新工科背景下的高校節能與新能源汽車教學改革探索

詹森 賈涵杰 崔曉璐 肖勇

摘 要：新工科的重要意義是應對新時代國際形勢的變化，基于未來國家的戰略發展需要，培養能夠支撐我國產業的創造性卓越工程人才。為了培養車輛工程的學生緊跟目前汽車產業電動化、智能化的趨勢，本文對節能與新能源汽車的教育教學模式進行探討，重點分析當前節能與新能源汽車課程存在的問題，并從教學模式、教學內容以及產教結合等多個方面提出解決問題的思路和方法，從而達到提升當前節能與新能源汽車教學效果的目的，使得學生能夠更好的符合當前汽車產業發展潮流的需要。

關鍵詞：新工科 教學改革 節能與新能源汽車 產教結合

Abstract：The important significance of emerging engineering is to respond to the changes of the international situation in the new era and to cultivate creative and outstanding engineering talents who can support China's industry based on the needs of future national strategic development. In order to develop vehicle engineering and make students keep up with the electric car industry and the trend of intelligent， this paper discussed the energy saving and new energy vehicles education teaching mode， analyzed the problems of energy saving and new energy vehicles course， and from the teaching mode， teaching content and the combination of production and education etc. the ideas and methods to solve the problems were put forward， so as to achieve the purpose of improving the current energy-saving and new energy vehicle teaching effect， so that students can better meet the needs of the current automotive industry development trend.

Key words：new engineering， transformation of education， energy-efficient and new energy vehicle， integration of industry and teaching.

1 前言

隨著我國的經濟和科技的快速發展，資源短缺和環境污染成為當前社會的關注重點問題，在此背景下我國首次提出了碳達峰和碳中和的目標，作為國家經濟的重要支柱之一的汽車產業，也是達成碳達峰和碳中和目標的重要發展方向。節能與新能源汽車能夠有效的提升汽車經濟性和降低污染物排放的作用，同時能夠促進我國汽車產業的升級，因此推動節能與新能源汽車這一新興產業的發展是我國的重要國家戰略。作為給社會輸送人才的高校，有必要以新工科建設為背景，推進節能與新能源汽車相關課程的發展和改革，培養符合節能與新能源汽車產業的人才支撐我國的產業升級。

我國節能與新能源汽車產業快速發展的同時，節能與新能源汽車相關的人才出現了較大的短缺現象，該現象產生的重要原因是當前高校本科車輛工程課程體系下，學生接受的節能與新能源汽車課程較少，同時培養的人才也與市場和產業的契合程度較低。因此有必要在新工科建設背景下，對現有的節能與新能源汽車課程體系改革進行探討和摸索，以產業發展和市場需求為導向，構建更加符合汽車電動化趨勢發展以及提升學生綜合能力素質的課程體系，實現培養學生助力我國汽車產業升級發展的目標。

2 目前節能與新能源汽車教學中存在的問題

2.1 相關課程較少，知識體系不全

隨著節能與新能源汽車的快速發展，目前較多企業單位存在缺少節能與新能源汽車相關背景知識的人才[1]。但是大學課程體系改革較為嚴謹，因此在目前的大多數高校中，節能與新能源汽車相關的課程開設相對較少，而且節能與新能源汽車的課程通常為選修課，因此目前課程中和節能與新能源汽車相關的課程較少。同時較多車輛工程專業開設于機械學科，導致在大一、大二未專業分流前，學生的知識體系基本圍繞傳統機械學科，而后專業分流進入車輛工程專業后，由于學分限制，在優先滿足《汽車理論》、《汽車構造》、《汽車設計》以及《汽車測試技術》等課程的學習后，留給節能與新能源汽車相關課程的學分明顯不足，通常僅僅開設《電動汽車原理與設計》、《電機與拖動》等少數課程。上述兩個主要原因導致目前大多數開設車輛工程專業的學校，現有的節能與新能源汽車課程相對較少，僅有的少量課程難以支撐整個節能與新能源汽車課程體系，進而造成該課程體系的知識缺乏。

2.2 課程內容局限，難以緊追前沿

通常授課內容需要根據大綱而定，目前大綱主要是由教材的范圍，然而節能與新能源汽車正處于快速發展的過程，教材內容往往難以反應最近的行業技術和發展狀況，導致學生的知識較為落后[2]。例如關于新能源汽車的定義，在2016年插電式混合動力汽車被列入新能源汽車的范圍內，然而在當下插電式混合動力汽車中，僅剩增程式電動汽車依然作為新能源汽車，由此可見新能源汽車的定義會隨產業的發展而更改，然后課本知識的更改會相對滯后，會造成學生知識存在一定的錯誤。另外，由于節能與新能源汽車相關技術和知識處于不斷更新迭代的時期，僅教授教材范圍內的知識，也會造成學生知識的局限，難以跟隨較為前沿的技術。

2.3 側重理論知識，缺少實踐環節

目前高校課程普遍都是側重于理論教學，實踐環節相對較為缺乏[3]。節能與新能源汽車教育實踐環節較為缺乏的主要原因有如下三點：第一，通常本科教學過程中，課堂上更側重理論知識，在實踐課程的安排上較少，再考慮到本身節能與新能源汽車體系的課程本身較少，因此該體系的實踐部分更少。第二，即使能夠安排適當的實踐環節，但是目前高校教師普通缺少實際的工程開發經驗，對實踐環節的指導上存在一定的不足，即使高校教師具有一定項目經驗，但高校的科研項目與企業的工程實際項目開發差異巨大，也進一步造成實踐環節指導效果較差。第三，節能與新能源汽車相關的實踐環節較多，比如電控軟件開發與測試、電機設計與開發、電池系統開發與測試以及新能源整車測試實驗，因此在有限的課程內，實踐環節顯得更為有限。

2.4 教學手段單一，學習效果較差

受限于課堂環境，目前授課手段主要以PPT、視頻以及板書為主[4]。然而課堂時間有限，僅依靠課堂內有限的時間和知識量，難以讓學生更為系統、形象、全面的掌握節能與新能源汽車相關的知識。同時關于節能與新能源汽車的設計開發流程，試驗驗證手段等，目前教材還是網絡上的相關詳細資源均極其缺乏，也會造成學生的知識體系不完全，導致學習效果難以達到預期。尤其針對一些對節能與新能源汽車興趣濃重的學生，目前的教學手段單一，教學資源不足，學生的學習過程難以達到心理的預期。

3 節能與新能源汽車教學改革探索的目標

上文對目前高校節能與新能源汽車教育教學過程存在的問題進行了簡要的稱述和分析，針對當前存在的這些問題，下文重點從教學內容、教學模式及教學方法等多個角度進行論述，探討節能與新能源汽車教學改革的具體措施，從而構建系統、科學以及契合市場、產業需求的節能與新能源汽車課程體系，探索適應新工科發展的教學改革機制、方法和手段，實現面向產業升級和人才個人發展的課程培養目標，為國家戰略規劃提供多樣化、創新型卓越工程科技人才。

4 教學改革措施及方法

4.1 教學內容與時俱進，緊跟科技前沿技術

第一，在教學內容中增加節能與新能源汽車最近的產業發展以及科學研究成果。授課教師優先由從事節能與新能源汽車相關研究的承擔，由于相關教師從事節能與新能源汽車相關的研究，因此對于該領域的前言科學研究以及產業發展有更深的認識，在授課過程中進行上述知識的介紹可使得課程內容得到較好的補充。

第二，教師對新能源汽車企業的設計開發流程、質量管理等內容進行學習，針對該部分進行專門的講解，讓學生對企業的研發、生產、測試以及質量管理有更多的了解，更貼近與企業的實際生產經營。尤其是整車設計開發的V流程，該流程在新能源汽車的設計開發中具有極其重要的作用，結合V流程的介紹，可以讓學生了解到產品的市場定位、系統方案制定、軟件開發方法、軟件測試、實車測試以及質量管理均有一定的掌握和了解。

第三、在教學內容中增加電動汽車相關的最新科研成果的介紹，增加汽車產業最新的技術發展知識介紹，對教學內容進行補充，對教學內容中與當前實際差異較大的內容進行改換，保證教學內容的實時性和正確性。同時授課教師需要根據當前國家政策、產業現狀等，對課本中的相關知識進行更新，保證課本知識與當前的國家政策、產業現狀更好的接軌。

第四、在倡導學科交叉融合的當下，將智能駕駛、汽車大數據以及網聯汽車等相關知識引入課堂中，對課堂內容進行一定的擴展，尤其是目前上述汽車新技術主要均同節能與新能源汽車緊密結合，通過上述知識的引入能夠讓學生能夠更好的適應汽車行業的快速發展。

第五、為了保證學生的實踐能力，根據實際節能與新能源汽車的產品開發，制定較為簡單，但覆蓋整個開發系統流程的產品項目，通過該項目讓學生能夠對工程開發體系有更多的了解，也能夠將節能與新能源汽車之外的部分課程知識進行有效的鏈接，進而有效的提升學生的工程實踐能力。

第六、增加節能與新能源汽車試驗內容，尤其涉及節能與新能源汽車臺架實驗、電機試驗以及電池試驗，在試驗經費和試驗場地受限制的情況下，可以通過虛擬仿真平臺對上述試驗內容進行展示，也可以增添更多的實驗內容，讓學生對節能與新能源汽車的實驗認識了解更多。

4.2 教學模式多元化，注重理論實踐結合

第一，傳統教學模式主要是課堂授課和實驗為主，該模式在理論和實踐相結合方面存在一定的不足，對授課老師的個人素質要求較高，需要授課教師具有較強的工程實踐能力，并將實踐經驗和成果應用于課堂之中。然而目前高校教師普通存在工程實踐經驗不足的問題，因此可以適當增加一些講座類課程。講座類課程可邀請從事相關研究的本校或外校教師，或邀請企業專業的工程師進行專業的講座，從而達到更好的理論和實踐結合效果。

第二，適當增加一些討論和辯論的教學環節，提升學生的學習興趣以及將課程知識與工程開發結合的思考。例如給出某款汽車的市場定位，讓學生分析并討論該款新能源汽車的技術路線，通過技術路線的分析和討論，學生會對不同類型的節能與新能源汽車有更多的理解和認識。

第三，結合當地企業的產業現狀，增加參觀學習環節。結合當地節能與新能源汽車的產業技術特點，組織學生對企業相關的技術研發、制造生產以及試驗進行參觀學習，同時由企業專業的工程師對企業的相關環節進行講解，能夠讓學生更好的了解企業的實際經營生產，豐富教學模式，提升教學效果。

第四，增多學生自學的環節，尤其是工程軟件的學習和應用能力。節能與新能源汽車相比傳統燃油車，更看重電控軟件的開發，因此工程應用中更多的需要使用電控軟件開發的響應工具，因此應督促學生學習Matlab/Simulink，并利用該軟件進行一些節能與新能源汽車性能仿真和電控軟件開發的學習內容。通過軟件的自學讓學生具備一定仿真能力以及編程能力，不僅對日后從事節能與新能源汽車開發工作，也對從事其他工程設計具有較大的幫助。

4.3 采用現代教學手段，輔助學生掌握知識

第一，由于疫情和網絡的發展，線上教學的教學手段越來越被認可，同時線上的資源質量越來越高，因此可以充分利用線上教學的手段對進行教學手段的補充。同時也可以利用翻轉課堂的形式，充分調動學生的學習積極性，從而激發學生的學習興趣。

第二，讓學生對從事節能與新能源汽車的研究團隊和試驗設備進行參觀學習，讓研究生對本科生進行一定的專業指導，通過學生來指導學生，利用學生之間更好的互動，讓研究生站在學生的角度對節能與新能源汽車進行一定的講解和介紹。

第三，購買節能與新能源汽車相應的教具、模具以及虛擬現實等，通過豐富的設備，增加教學內容的可視性和形象性，更好的展示節能與新能源汽車的能量流、動力系統耦合模式以及系統零部件的結構等。

第四，教師也可以錄制或者借用其它教師的視頻，讓學生在課后進行學習，對課程知識適當的補充以及復現，讓對課程興趣濃重或課程內容未消化有更多的學習時間，達到提升學生學習效果的目的。

4.4 產教融合校企合作，協同優化教學內容

第一、與新能源車企建立深度合作，例如本科生的“3+1”培養模式，本科生通過在企業實習，由企業給學生制定畢業設計要求，使得學生更早進入企業學習。

第二、利用新能源企業技術開放日，組織學生對企業進行參觀學習，了解企業的發展歷程、企業的文化背景、企業的戰略規劃以及企業最新的前沿技術。

第三、邀請資深工程師作為畢業設計指導老師，參與本科生的畢業設計以及相關答辯環節，由資深工程師從工程師的角度對學生進行指導，讓學生的知識面得到更好的提升。

第四、邀請企業管理人員、資深工程師等企業專家，與教學委員會共同制定教學大綱，商討相關課程的教學內容，并與企業專家形成長效的教學優化機制，實現對教學內容、教學模式等的持續優化。

第五、由企業工程師擔任某些課程的部分內容的授課教師，由工程師提供更加專業詳細的知識，尤其利用工程師在企業工作得到的理論聯系實際的經驗，讓學生獲得一定的工程實踐經驗，同時也可使授課教師得到知識的拓展。

第六、由企業人力資源相關人員對學生的職業規劃進行一定指導，通過職業規劃指導，讓學生在早期確定自己的職業發展路線、明確職業發展目標，使得學生能夠更早的端正學習態度，更有目的的進行專業學習。

5 結語

為了解決汽車行業快速發展環境下，當前傳統車輛工程的課程體系無法滿足產業發展升級需要的問題，本文對現有車輛工程課程體系存在的問題進行了簡要的分析，分別從課程數量、課程內容、教學手段以及教學側重角度等進行闡述，并根據存在的問題設定了構建合理節能與新能源汽車課程體系，提升學生知識結構和學習效率為目的，再從教學內容、教學模式、教學手段以及產融融合五個角度詳細論述了達成目標的方法，上述方法重點在于通過授課教師講解前沿科學技術，企業工工程師參與教學畢業設計、制定大大綱、設置專業講座，學生參與工程實踐項目開發等，進而實現在新工科背景下節能與新能源汽車課程體系的教學改革優化，學生能夠符合當前汽車產業發展升級的人才需求。

為了解決新工科背景下，傳統教學模式下學生無法滿足汽車產業快速發展需求的問題，本文從教材知識、教學手段、授課內容、課程側重點等角度論述當前教學存在的不足，進而從教學內容、教學模式、教學手段、產教融合以及評價體系等多個維度進行探索，提出課程中引入最新科學研究、產業發展動態、企業開發體系流程、資深工程師授課以及實驗室參觀等措施和方法，實現產業需求與課堂教學相結合的目的，從而讓學生掌握符合當今汽車發展潮流的知識。

基金項目：2020年度重慶交通大學實驗教學改革與研究基金資助項目《新工科背景下面向產業需求的電動原理與設計教學改革研究》（項目編號：2003028）。

參考文獻：

[1]盧宗霞. 新能源汽車人才培養模式研究[D].長安大學，2015.

[2]楊姍. 淺談新能源汽車專業實踐教學改革與探索[J].時代汽車，2019（17）：57-58.

[3]汪震，鄭晉軍，王雨蒙，李靜.基于PDCA循環對車輛工程專業開放性實驗教學的改革與探索[J].實驗技術與管理，2020，37（09）：26-31.

[4]鄭仕杰. 信息化教學背景下板書的創新設計與應用[J]. 中國信息技術教育， 2020， No.333（09）：75-78.

作者簡介

詹森：（1986—），男，漢族，湖北十堰人，講師，博士，主要從事新能源汽車傳動系統綜合控制技術。