“雨課堂”與“翻轉(zhuǎn)課堂”在新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

王麗梅　呂曉欣

摘 要 從《新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)》課程實(shí)際出發(fā)，將“反轉(zhuǎn)課堂”智慧教學(xué)工具“雨課堂”應(yīng)用于課堂教學(xué)。將課程分為兩大模塊，分別應(yīng)用兩種教學(xué)模式;通過新穎的教學(xué)方式與考核方式，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)方面的了解，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)動(dòng)力電池技術(shù)的科研興趣。

關(guān)鍵詞 新能源汽車 動(dòng)力電池 電池管理 反轉(zhuǎn)課堂 雨課堂

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的加劇，電動(dòng)汽車技術(shù)被認(rèn)為是未來汽車領(lǐng)域最具發(fā)展前景的技術(shù)之一。系統(tǒng)性了解并掌握電動(dòng)汽車核心技術(shù)動(dòng)力電池是汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)車輛工程專業(yè)人才提出的新挑戰(zhàn)，《新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)》課程是一門專業(yè)選修課，主要包括動(dòng)力電池及電池管理系統(tǒng)兩大部分，動(dòng)力電池涉及化學(xué)及材料等領(lǐng)域，電池管理系統(tǒng)已延伸到電氣和控制科學(xué)等相關(guān)專業(yè)，是一門多學(xué)科交叉課程。因此，如何把握教學(xué)主線，高效地介紹基礎(chǔ)知識(shí)并摒棄冗余部分幫助學(xué)生掌握核心內(nèi)容非常值得探討。

本文系統(tǒng)地分析了《新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)》課程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)性的提出了基于雨課堂的教學(xué)與考核方式改革，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)動(dòng)力電池技術(shù)理解和研究興趣。

1《新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)》課程結(jié)構(gòu)

《新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)》課程開設(shè)在大學(xué)三年級(jí)第二學(xué)期，共2學(xué)分，32學(xué)時(shí)。根據(jù)車輛成專業(yè)平臺(tái)課程的要求，并結(jié)合江蘇大學(xué)車輛工程優(yōu)勢(shì)學(xué)科的特色和教研方向，《新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)》課程的教學(xué)結(jié)構(gòu)包括兩大部分，九個(gè)小節(jié)，如圖1所示。

第一部分，分析電池反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過程及電池工作原理，介紹電池基本構(gòu)成及基本參數(shù)。

第二部分，介紹電池基本測(cè)試原理與方法，并對(duì)典型的測(cè)試設(shè)備進(jìn)行介紹。

第三部分，介紹鉛酸電池結(jié)構(gòu)及工作原理，著重強(qiáng)調(diào)電池電極材料、基本結(jié)構(gòu)、制造工藝、工作原理等。

第四部分，介紹鎳鎘電池及鎳氫電池結(jié)構(gòu)及工作原理，并對(duì)堿性電池應(yīng)用進(jìn)行分析。

第五部分，介紹鋰離子電池結(jié)構(gòu)及工作原理，著重強(qiáng)調(diào)電池電極材料、失效機(jī)理等。

第六部分，介紹一些新型電池結(jié)構(gòu)和工作原理，包括鋅空氣電池、鈉硫電池、Zebra電池、飛輪電池、太陽能電池、超級(jí)電容器及燃料電池。

第七部分，講解動(dòng)力電池應(yīng)用理論基礎(chǔ)，包括動(dòng)力電池一致性、電池組使用壽命、電池狀態(tài)估計(jì)及溫度場(chǎng)設(shè)計(jì)方法。

第八部分，強(qiáng)調(diào)電池管理系統(tǒng)的意義，并對(duì)其基本構(gòu)成和功能、數(shù)據(jù)采集方法、電量管理系統(tǒng)、均衡管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、熱失控與熱安全管理、電安全管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

第九部分，闡述電動(dòng)車輛能耗經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)參數(shù)、電池系統(tǒng)與整車匹配方法、電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電池系統(tǒng)充電方法、電池梯次利用及回收及電池系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)。

從以上新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)理論教學(xué)結(jié)構(gòu)可以看出，課程具有“多”、“新”和“實(shí)”的特點(diǎn)?！岸唷笔侵刚n程覆蓋面廣，涉及化學(xué)、材料、電氣、控制、計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科?！靶隆笔侵冈撜n程是一門新的綜合課程，需要采用新的教學(xué)方法來滿足教學(xué)的需求;同時(shí)，《新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)》的教學(xué)內(nèi)容也在不斷更新?！皩?shí)”是指課程從工程應(yīng)用出發(fā)，授課時(shí)理論和實(shí)踐必須做到高度統(tǒng)一。因此，如何在有限的授課時(shí)間內(nèi)將繁雜瑣碎的理論知識(shí)傳遞給學(xué)生，對(duì)于未系統(tǒng)學(xué)習(xí)過化學(xué)和控制理論等的功課學(xué)生其難度可想而知。為達(dá)到課程教學(xué)目的和培養(yǎng)計(jì)劃，必須對(duì)課程教學(xué)方法與考核方式進(jìn)行改革。

2《新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)》教學(xué)中雨課堂與反轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用

傳統(tǒng)教學(xué)一般沿用講授為主的大班教學(xué)模式，這種模式類似于中學(xué)的填鴨式教學(xué)，師講授大量知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生被動(dòng)強(qiáng)制記憶大量生疏的概念和定義。這種教學(xué)方式的主要缺點(diǎn)在于教師和學(xué)生之間缺乏互動(dòng)，難以最大限度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

《新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)》是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，在教學(xué)過程中應(yīng)用雨課堂與“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)相結(jié)合的授課方法。第一大部分“動(dòng)力電池”主要涉及不同電池基本原理及工作過程介紹等，基本概念較多，采用反轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。將學(xué)生分為若干小組，每組負(fù)責(zé)某種類型電池的介紹，小組成員分工，分別完成搜集素材，制作PPT，講解PPT等任務(wù)，具體內(nèi)容參見表1。全體學(xué)生提問討論、教師負(fù)責(zé)總結(jié)點(diǎn)評(píng)并進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)補(bǔ)充講解，完成整個(gè)教學(xué)過程。

第二部分“動(dòng)力電池管理系統(tǒng)”中則采用雨課堂的教學(xué)模式。通過智能終端將師生連接到一起，通過彈幕、疑難問題求助等多元化師生互動(dòng)，增加學(xué)生的求知欲。利用多媒體與智能終端相結(jié)合的方式，形象直觀來展示電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能;通過虛擬仿真平臺(tái)講解抽象的概念，比如可借助虛擬仿真平臺(tái)對(duì)比分析狀態(tài)參數(shù)估算方法的差異。結(jié)合雨課堂中的彈幕和學(xué)生提出的疑問，再進(jìn)一步討論和講解，將難以理解應(yīng)用理論知識(shí)點(diǎn)直觀地呈獻(xiàn)給學(xué)生。

3《新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)》課程考核方式的改革

考核是檢查學(xué)生知識(shí)掌握程度和考察教學(xué)效果的重要手段之一，《新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)》課程具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，“平時(shí)成績(jī)+考試成績(jī)”難以準(zhǔn)確反映學(xué)生的真實(shí)水平。根據(jù)課程內(nèi)容各部分的專業(yè)特點(diǎn)，采用“前沿閱讀報(bào)告+閉卷考試+平時(shí)課堂表現(xiàn)”的模式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，多維度考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，具體如下：

第一大部分“動(dòng)力電池”中，由于電池材料及類型的快速發(fā)展，因此考核采用文獻(xiàn)查閱并撰寫報(bào)告的方式，此部分為前沿閱讀報(bào)告占40 %;第二大部分“電池管理系統(tǒng)”與車輛工程專業(yè)結(jié)合緊密，并且對(duì)學(xué)生的理論知識(shí)要求較高，因此采用閉卷考試的形式，考察了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶及分析的能力，此部分成績(jī)占總成績(jī)的40 %;平時(shí)課堂表現(xiàn)包括與教師互動(dòng)情況及提出疑難問題等課堂表現(xiàn)，占總成績(jī)的20 %，最終成績(jī)由這三部分按權(quán)重計(jì)算得到。

4結(jié)論

《新能源汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)》是一門多學(xué)科交叉的專業(yè)課程，課程具有“多”、“新”及“實(shí)”的特點(diǎn)，針對(duì)與動(dòng)力電池相關(guān)內(nèi)容具有知識(shí)點(diǎn)“多”及“新”的特點(diǎn)，采用“反轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式，提高學(xué)生的主動(dòng)性;針對(duì)電池管理系統(tǒng)理論性強(qiáng)及“實(shí)”的特點(diǎn)，采用“雨課堂”的教學(xué)模式，將電池應(yīng)用理論及管理系統(tǒng)概念直觀地呈獻(xiàn)給學(xué)生。在考核方式上提出了“前沿閱讀報(bào)告+閉卷考試+平時(shí)課堂表現(xiàn)”的考核方式多維度考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。這套新型教學(xué)模式和考核方式，有助于增強(qiáng)學(xué)生的課堂體驗(yàn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐的能力。

基金項(xiàng)目：江蘇大學(xué)青年英才培育計(jì)劃，江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程項(xiàng)目（PPZY2015A023）。

參考文獻(xiàn)

[1] 王麗梅.磷酸鐵鋰電池組安全保護(hù)技術(shù)研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2015.

[2] 馬海嘯.“新能源發(fā)電技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容和方式探索[J].中國電力教育，2013（10）：106-107.

[3] 韓楊.復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式下“新能源發(fā)電技術(shù)”教學(xué)探索[J].中國電力教育，2013（05）： 46-47.

[4] 魏春華，蘇燕，李嘉欣等.雨課堂在生物化學(xué)與分子生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2019，21（05）： 398-400.