽车工程学院的汽车人才培养的实践经验。

（一）将前沿科学知识、科技创新成果、科研经验融入教育教学活动
1）致力更新教学内容，积极探索教学改革新思路。

项目研究团队依托现代汽车零部件技术湖北省重点实验室等科研基地创新开设了科研基地本科生公选课新能源汽车车身轻量化结构与轻质材料，在课堂教学过程中强调传统汽车与新能源汽车的共性基础，注重多学科交叉，将车身轻量化材料、结构设计制造与人工智能技术应用的基本理论、方法和实验基础讲透，同时不断更新基础理论教学内容，将最新国际科学前沿研究成果不断补充到教学内容中，在课程前言中介绍研究团队参编的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》和《中国机械工程技术路线图（2021版）》，引导学生关注我国汽车产业技术和机械工程技术未来发展蓝图，帮助学生瞄准国际技术前沿，树立远大志向;在课程车身设计实例部分邀请东风汽车集团有限公司、东风（武汉）实业有限公司等汽车行业“大牛”走上讲台介绍行业动态和汽车生产实例，并分享青春路上的奋斗经历，激励学生们趁青春努力奋斗，实现我国汽车强国梦，增长学生知识见识，激发学生学习热情。

2）通过校级教学改革重点项目，进一步推动“课堂革命”，开展探究式、参与式教学方法改革。

翻转课堂，让学生自己组队，走上讲台，设置新能源汽车轻量化材料、结构、成形和应用等话题进行研讨和讲座;并在教学内容中加大本科生在实验室参观学习和动手操作的任务与要求，引导学生形成主动学习习惯，充分调动学生主动学习积极性，促进学生早进课题、早进实验室、早进团队，形成了完善的本科生导师制度。

2016—2021年共有100人次本科生通过课程学习，申请加入到实验室参与各类大学生竞赛活动，参加全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、中国大学生材料热处理知识与创新大赛、校大学生节能减排大赛、国家级大学生创新创业训练计划和校自主创新基金项目。

研究团队先后指导本科生发表学术论文6篇（含SCI 检索1篇、EI检索2篇、核心论文3篇），申请发明专利9项（授权6项），获得了10余项国家及省部级学科竞赛大奖。

（二）多学科交叉融合与教育资源分散的矛盾
一方面，构建车辆工程专业多学科交叉人才培养体系，需要多学科专业教师建设多学科交叉融合的知识体系与培养方案。

这需要教、学、研和产等几个方面的资源整合和优势互补。

但是现有的教师、院校、企业等创新主体成员往往相对独立与分散，不仅跨专业学科和行政单位，甚至有可能跨国家，教育资源时空分离，难以实现有效的多学科交叉融合协同育人。

二结合汽车专业特点，构建基于PBL团队式多维协同的创新人才培养模式
从国内外创新人才的培养与实践经验来看，需要将教学科研与工程实践相结合，将国家重大需求、国际学科前沿融入到学生专业培养中。

也就是说汽车创新型人才培养的关键是多学科交叉科研团队的建立和大量高水平科研项目实践培养创新人才，即如何针对汽车专业的发展趋势，组建多学科交叉高水平导师团队，保证充足的高水平科研项目，包含基础理论研究项目、高新技术研发项目、企业技术攻关项目等不同层级的科研项目，围绕项目的立项、研发、结题，科研团队的人力、机器、原料、方法及环境等软硬件资源得以协同和统筹，进而可以保障人才培养过程中得以历经多类型科研项目训练，获得多方面的师资团队的悉心指导。

基于此，武汉理工大学汽车轻量化科研团队在多年的本科生和研究生的培养实践中逐步建立了具有鲜明特色的基于PBL团队式多维协同的汽车创新人才培养模式，如图3所示。

PBL是“基于问题式学习”或“问题导向学习”的自主学习模式[6]。

这是一种典型的以学生为中心的教学方法，起源于20世纪50年代，最初应用于欧美医学教育领域。

随着教育改革的实践，该教学模式被逐渐应用到不同的学科中，以促进学生自主学习和终身学习能力的发展[7]。

许多国内外大学都引入了PBL教学模式并取得了一定成绩，但也暴露了不少问题，主要存在教学耗时长、对学生自律性要求高等问题。

针对汽车专业机械、材料、电子、控制、计算机及能源等多学科高度交叉、融合的特点，应对汽车“三化”带来的挑战和机遇，建设基于PBL团队式多维协同的汽车创新人才培养模式。

（一）采用“学科带头人+创新团队”的导师队伍组织模式，组建导师团队
传统的单一导师培养指导多名学生的教学模式，由于导师所在学科、自身学识与精力的限制，往往难以满足多学科交叉专业的创新人才培养要求。

从学科建设出发，以科研梯队为基础，围绕国家重大需求和国际学术前沿，合理布局研究方向和科研项目，构建定位明确、层次清晰、衔接紧密、目标清晰及促进优秀人才可持续发展的组织结构。

充分发挥学术带头人和学术骨干的作用，确定人员组成结构合理，具有老中青年龄互补的优势，帮助青年教师提高教学水平。

（二）明确团队成员的责任与义务，增强团队凝聚力与感染力
在高校科研团队中，科研方向明确、科研项目充足、科研成果突出，围绕共同的目标，具有明确的责任和任务分工，科研团隊由不同学科领域、不同行政单位、不同年龄职务的专家组成导师队伍，招募和吸收优秀学生，开展产学研协同培养创新人才。

由于导师们专业知识结构、性格特征、个人经历具有较大差异，导师和学生教学相长，团队成员学习能力在不断的相互交流研讨中持续提高。

（三）团队模式下培养方式考核
建立科研团队，必须建立动态适应的科研团队责任和章程。

根据本科生的知识结构，挑选不同层级的科研项目，建立个性化的培养方案。

根据学生参与科研项目和完成情况，给予相应的精神和经济奖励，激发和培养学生的科研兴趣。

采用“学科带头人+创新团队”的导师队伍组织模式，既可以解决单一导师时间精力和业务能力有限的问题，促进导师研究领域的学科交叉融合，提高导师科研与教学水平，同时导师团队也可以拓展学生思维、开阔学生视野、优化师资力量。

此外，团队式多维协同的培养模式，可以更好地依托科研实践平台或新建科研教学实践基地，提高学生创新能力。

通过团队模式培养，为学生提供校企合作与国际合作机会，改变以往大学教育重理论轻实践的现状，将校园教育与实践教育有机结合。

围绕国际学术前沿与国家重大需求开展研究工作，提高团队成员素质修养，使科研、教学、实践产生良性循环。

三多措并举，提高汽车创新型人才培养的质量与效益
在基于PBL团队式多维协同的创新人才培养模式下，为汽车行业创新人才培养营造了良好的软硬件学习条件，以下是武汉理工大学汽车工程学院的汽车人才培养的实践经验。

（一）将前沿科学知识、科技创新成果、科研经验融入教育教学活动
1）致力更新教学内容，积极探索教学改革新思路。

项目研究团队依托现代汽车零部件技术湖北省重点实验室等科研基地创新开设了科研基地本科生公选课新能源汽车车身轻量化结构与轻质材料，在课堂教学过程中强调传统汽车与新能源汽车的共性基础，注重多学科交叉，将车身轻量化材料、结构设计制造与人工智能技术应用的基本理论、方法和实验基础讲透，同时不断更新基础理论教学内容，将最新国际科学前沿研究成果不断补充到教学内容中，在课程前言中介绍研究团队参编的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》和《中国机械工程技术路线图（2021版）》，引导学生关注我国汽车产业技术和机械工程技术未来发展蓝图，帮助学生瞄准国际技术前沿，树立远大志向;在课程车身设计实例部分邀请东风汽车集团有限公司、东风（武汉）实业有限公司等汽车行业“大牛”走上讲台介绍行业动态和汽车生产实例，并分享青春路上的奋斗经历，激励学生们趁青春努力奋斗，实现我国汽车强国梦，增长学生知识见识，激发学生学习热情。

2）通过校级教学改革重点项目，进一步推动“课堂革命”，开展探究式、参与式教学方法改革。

翻转课堂，让学生自己组队，走上讲台，设置新能源汽车轻量化材料、结构、成形和应用等话题进行研讨和讲座;并在教学内容中加大本科生在实验室参观学习和动手操作的任务与要求，引导学生形成主动学习习惯，充分调动学生主动学习积极性，促进学生早进课题、早进实验室、早进团队，形成了完善的本科生导师制度。

2016—2021年共有100人次本科生通过课程学习，申请加入到实验室参与各类大学生竞赛活动，参加全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、中国大学生材料热处理知识与创新大赛、校大学生节能减排大赛、国家级大学生创新创业训练计划和校自主创新基金项目。

研究团队先后指导本科生发表学术论文6篇（含SCI 检索1篇、EI检索2篇、核心论文3篇），申请发明专利9项（授权6项），获得了10余项国家及省部级学科竞赛大奖。