基于科教融合的新能源汽車技術課程教學改革

姬芬竹　徐斌　楊世春　彭朝霞　劉新華

［摘 要］科教融合是世界一流大學的核心辦學理念，在培養高素質人才方面具有重要作用。基于以學生為中心的教育理念，新能源汽車技術課程采用多元化教學模式，以高水平的科研成果優化課程內容、把科研實例引入課堂教學，在培養學生愛國情懷、激發學生科研興趣、拓展學生學術視野、啟發學生創新思維等方面進行了教學改革，實現了科研與教學的深度融合。

［關鍵詞］科教融合；培養模式；新能源汽車；教學改革

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2022）09-0077-03

引言

從人才培養的角度看，高等學校的科教融合是科研與教學相結合，它包括兩方面內容：一是強調教師要把科研與教學結合起來，把最新的科研成果引入課堂教學；二是強調學生要參與科研，把科學研究作為與課堂學習同等重要的學習方式[1-2]。因此，教師如何把高校優質豐富的科研資源轉換為人才培養優勢，切實做到科研與教學深度融合，學生如何在課程學習中了解科研、參與科研并最終喜歡科研，這是當今人才培養必須面對并值得深入研究的重要課題[3]。

近年來，我國新能源汽車人才需求呈多元化趨勢，學生不僅要掌握扎實的理論基礎知識，而且要具有實際工程能力。教學與科研分離的人才培養模式不適應社會的需求，不能滿足新能源汽車快速發展對的科技需求，科教融合是培養杰出人才的必由之路。馬海泉、周光禮[4]通過對科教融合理論進行系統研究，認為科教融合在我國是一種新的高等教育哲學，是高等教育理論研究的頂層設計。李艷杰[5]研究了科教融合培養研究生科研創新能力的有效路徑，肯定了科教融合是培養創新人才的前提。王焰新[6]研究了科教融合、校企融合機制，認為推進科教融合是校企合作培養研究生的基本路徑，能夠有效提升研究生的創新實踐能力。王正存、肖中俊[7]將科研的新技術、新思維、新方法等運用于教學，對控制工程領域專業研究生在科教融合模式下的培養途徑和方法進行了研究，為培養具有創新思維以及創新能力的應用型創新人才奠定了基礎。

目前，強基礎、重能力、寬口徑、促創新是高等教育教學改革的熱點，也是新能源汽車技術課程的基本教學理念和教學改革重點，科教融合在貫徹基本教學理念和創新能力培養方面具有重要作用。本文結合北京航空航天大學（以下簡稱”我校“）新能源汽車技術課程教學改革與實踐，探討科教融合在培養學生愛國情懷、激發學生科研興趣、拓展學生學術視野和啟發學生創新思維等人才培養中的重要作用。

一、以學術規范和職業素養為切入點，培養學生的愛國情懷

培養什么人，是教育的首要問題。高等教育是培養高層次專門人才的主要途徑，是國家人才競爭和科技競爭的重要支撐。習近平總書記在2018年全國教育大會上強調，堅持中國特色社會主義教育發展道路，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人。過去一段時間，人才培養側重“才”，忽略了“人”，如近年來媒體披露的碩士、博士論文抄襲事件，本質上屬于缺乏理想信念，不遵守學術規范和職業素養。因此，人才培養質量既體現在專業技能上，又體現在個性品格上。授課過程中，我們結合課程內容適時地向學生介紹能源領域科學研究的感人故事，邀請行業精英、畢業研究生為學生做愛崗敬業主題報告，進而樹立學生振興我國新能源汽車工程的信心，培養學生的愛國情懷。

二、以高水平的科研成果優化課程內容，激發學生的科研興趣

科學研究始終關注最新科學前沿，科教融合可以使最新的科學研究成果轉化為最新的教學內容，使學生能隨著科學、技術的進步掌握最新的科技創新成果。基于“以學生為中心”的教育理念，經多年摸索、探究和教學實踐，我們發現科研是教師完成教學和學生學到知識的強有力后盾。為此，團隊教師在完成所承擔國家級科研項目（如新能源汽車重點研發計劃項目、國家自然科學基金項目等）和校企合作項目過程中，根據科研成果不斷優化教學內容，實現科教融合。例如，動力電池是新能源汽車的核心與關鍵部件，其性能不僅影響電動汽車續駛里程，同時還與車輛安全性、可靠性密切相關，因此電動汽車動力電池管理至關重要。為了使學生充分認識并深刻理解電池管理的重要性，了解最新的科研動態，我們在教學中引入科研成果，展示并對比采用不同電池管理模式時的計算與試驗結果。教師的詳細分析和認真講解使學生從科研的角度理解不同管理模式對電池性能的影響，認識到電動汽車動力電池性能與充放電電流、環境溫度等參數密切相關。我們圍繞電池管理系統布置課后作業和課堂討論題目，如分析和比較兩款熱點車型——比亞迪漢EV和特斯拉Model 3的電池管理系統，說明被動均衡和主動均衡的優缺點，主動均衡的產品現狀及發展趨勢等。同時要求學生查閱文獻資料，通過仔細閱讀和認真梳理，撰寫PPT并在課堂討論。課堂討論以學生為主，這充分調動了學生的學習積極性，也鍛煉了學生發現問題的能力，激發了學生的科研興趣。

三、以多元化教學模式促進科教融合，拓展學生學術視野

新能源汽車技術課程涉及現代許多新興學科、交叉學科和高新技術等，如何在教學過程中開展強基礎、重能力、寬口徑、促創新的人才培養，教學模式和教學實踐至關重要。新能源汽車技術課程采用多元化教學模式，摒棄了傳統的單一課堂講授模式，采用教師課堂講授、學生線上學習、教師與學生線下討論、教師給出選題、學生完成以及教師講評等多種模式相結合的方式。其中，重要的基礎理論和基礎知識是教師課堂講授的重點內容，也是學生夯實基礎知識的根本；大學慕課、科技新聞和最新研究論文等是學生線上學習的主要資源，可由教師為學生篩選并提供鏈接或下載。同時教師鼓勵學生主動探尋線上學習資源并與同學們分享，對于有意義的、優秀的分享內容，教師在表揚的同時給予學生平時成績獎勵，以此激發學生的學習熱情。問題探討、答疑解惑等是線下討論的主要內容，線下討論采用多種形式，如課堂討論、學校教務處開發的課程中心所建立的課程站點聊天室討論、課程微信群討論以及小組討論等。每一章節主要內容講完后，教師結合所授內容設計若干選題，學生圍繞自己感興趣的題目進行文獻檢索、學習文獻內容并撰寫學習報告；教師針對學生所提交的學習報告進行點評，拓視野、促創新是教師點評的重點。這里，新知識、新技術和新技術應用是設計選題時應重點考慮的內容。表1給出了部分能源與動力系統的選題。

以新能源汽車驅動系統為例，該選題是基于某型電動汽車主要技術參數設計電驅動系統。教師把學生分成若干小組（團隊）于課前進行驅動系統設計計算，通過小組（團隊）中學生的分工合作共同完成選題規定的任務，課堂上各小組派代表上講臺分享其設計過程和計算結果，每小組講解15分鐘，討論5～10分鐘，然后由教師點評和總結10～15分鐘。教師對各小組設計過程中出現的問題進行認真分析，重點點評為什么各小組采用的計算方法基本相同，但所選部件、得到的結果卻存在差別的主要原因，最后提出若干關鍵問題讓學生課后查閱資料和拓展學習。經多年教學實踐，我們認為這種多元化教學模式能夠極大提高學生的學習積極性，拓展學生視野，同時這種教學模式也深受學生的歡迎。

此外，在教學過程中，我們結合團隊的科研項目，同時從互聯網上挖掘大量相關信息，及時獲取新知識、新技術、新成果，合理地將這些內容引入教學中，分析其在新能源汽車工程中的應用現狀和存在的問題，引導學生通過這些相關應用探究新技術的發展。當然，為了使教學與科研深度融合，任課教師必須具有豐富的科研經歷和學科前沿知識。因此，作為一名高校教師，必須不斷提高自身的科學素養，否則難有高質量、高水平的教學。

四、以務實求真的教學案例激發學生科研興趣，啟發學生的創新思維

案例教學的目的不是傳授知識，而是要著眼于教師和學生、學生和學生之間彼此互動的“學”。在“學”的過程中學生是主體，教師必須對“學”的過程進行整體設計與控制，要充分考慮學生的需求和能力。為了給學生營造良好的“學”的環境，本課程教學團隊把科研優勢轉化為人才培養優勢，堅持從科研項目中凝練教學案例，具體做法是把真實科研項目加以典型化處理，形成供學生思考和分析的案例，通過獨立研究和相互討論的方式來提高學生分析問題和解決問題的能力。

案例教學法的優點之一是實踐性強。新能源汽車集能量轉換、動力傳遞、電子控制和數據安全為一體，是多學科綜合的高度集成化產品，其安全性至關重要，電池安全更是我們必須重點關注的問題。為此，我們結合教材中的理論闡述，通過對項目研究中電池充放電試驗測得的大量數據和錄制的老化試驗中電池著火小視頻，制作教學案例，通過對電池安全這一典型案例的分析討論，實現了如下教學目標：1.對于電池能量管理，充放電管理應注意哪些問題、應如何進行正確操作；2.新能源汽車使用中應注意哪些問題；3.新能源汽車動力電池的安全管理標準和規定有哪些。這樣的案例教學，非常有利于培養學生的實踐能力。

此外，案例教學還要強調問題驅動，注重培養學生多思考、勤動腦、善于發現并解決問題的能力。結合典型案例，通過教師的深入分析和講解，培養學生解決實際問題的能力；通過對新能源汽車領域科學問題和技術問題的深入分析，啟發學生在遇到問題時多問幾個為什么，鼓勵學生大膽地說出自己的想法，以激發學生的創新意識。經過多年的教學實踐，教研團隊發現案例教學深受學生歡迎，學生學習態度積極、發言踴躍、效果很好。

五、多元化課程評價體系

任何一門課程的評價體系，即成績評定環節都是學生最關心的環節之一。為了做到科學、公平、嚴肅、認真地評定學生成績，學校必須制訂合理的成績評定標準，這樣才能獲得學生對成績的認同感。本課程的課程考核采用多元化評價體系，注重學生平時表現、注重過程考核，課程考核包括平時表現、課堂討論和大作業三部分，按照作業量和難易程度各占一定的比例。

平時表現包括平時作業、課堂互動、PPT匯報展示、講解和討論等；課堂討論以小組為單位，圍繞教師給出的選題、各章節思考題，查閱相關文獻資料，設計計算并制作PPT在課堂上匯報，其中每小組指定1人主講，小組其他成員補充并回答問題，也可由小組成員每人負責主講一部分內容，同時協助小組成員回答其他問題，每人成績由小組集體成績和個人成績兩部分組成；大作業重點考核學生運用基礎知識、基本原理分析和解決實際工程問題的能力。各環節要求學生思路清晰、文字通順、書寫規范。

在課程評價各部分中，大作業的命題值得深思和研究。早期我們采用教師統一命題、統一要求，學生在規定時間內開卷完成并打印提交，但教師在批改大作業時發現個別學生的作業雷同，有相互商量或抄襲的嫌疑。為了杜絕此類事件的發生，我們對大作業題目進行了改革，由教師統一命題改為開放型題目，以開放式案例設計和分析評價為主，即由教師給出一款新能源汽車設計案例或學生自選一款市場上售賣的新能源汽車車型（包括但不限于代用燃料汽車、純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車等），然后從官方網站獲得所選車型的主要技術參數，說明其結構特點、重點分析所選車型的能源與動力系統特點，最后對整車動力性能進行計算，同時與官方給出的動力性指標進行比較、分析和評價。通過實施這一改進措施，學生提交的大作業質量明顯提高。經調查后發現，其中的主要原因是學生對被動完成作業積極性不高，但對自己所選擇的新能源汽車車型有很大興趣，完成作業的積極性很高。針對在整車動力性計算時所遇到的各種問題，學生能夠積極分析、相互討論，問題解決不了時找教師答疑。

此外，我們在課程總成績中還特別考慮了創新意識的成績點，采取鼓勵創新的原則，只要學生在平時作業、互動、課堂討論、案例“學”習、大作業等環節中有新見解、新觀點和新想法，即使工程實踐起來難度很大，教師也會給予一定的鼓勵。

六、結語

經多年摸索和探究發現，科研是教師完成教學和學生學到知識的強有力后盾，科教融合可以使最新的科學研究成果轉化為最新的教學內容，使學生能隨著科學、技術的進步掌握最新的科技創新成果。在新能源汽車技術課程教學過程中實施科教融合，極大地提高了學生的學習興趣和積極性，拓展了學生的學術視野，同時也提高了學生探索新知識、新技術的能力。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 馬海泉，任煥霞.科教融合與全面提高高等教育質量.北京師范大學校長鐘秉林訪談錄[J].中國高校科技，2012（5）：4-6，11.

[2] 孫會來，梁雨田，楊輝，等. 科教融合背景下的汽車類專業實驗體系構建：以齊魯工業大學（山東省科學院）為例[J]. 大學教育，2020（1）：64-67.

[3] 盧曉東. 新時代教育科學研究中的“科教融合”[J]. 中國高等教育評論，2020（13）：9-14.

[4] 馬海泉， 周光禮. 科教融合創新育人：科學研究如何支撐高質量本科教育[M]. 杭州： 浙江大學出版社，2014：23-26.

[5] 李艷杰. 科教融合培養研究生科研創新能力的有效路徑：基于首都經濟貿易大學的總結與思考[J].中外企業家， 2019（14）：170.

[6] 王焰新. 完善科教融合校企融合機制，提升研究生創新實踐能力[J]. 中國高等教育，2018（Z3）：56-58.

[7] 王正存，肖中俊. 基于科教融合的控制工程領域專業研究生的培養途徑與方法[J]. 教育現代化，2019（39）：21-22.

［責任編輯：陳 明］