電動汽車原理及構造課程教學改革與探索

李新慈，彭閃閃

（安徽信息工程學院 機械工程學院，安徽 蕪湖 241000）

隨著全球資源、能源和環境問題的日益突出， 新能源汽車以其高能效、環保等特點逐漸取代傳統能源汽車，帶來整個行業的變革，以傳統汽車技術為背景的知識結構已不能夠滿足新能源汽車產業背景下對人才的需求，高校汽車類人才培養內容將發生極大轉變[1]。

新能源汽車是我國新興戰略產業之一，電動汽車是新能源汽車的主要類型。電動汽車集成了傳統汽車工程、電氣工程、化學工程以及控制工程多學科的特點，組成和結構復雜。電動汽車原理及構造課程涵蓋了新能源汽車方向的主要知識體系，涉及電動汽車的儲能元件、車用電動機、動力性及匹配等方面的知識，既有一定的理論深度，又有很強的實用性[2]。目前，已有高校增設此門課程，并作為車輛工程專業新能源汽車方向的課程之一。本文基于電動汽車的發展和研究現狀，針對課程的教學目標、教學內容、教學方式、考核方法等方面展開電動汽車原理及構造課程的教學改革與探索。

1 現狀分析

當前，許多高校已經明確認識到電動汽車原理及構造課程教學改革的重要性，并實施一系列教學改革措施，但電動汽車原理及構造課程的教學還存在一些普遍性問題。

1.1 教學方式落后

電動汽車原理及構造課程內容多，專業性強，電動汽車結構復雜、類型繁多，學生缺少實物體驗和形象感性認識，理解起來比較困難。授課教師在課程設計過程中不能夠對課程重難點內容有較為清晰的把握，教學過程缺乏層次感和創新性[3]。另外授課方法以 PPT、板書為主，教學手段較為單一枯燥，無法吸引學生的學習興趣，一部分學生不愿意參與到課堂的學習，最后靠死記硬背來應付考試。因此，如何激發學生對這門課程的學習興趣是關鍵，需要尋找新的教學方式，提高學生的學習熱情，培養其綜合素質和能力。

1.2 課程內容設置不合理

1）重理論輕實踐。從教材內容上看，大部分章節講授電動汽車的基本工作原理，內容偏重于理論知識。從教學上看，當前電動汽車教學的主要問題是專業課教師在教學中過分強調理論知識的教學，而忽視了學生實踐能力的培養，導致學生空有理論知識，實踐能力匱乏。因此，有必要對現有教學方法進行改革，加強實踐訓練。

2）教學內容陳舊。電動汽車目前正處于快速發展過程中，相關知識和技術不斷更新迭代，而教材內容的更改相對滯后，難以及時反映行業最新技術和發展狀況，知識較為落后，造成學生知識的局限。此外，課堂教學時間有限，僅依靠課堂有限的知識和內容不能讓學生更系統、全面掌握電動汽車相關知識，而電動汽車相關教材較少，網上關于電動汽車的學習資料也十分雜亂，對于大部分學生來說，尤其是對電動汽車具有濃厚興趣的學生，對課外知識補充的需求難以得到滿足。

2 課程目標

通過本課程的學習，學生了解和掌握了電動汽車的發展，純電動汽車的儲能元件及其管理系統等。課程目標對學生能力要求如表1所示。

表1 電動汽車原理及構造課程目標要求

3 教學內容

我校在2021年將電動汽車原理及構造課程列為車輛工程專業本科生的專業方向課。以學院2019級車輛工程專業為例，共兩個教學班，車輛1901、1902班共80人，車輛1903、1904班共74人。使用的教材為北京理工出版社武志斐主編的《純電動汽車原理與結構》。此書涵蓋電動汽車基本結構與原理、動力性與動力匹配、電池回收等內容，并兼顧“智能化”和“輕量化”前沿技術相關內容，非常適用于車輛工程專業本科生作為學習教材[4]。

課程安排于大學三年級第二學期，共32學時，其中理論學時30學時，具體內容及學時安排如表2所示。

表2 理論部分教學內容與學時分配

實驗學時 2學時，依托于所在學院的新能源汽車實驗室，實驗一：新能源汽車電機性能綜合測試，使學生掌握電動汽車電機驅動系統的基本結構和工作原理，能夠對驅動電機主要性能進行測試分析、能量管理檢測。實驗二：純電動汽車動力匹配虛擬仿真實驗，通過虛擬軟件，讓學生參與電動汽車參數的調整測試，觀察性能指標的變化，學習純電動汽車動力系統的選擇與匹配基本原理，從而加深學生對理論原理的理解。實驗結束時以小組為單位進行交流匯報，加強學生對實驗過程、結果和實驗數據的分析和思考能力。

4 教學改革措施

4.1 理論教學改革

新能源汽車行業發展迅猛，本課程所涉及的動力電池、智能駕駛等技術日新月異。因此，教學內容應當與時俱進。教師在備課過程中需要提前查閱國內外開發進展和最新研究成果，以及國家關于電動汽車的發展布局和相關政策扶持，并在課上與學生分享和討論。結合電動汽車前沿技術和發展現狀適時調整授課內容，從而加深學生對理論知識的理解，同時使課程內容變得更豐富。

電動汽車原理及構造課程具有顯著的跨學科特點，理論知識多而深、廣而雜，如果采用傳統教學講授模式，學生不僅感覺枯燥乏味，而且對理論知識難以透徹理解，因此，在備課過程中針對課程中的重難點內容進行梳理，采取學生易于理解的方式進行組織，制作生動有趣的課件，采用配圖、動畫、視頻等，更直觀形象地向學生展示電動汽車的內部結構，運行原理，從而提高教學質量與效果。

4.2 實踐教學改革

除了授課計劃中的實驗內容之外，以各類職業技能競賽為載體，以賽促教，提升教學質量。鼓勵學生參加學科競賽，如全國大學生智能汽車競賽，將自己的專業知識運用于學科競賽的實踐中去，學以致用，鍛煉學生的創新能力、實踐能力。在夏季小學期挑戰項目中讓學生分組獨立完成四輪電動卡丁車零部件的焊接、組裝、調試，提高學生的動手實踐能力，并加深了學生對理論知識的理解與運用。同時依托學校所在地區優勢，與奇瑞、比亞迪等新能源車企開展校企合作，每年輸送一批學生進入校外企業實習，讓學生參與到電動汽車實際生產過程，從而達到理論與實踐相互融合的效果，培養出滿足新能源汽車崗位的應用型、創新型人才[5]。

4.3 教學方式改革

1）啟發式教學。充分發揮學生在教學過程中的主體參與作用，激發學生主動學習的興趣，培養學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力。在講解動力電池時，先從理論上說明動力電池的工作原理，并讓學生思考為什么電動汽車上鋰電池應用較多，通過特斯拉汽車自燃事件讓學生思考電動汽車經常出現的自燃爆炸情況與什么有關。讓學生自己動手查閱資料獲取想學到的知識，從而加深學生對于動力電池特性的理解。講解電池能量管理系統時，拋出問題引導學生思考混動汽車卡羅拉雙擎為什么省油，起步時加速性能比燃油車優越？讓學生分組討論，引導學生發散思維。

2）案例教學。電動汽車近年來發展迅速，國內外電動汽車的車型越來越多樣化。

在教學過程中可穿插一些具有代表性的電動汽車實例，結合不同國家，不同車系的典型車型進行具體分析、討論和講解。例如：比亞迪E6、北汽 EV200、日產聆風等經典純電動汽車實例，可一邊播放圖片和視頻，一邊講解這些實例的各部分結構組成、主要技術、續駛里程、“三電”的連接關系，并對比燃油車分析電動汽車節能環保的原因等。這種案例引導式教學方法，使課程內容更加生動易懂，學生更容易理解課程內容，同時拓寬了學生的知識面。

3）互動式教學。課內討論和課外答疑相結合，強調教學的互動性。比如，電動汽車發展過程中，社會上有支持也有反對的聲音。可以讓學生課下收集相關資料，課上組織討論會，讓學生根據收集的資料以及學過的知識談談自己對于電動汽車發展的看法。在此過程中，學生能夠被充分表達觀點，能夠了解電動汽車發展的最新資訊，對電動汽車的認識更加深刻。

4.4 考核方法改革

以考促學，以考促教。為了更全面、更科學地對學生作出評價和指導，同時為了檢驗教學效果，查驗教學目標和教學內容達成度，為后續教學改革做鋪墊，采用過程性評價方式，合理分配考核比例。考核環節包括平時成績和期末考試成績，為了讓學生在平時能夠更好地學習，加重平時成績比重。總評成績以百分計，滿分 100分，按平時成績占50%的比例，由考勤（10%）、作業（60%）、實驗報告（20%）、課堂表現（10%）組成，期末考試成績占50%的比例分配。

作業包括平時作業（50%）和小論文（50%）。平時作業圍繞各章教學重點內容，布置一定數量的課后作業，針對學生作業中的問題有針對地答疑，主要考核學生對每章節知識點的復習、理解和掌握程度。同時要求撰寫一篇與電動汽車技術相關的小論文，內容可以為電動汽車相關的政策、法規、標準，電動汽車技術發展現狀，電動汽車發展趨勢及前景等，要求正文字數不少于 3 000字，主要考查學生對目前電動汽車技術的發展現狀、發展趨勢等的認識和了解。實驗成績主要考核學生在實驗探究及操作方面的表現，以及實驗報告的完成情況。課堂表現主要對學生上課態度，回答問題的積極性做出評價。為了有效避免期末突擊死記硬背的情況，進一步提升考核質量，期末考試試題中適當增加實際應用和開放性的題目，從而能夠全方位評價學生對于這門課程的掌握情況。

根據上述方案，生成學生本門課程學習的最終評價公式：

5 教學改革效果評價

文中的一系列改革方法和措施已在我校車輛工程專業2019級本科生的電動汽車原理及構造課程教學中實行。車輛專業共有兩個教學班，期末考試卷面成績分布分別如圖1、圖2所示。可以看到大部分學生卷面成績集中在80分左右，卷面成績一定程度上反映了學生的學習效果，表明大部分學生基本理解和掌握了電動汽車原理及構造課程相關的理論知識。

圖1 車輛1901、1902班學生期末成績分布

圖2 車輛1903、1904班學生期末成績分布

根據式（1），計算學生的最終考核成績，車輛1901、1902班共80人，90分以上3人，80～89分49人。車輛1903、1904班共74人，90分以上6人，80～89分51人。通過本課程的學習，學生對電動汽車發展現狀、基本結構和運行原理有了更深刻的認識。

6 結論

本文針對電動汽車原理及構造課程在教學過程中存在的普遍性問題，從課程目標、教學內容、教學方式、考核方法等方面展開探索，對傳統教學方法進行優化，為后續課程建設提供實踐經驗和理論支撐。隨著電動汽車行業的發展，目前的電動汽車課程教學改革是必然趨勢。深化電動汽車課程改革，不僅能夠推動教學質量和效果的提高，也為企業和國家培養綜合素質能力高、創新創造能力強的新能源汽車人才。今后將進一步強化實踐教學環節，促進多學科交叉和融合，不斷對課程教學進行改革和創新。