新能源汽車課程教學新舉措及展望

陸信光 謝靜怡

【摘要】本文分析目前新能源汽車發展的現狀和趨勢，結合該領域前沿發展情況提出借助虛擬現實技術開展教學、進行小型實驗室教學、結合多方面優化教材內容等策略，并展望新能源汽車課程教學改革方向。

【關鍵詞】新能源汽車 課程教學改革 虛擬現實技術 小型實驗室教學

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）06-0144-04

由于全球大規模采取減少二氧化碳排放、保護環境等行動，未來的研究和工業發展將緊密圍繞新能源這一概念進行，這加速了新能源汽車的發展。而隨著鋰離子電池技術不斷取得突破，新能源汽車已成為可持續出行的重要選擇之一。新能源汽車正成為國內外產業新一輪的增長點，圍繞其開展的研究正飛速增加，因此也順勢成為國內外職業院校內課程學習的一大內容，甚至成為相關專業學生的必修課程。為了使得新能源汽車課程教學與時俱進，提升學生對新能源汽車的學習興趣和教師的教學效率，改革探索新能源汽車的課程教學勢在必行。

一、現階段新能源汽車相關課程情況

隨著汽車工業的快速發展，日益擴大的汽車工業與日益稀缺的石油資源之間的矛盾日益突出，成為目前制約全球可持續發展的重要問題。此外，隨著機動車載客需求的快速增長、傳統燃料汽車工業的發展要求、越來越突出的環境污染問題三者之間的矛盾日益加劇，亟需出現“破局者”。開發新能源汽車是一條兼顧經濟社會發展和生態環境優化要求的必由之路。

隨著國家政策的支持和新能源汽車技術、市場的發展，國家對企業科研的投入也在不斷增加，相關技術迭代很快。目前高校以及職業院校內開設的新能源汽車課程內容往往難以做到及時更新，落后于發展迅速的新能源汽車領域。而現有的新能源汽車相關教案、教材等大多為新能源相關領域、汽車相關領域的范式講解，許多教學工作仍處于探索階段，目前暫沒有可不經修改即供新能源汽車專業課程直接使用的教學材料。并且，新能源汽車課程涉及的學科眾多，且發展迅速，如何從這一特點中找到解決的辦法是現在新能源汽車課程教學需要面對的一個重要命題。

同時，在課程中融入前沿知識的難度較大，新能源車的“風口”瞬息萬變，如何把握新能源汽車的發展趨勢，是一件極富挑戰的前瞻性工作。而在當前技術條件下實現新能源汽車的全面發展，還需要突破許多技術瓶頸。如目前新能源汽車主要采用的儲能技術是電化學儲能技術，其中以鋰離子電池的性能最好，而鋰離子電池的價格和高功率鋰離子電池的安全性是制約其發展推廣的主要因素。近年來，電池的性能特別是其安全性得到了提高，使其逐漸在純電動汽車和混合動力汽車之中被廣泛應用。目前，新能源汽車職業教育中有很多涉及多種理論知識綜合運用的內容，如電池、電機電子控制原理等，但由于內容比較抽象，系統的教學模式比較復雜，如果只在教學中以純粹的理論講授方式教學，那么學生勢必難于理解并內化。此外，新能源汽車技術還可與其他領域前沿技術相結合，例如人工智能、人機交互等，從而取得更新的發展成就。

可以說，新能源技術的應用將會對汽車工業的發展產生巨大的影響。而目前各大高校以及職業院校開設的相關課程尚難以契合當下的新能源汽車發展趨勢和要求，作為一門交叉學科課程，其發展亟需不斷吸收內化各個前沿學科知識，形成其自身特有的課程內核。

二、新型課程教學措施

針對目前新能源汽車的發展狀況以及課程改革要求，高職院校更需要找到豐富和貼近時代的新能源汽車課程教學改革手段，以提升教學水平、課堂效率與教學質量。筆者結合廣西理工職業技術學院（以下簡稱“學院”）的教學改革實踐，提出以下策略，主要聚焦建立控制系統實驗室、豐富講座場次、提高教學人員技能水平、建立學習平臺、網格集成組件和工具的實驗室實驗工具等方面，以期拋磚引玉，為教授新能源汽車相關課程提供一些有益的參考。

（一）借助虛擬現實技術開展教學

新能源汽車虛擬現實（VR）教學是將虛擬現實技術與新能源汽車培訓操作結合，基于圖形成像、傳感技術搭建新能源汽車教學虛擬現實場景，實現應用技術服務于新能源汽車專業知識的教學方式。目前，國內外已經積累了較為成熟的應用經驗，可實現用戶在虛擬場景中的沉浸式交互。此外，該虛擬現實教學的物理模擬交互性質逼真，在該系統中用戶與虛擬世界之間的自然交互可通過特殊的輸入和輸出設備識別，并實時生成真實反饋，讓學生更直觀生動地了解該領域的前沿發展。如虛擬現實技術模擬真實汽車的結構和原理，聚焦汽車的各個部件，并在此基礎上，借助VR技術360°顯示汽車的各個部件。

虛擬現實技術可以針對不同車型進行定制虛擬還原，使學生能夠在課堂中體驗到真實的工作環境。虛擬現實技術為學習者提供了一個新的學習環境，構建了一個在沉浸感、交互性和想象力等方面優于傳統的教學環境。這種探索性學習模擬訓練有助于激發學生的創造性思維，使學習者能夠在特定情境下通過積極探索獲得知識，從而提高學生的學習興趣和自主性。借助虛擬現實技術還可以展示一些不適合直接觀察的復雜、抽象、自然的過程和現象，全面、多角度地展示教學內容，大多數課程可以在虛擬實驗室中進行，大多數技能可以在虛擬培訓車間中進行培訓，從而無需購買昂貴的實驗器材和設備。

教師借助虛擬現實技術開展專業教學后，能提升學生對新能源車輛的組裝以及零部件的拆卸等方面的了解，同時提升使用現代車輛測試設備的熟練度。學生在學習的過程中還能掌握新能源汽車行業信息與數據的分析技能，這對其形象了解新能源車輛的關鍵技術、新能源車互聯開發與運用技術、汽車電器與電子功控系統檢測技術以及各類品牌的新能源汽車部件的拆卸與安裝以及檢測技術等大有裨益。再者，當學生在教師提供的虛擬現實技術學習環境中學習，還能更加生動而本質地抓住其內部故障的識別與檢測要點，可令學生“知其然更知其所以然”。

基于新能源汽車內容的復雜性和專業性，使用虛擬現實技術教學時，教學方式也進行了相應變化，主要以啟發式教學為主開展教學。啟發式教學是教師根據教學需要以及學生學習規律，運用必要的教學引導手段，啟發學生主動進行思考的教學模式，該模式可以有效調動學生學習的主動性，有利于培養學生的自主學習能力。例如，在新能源汽車動力電池系統的授課中，教師講解完動力電池系統的組成后，利用啟發式教學法提出以下問題：如何保證動力電池系統的穩定性？影響動力電池系統的主要因素有哪些？動力電池系統集成技術比動力電池的單體技術的優勢都有哪些？通過討論，激發學習興趣，提高課堂學習效率。還可靈活運用案例教學法進行教學。案例教學的優勢就是將實際問題直觀地展示給學生，讓學生從案例中了解如何運用理論知識來解決實際問題，因此，教師可以利用互聯網的便利性，收集并整理一些經典的新能源汽車案例輔助教學，提升學生的實踐應用能力。

（二）開展小型實驗室教學

受完備的實驗室建設設備購置成本高昂等因素的制約，演示能源集成的概念在當前的教育背景下未能得到全面實現。許多工程學校高質量的教學因此受限。因此學院提出采用建設小型實驗室的策略。

小型實驗室不同于現有的工程課程實驗室，其主要起提供場所供參觀的作用，以提高學生的學習興趣。另外，小型實驗室的建設充分考慮學校的教育經費和教育場所的限制，可不必過分追求新能源汽車元件的齊全性，故能在完成基本教學的前提下盡量滿足學生對新能源汽車了解學習的需求，這對學生掌握新能源汽車的構造來說具有十分重要的意義。此外，使用小型實驗室能夠幫助學生更加自主、靈活地對感興趣的課題進行研究，這對增進學生自主學習積極性有非常大的幫助。

目前，學院結合互聯網技術的移動智能終端技術，在教學場所內部放置了部分可以根據輸入指令達成相應AI模式的智能終端。這一設備的主要功能為：根據用戶的輸入指令，利用人工智能技術將這一指令形成可視化的場景或模型展示在終端窗口上。例如，當學生利用該終端設備輸入汽車充電樁外形優化（尺寸縮?。?，并且根據需求輸入對應參數，最終小型化的充電樁模型就會展示在終端顯示屏上供師生參考。

學院于小型實驗室內購入必要的新能源汽車部件（未來若有條件考慮購入新能源汽車整車），在教學期間供學生參觀、拆卸、安裝，使其更加深入地理解新能源汽車各個部分的構成，尤其有利于新能源汽車電子技術的教學。因電子技術在汽車中的應用越來越廣泛，汽車已成為機電一體化產品，在一些豪華汽車中使用的單片機的數量約為50臺。發揮小型實驗室靈活而低成本的教學模式，有利于讓學生在掌握單片機等電子技術的同時較大節約教學時間與成本，有利于滿足新能源汽車教學開展需要。

（三）結合多方面優化教材內容

隨著汽車聯網技術與新能源汽車的結合越來越緊密，在車輛、樁、網絡的互聯互通方向上都出現了主要的結合點。另外，具有遠程監控管理、故障管理和App應用等諸多功能的智能充電樁系統也是未來發展的趨勢。在未來的發展中，新能源和智能網絡車輛將有更加多樣、多層面上的結合，如“汽車+物聯網”、人工智能、云計算大數據、智能制造等方面相結合的研究。因此，現有的新能源汽車課程為符合發展趨勢，應緊跟科研方向優化教材內容，在教學過程中體現政府、產業、教育和研究緊密結合的特征，加強創新動力，實現汽車產業的轉型升級，幫助新能源汽車行業實現新一輪的升級。

目前學院使用的教材已經參考上述發展趨勢進行相應選擇與調整，但是如何在新一輪的發展要求中結合尖端發展方向動態更新教材，也成為目前新能源汽車課程教學改革研究的重點。該課程相對其他專業課程來說內容比較新穎，可供參考的書籍資料等也不甚豐富，因此學院提出對現有新能源汽車涉及的教材內容進行改革。在針對新能源汽車課程教材內容改革上，致力于開發各個學科交叉的核心內容，并且挖掘出新能源汽車課程包含的重點理論知識。學院結合自身發展的特色，編撰新能源汽車教學教材內容。在學院的大方針政策下，教學團隊主要實踐了以下策略。

第一，教學團隊對新能源汽車涉及的各個學科進行了匯總分類，主要根據新能源汽車的研發鏈、制造鏈、銷售鏈等不同階段對涉及學科進行歸類，將新版教材目錄按照學科進行目錄編排，主要分為以下幾個板塊：機械制造單元、計算機應用單元、能源與發展單元、車輛工程單元、裝備與自動化單元等。教學時根據設置的教學內容，分板塊教授學科知識，針對其與新能源汽車的結合點，讓學生以交叉學科的視角對新能源汽車有一個全新而全面的認識。第二，教學團隊在教材內加入了關于新能源汽車的前沿知識和尖端科技介紹普及內容，主要包括：新能源種類和應用辦法的深度挖掘、高性能汽車的優秀研發制造案例、現有新能源汽車行業龍頭企業領先的奧秘等。該策略旨在變革學生對汽車行業形成的陳舊觀念，幫助他們掌握目前新能源汽車領域前沿發展方向，助力其更進一步了解整個行業的運作情況。

改革后的內容一方面能夠以更加切合學生理解的場景來對新能源汽車進行闡述，另一方面也提升了教學人員對新能源汽車的深入理解，利于編寫相關的教學材料。需要指出的是，教學團隊在前期根據改革要求面向新能源汽車專業學生進行了涵蓋知識和興趣的問卷調查，該調查也在一定程度上幫助教學團隊更好地對教材進行編寫和改革。

三、新能源汽車課程教學改革展望

新能源汽車課程教學旨在培養新能源汽車領域的專業人才和技能人才，為我國新能源汽車未來的發展奠定基礎。本文提出的教學改革措施旨在創新教學內容，使其課程內容由單一的轉變為多元的，由單學科的轉變為多學科融合的態勢。過去，新能源汽車課程內容主要包括發動機、汽車構造、機械、節能技術、新能源技術等學科知識，現在，隨著人工智能和機器人技術的大力發展，新能源汽車也需要逐步和新發展要求結合，創造出新的發展路線。針對新能源汽車課程改革后的情況來看，教師教學水平與時俱進，并且能夠根據學習需求不斷優化教學辦法，從而使得新能源汽車課程的教學內容能夠不斷進步。例如，本文所提出的VR教學手段非常有助于理解與新能源汽車相關的現象（例如充放電），這不僅可以減輕實驗室時間的負擔，減輕課堂教育的復雜性，而且可能更適合學生討論該主題中任何特定的現實建模問題。

過去，我國新能源汽車教學主要是為了培養技術性人員，主要內容包括汽車發動機節能新技術、車身節能新技術、新能源汽車新技術等。目前，新能源產業是國內外的朝陽產業，如何推動這一產業的新一輪變革，相關技術人才培養及儲備十分重要。本文提出的新能源汽車課程改革就是要順應這一趨勢，最終實現學生相關技術才能的有效增長。

但由于目前現有的研究缺乏明確且普遍適用的教學方法，因此需要在該領域深入研究，尤其需要在促進教學文化發展、校企積極對話、提升產教融合水平方面發力。按照目前的情形來看，該種方式能夠有效地梳理出教學內容知識，使隱式教學知識更為突顯。

目前，我國新能源汽車的發展仍處于起步階段，仍有較多問題亟待研究。只有首先在院校內加大課程教學的力度，讓教師和學生重視新能源汽車的發展，中國新能源汽車才能真正實現在未來的有效發展和進步。中國汽車工業未來的發展繞不開對新能源汽車技術的研究，這將對未來汽車工業結構的優化產生積極的影響。預計在世界各國發布的法律、法規和政策的指導下，新能源汽車最終將得到大力推廣和廣泛應用。

綜上所述，本文提出的針對新能源汽車專業的教學改革有助于培養學生創造性的思維技能，有助于培養創新型應用型人才，也有助于解決多學科的工程問題，并最終達到提高新能源汽車課程的教學質量和教學效果。

參考文獻

［1］屈敏，張雨，趙建華.車輛工程專業新能源汽車內涵方向實驗教學的改革與實踐［J］.中國現代教育裝備，2013（21）.

［2］柏薇薇.應用型本科新能源汽車教學方法探討［J］.職業技術，2011（9）.

［3］李友才，郟國中，楊宗田，等.《新能源汽車技術》課程教學模式和方法的研究與探索［J］.教育教學論壇，2013（43）.

［4］劉濤，江泉，朱布博.新能源汽車產業發展對汽車專業人才培養研究［J］.南方農機，2019，50（19）.

［5］劉慶豐.新能源汽車技術課程的翻轉課堂教學模式實踐研究［J］.汽車實用技術，2019（18）.

注：本文系2020年廣西職業教育教學改革研究項目“產教融合校企‘雙元育人的工學結合機制在新能源汽車專業的教學改革與實踐研究”（GXGZJG2020B084）的研究成果之一。

作者簡介：陸信光（1986 — ），廣西玉林人，講師，本科，研究方向為汽車檢測與維修技術；謝靜怡（1990— ），廣西興業人，講師、工程師，本科，研究方向為汽車檢測與維修技術。

（責編 羅異豐）