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    車輛工程專業(yè)電動汽車課程教學(xué)改革探索

    2021-09-03 20:46:36李冰林呂立亞
    科學(xué)大眾·教師版 2021年10期
    關(guān)鍵詞:車輛工程課程設(shè)置電動汽車

    李冰林 呂立亞

    摘 要:新能源汽車特別是電動汽車是未來汽車發(fā)展方向的主流,這就對相關(guān)人才的培養(yǎng)提出了新要求。論文分析了當(dāng)前電動汽車發(fā)展背景需求,從車輛工程專業(yè)的課程設(shè)置、課程建設(shè)等角度分析其面臨的問題。針對汽車電動化后市場對人才的需求,從培養(yǎng)計劃修訂,課程體系建設(shè)、專業(yè)師資培養(yǎng)、實踐教學(xué)活動的強(qiáng)化等方面進(jìn)行理論教學(xué)和實踐教學(xué)的改革,使得車輛工程專業(yè)的學(xué)生能及時適應(yīng)社會發(fā)展需求。

    關(guān)鍵詞:車輛工程; 電動汽車; 課程設(shè)置; 教學(xué)改革

    中圖分類號:G647.38? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A? ? ? ?文章編號:1006-3315(2021)10-085-002

    隨著社會的發(fā)展,汽車給大家生活提供了越來越多的便捷,但其始終面臨著節(jié)能、環(huán)保等重要問題,而新能源汽車能從根本上去解決這些問題,具有較大的市場前景。2020年,國家和地方出臺了多項政策鼓勵新能源汽車發(fā)展,10月,國家通過了《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》,為新能源汽車未來發(fā)展進(jìn)行了強(qiáng)有力的支持。同時,據(jù)中汽車統(tǒng)計:2020年,新能源汽車產(chǎn)銷量分別為136.6萬輛和136.7萬輛,同比增長7.5%和10.9%。消費的主要車型以純電動汽車和插電式混合動力汽車為主,其中純電動汽車為110.5萬輛,占比81.63%,插電式混合動力汽車為25.1萬輛,占比18.37%[1]。新能源汽車的快速發(fā)展,需要對應(yīng)的技術(shù)人才為依托,有行業(yè)人才表示,在新能源汽車領(lǐng)域,三電技術(shù)人才的需求尤為顯著。據(jù)相關(guān)招聘網(wǎng)信息,我國新能源汽車技術(shù)人員約17萬,而在2020年的需求為85萬左右,缺口達(dá)68萬。面對這么大的市場需求,這就需要高校加大電動汽車類的人才培養(yǎng)力度,在培養(yǎng)方案的制定、課程體系的建設(shè)上應(yīng)該跟隨市場需求的變化,滿足行業(yè)需求,培養(yǎng)適應(yīng)車輛工程新興方向的人才[2]。而傳統(tǒng)車輛工程專業(yè)培養(yǎng)計劃幾乎都是偏機(jī)械學(xué)科,電類的課程相對較少,這就使得培養(yǎng)出的車輛專業(yè)的學(xué)生很難滿足市場要求。

    為此本文從傳統(tǒng)車輛工程所遇到的問題進(jìn)行分析,針對未來汽車人才的培養(yǎng),從課程建設(shè)、師資培養(yǎng)、實踐教學(xué)、課外競賽強(qiáng)化等環(huán)節(jié)探索教學(xué)改革的方案。

    1.車輛工程專業(yè)建設(shè)問題解析

    1.1傳統(tǒng)車輛工程存在的問題及大類招生的困境

    (1)傳統(tǒng)的車輛工程專業(yè)主要偏重于機(jī)械類方向,課程開設(shè)包括機(jī)械類的諸多課程:機(jī)械原理,機(jī)械設(shè)計,材料力學(xué),理論力學(xué),但隨著汽車電動化以及各種先進(jìn)的技術(shù)都應(yīng)用于汽車之后,汽車的電類、計算信息類的課程需求變得越來越多,所以當(dāng)前培養(yǎng)方案存在課程體系落后于市場需求,缺乏創(chuàng)新,鍛煉價值有限,跟市場脫節(jié),與企業(yè)很難起到銜接作用。

    (2)大類招生是高等院校實行“通才教育”的一種改革。主要目的是希望以市場需求、社會經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)變化、支柱和高新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為依據(jù),打破單一學(xué)科招生的模式,實行大類招生,使學(xué)生所學(xué)更能滿足社會市場需求,這樣起到強(qiáng)化人格素質(zhì)和職業(yè)能力的基礎(chǔ)[3]。

    目前,按照學(xué)科招生是很多高校普遍采用的大類招生的模式,因此按照學(xué)科,車輛工程專業(yè)應(yīng)歸屬于機(jī)械類,這樣勢必在做培養(yǎng)計劃和課程設(shè)置時普遍都要圍繞著機(jī)械學(xué)科進(jìn)行。盡管有的學(xué)校能進(jìn)行一定的調(diào)整,增加一定數(shù)量的電類課程,但限于總課時量,調(diào)整幅度仍受限。

    1.2工程教育認(rèn)證的需求

    根據(jù)工程教育認(rèn)證所倡導(dǎo)的,學(xué)校的專業(yè)課程體系、師資隊伍配備、辦學(xué)條件平臺等都應(yīng)圍繞學(xué)生能力達(dá)成這一核心任務(wù)進(jìn)行開展,并強(qiáng)調(diào)持續(xù)改進(jìn),同時要求給學(xué)生灌輸終身學(xué)習(xí)的意思和國際視野,能主動適應(yīng)各種形勢與環(huán)境,多渠道自主學(xué)習(xí),努力充實,適應(yīng)國家和經(jīng)濟(jì)社會科技發(fā)展的需求,這意味著車輛工程專業(yè)的課程設(shè)置、師資條件的配備、實踐環(huán)節(jié)的建立等方面也需滿足社會市場需求[4][5]。特別是各種新技術(shù)在汽車當(dāng)中應(yīng)用越來越多,這就要求所設(shè)置的課程體系、培養(yǎng)方案需根據(jù)市場企業(yè)的反饋進(jìn)行修正。

    1.3電動汽車課程體系需求

    電動汽車主要包含三塊核心內(nèi)容:電驅(qū)動、電池、電控系統(tǒng)。如果不涉足電池的電化學(xué),圍繞其內(nèi)容,所對應(yīng)學(xué)科體系為電氣類課程,這就要求培養(yǎng)計劃當(dāng)中應(yīng)當(dāng)包含課程:電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)原理、電力電子技術(shù)、自動控制原理等。而當(dāng)前多數(shù)高校在車輛工程專業(yè)基礎(chǔ)課上都由機(jī)械課為主,因此,從課程體系上分析,電類課程的增加是教學(xué)的內(nèi)在需求。電動汽車課程主要講述的內(nèi)容既包含汽車方面的知識,又包含電機(jī)、電力電子方面的知識,同時還需涵蓋計算機(jī)原理,自動控制等內(nèi)容。這就說明在大一大二的專業(yè)基礎(chǔ)課上,相關(guān)課程內(nèi)容需提前安排布局,比如電力電子技術(shù)、電機(jī)學(xué)、微機(jī)原理等,但這些專業(yè)的前期基礎(chǔ)又是電子技術(shù)、單片機(jī)原理技術(shù)等,只有學(xué)生具備了這樣的專業(yè)基礎(chǔ)課,后續(xù)的課程學(xué)起來才會融會貫通,不然很難深入到問題的本質(zhì)。

    2.電動汽車課程教學(xué)改革方案

    根據(jù)以上分析,為了滿足市場需求,解決社會需求和專業(yè)建設(shè)和課程設(shè)置的兩難問題,對電動汽車的課程建設(shè)和教學(xué)方式等方面進(jìn)行改革和探索。

    2.1課程體系的綜合

    前已提及,車輛工程作為一門交叉學(xué)科,為滿足汽車“四化”對人才的需求,適應(yīng)市場變化,傳統(tǒng)的汽車方面的內(nèi)容教學(xué)通常在汽車新技術(shù)課程內(nèi)簡單的對電動汽車、智能汽車方面的知識進(jìn)行介紹。它存在著課時量少,介紹不深入、是選修課等等,而被當(dāng)作是科普類的一種教學(xué)[6]。因此為了使這部分的知識內(nèi)容能融入到整個教學(xué)環(huán)節(jié)中,在培養(yǎng)方案的制定、課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容的安排上都需要進(jìn)行針對性的布局或者布置,這樣才使學(xué)生的學(xué)習(xí)有章可循。因此,在制定培養(yǎng)方案和培養(yǎng)計劃時,理應(yīng)理出脈絡(luò),可以根據(jù)學(xué)科分類,模塊化、小班化的進(jìn)行。具體實施方式可以按照如表一所示進(jìn)行。

    2.2教學(xué)計劃改進(jìn)

    以我院電動汽車課程為例,課程內(nèi)容涵蓋:電動汽車電驅(qū)動理論基礎(chǔ),電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)的匹配與評估,電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu),電驅(qū)動控制技術(shù),電動汽車電機(jī)驅(qū)動技術(shù),電動汽車動力電源,電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的建模與仿真。在這些內(nèi)容講述當(dāng)中,需補(bǔ)充電力電子、電機(jī)學(xué)、控制方面的內(nèi)容。

    在專業(yè)技術(shù)內(nèi)容教學(xué)的同時,以立德樹人為目標(biāo),在課程中融入社會主義核心價值觀,提煉出課程內(nèi)容中的思政元素,樹立學(xué)生的愛國主義精神,增強(qiáng)學(xué)生理想信念和社會責(zé)任感,使學(xué)生在學(xué)習(xí)工程技術(shù)的同時,對人文、法律、環(huán)保等其他知識有綜合的認(rèn)識與理解,使學(xué)生們既清楚自己未來的發(fā)展方向,又融入國家的大發(fā)展、大戰(zhàn)略,為我國未來的汽車工業(yè)建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

    2.3師資團(tuán)隊培養(yǎng)改革

    目前,汽車專業(yè)需要多個學(xué)科對其支撐,它的發(fā)展內(nèi)容涵蓋了傳統(tǒng)機(jī)械,汽車本身的電子控制、面向無人駕駛汽車的感知、識別,面向新能源汽車電力電子、電機(jī)學(xué)、電池,面向車聯(lián)網(wǎng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等等多個學(xué)科交叉。這就要求高校在師資配備上同樣應(yīng)該擴(kuò)大專業(yè)范疇,完善各個方向的師資配比,當(dāng)然并非每所院校都有條件開設(shè)汽車的各前沿方向課程,但至少可以聚焦到一個領(lǐng)域。除了擴(kuò)大專業(yè)方向的師資比以外,對在職教師進(jìn)行再培訓(xùn)、再教育也是提高師資水平的一個主要途徑,在這一點上,不少職業(yè)院校做的比較好。

    2.4教學(xué)設(shè)備的改進(jìn)

    車輛工程引入了新的課程與教學(xué)內(nèi)容,相應(yīng)地為了促進(jìn)學(xué)生對理論知識的理解和深化,需要通過相應(yīng)的實驗平臺對其進(jìn)行學(xué)習(xí)理解和鞏固,這就要求購入或者建立相應(yīng)的平臺和設(shè)備。這些都是車輛新興行業(yè)的設(shè)備,因此,不僅可以作為教學(xué)團(tuán)隊的科研平臺,也可以作為學(xué)生學(xué)習(xí)實驗動手的實驗平臺,對提高大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有積極的引導(dǎo)作用。針對電動汽車而言,需要有測功、加載等電機(jī)實驗平臺,對電機(jī)控制而言,需建立電機(jī)驅(qū)動調(diào)速平臺,學(xué)生可以通過調(diào)試電路、開發(fā)程序等幫助自己在相關(guān)理論上進(jìn)行理解和強(qiáng)化。

    2.5實踐創(chuàng)新能力的改革

    實踐內(nèi)容教學(xué)是汽車教學(xué)內(nèi)容中的關(guān)鍵一環(huán),傳統(tǒng)的車輛工程專業(yè)教學(xué)中的實踐項目還是圍繞著車輛本身的構(gòu)造展開,依然大部分偏重于車輛的發(fā)動機(jī)拆裝、底盤拆裝等,雖然有汽車電子控制技術(shù)涉及電類實驗,但基本都是以認(rèn)知為主,這種培養(yǎng)方式維持多年,缺乏創(chuàng)新,與市場需求脫節(jié)[7]。新興技術(shù)在汽車上的使用,如果學(xué)生不主動參與編程、實施方案,學(xué)習(xí)效果只能流于表面。因此,從構(gòu)建實驗平臺開始,就需給學(xué)生開放相應(yīng)的接口,不但使學(xué)生能理解其中的算法原理等,更可以通過改進(jìn)算法來達(dá)到創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

    除了課程中的實驗之外,課后還可以設(shè)置一些環(huán)節(jié)和平臺,有助于學(xué)生理解書本、開拓思維,比如引入學(xué)科競賽,使得學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)、去思考。把灌輸式的教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃邮降那髮W(xué)。同時引入學(xué)科競賽的優(yōu)點還有作品制作完成需要一定的周期時間,相比課程中實驗的這種短期、淺嘗輒止的方法,長周期的投入和思考可以使學(xué)生對一些具體問題的理解更深入[8]。目前,涉及到車輛工程專業(yè)的大學(xué)生競賽有:智能車競賽,大學(xué)生方程式賽車,本田節(jié)能車大賽等,各比賽都有電動組,涉及到電機(jī)的驅(qū)動與控制,一方面可以檢驗學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果,另一方面還可以鍛煉學(xué)生的動手能力和獨立解決問題的能力。

    3.結(jié)論

    論文分析了面對汽車未來發(fā)展方向,車輛工程專業(yè)所面臨的問題,然后從課程設(shè)置、師資隊伍、實驗平臺、創(chuàng)新實踐等多方面探討了電動汽車課程的教學(xué)改革思路和方法。

    參考文獻(xiàn):

    [1]申桂英.2025年中國新能源汽車新車銷售占比達(dá)到20%左右[J]精細(xì)與專用化學(xué)品,2020,28(11):49

    [2]何文靜.新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展下汽車電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革分析[J]汽車實用技術(shù),2019(01):182-183.

    [3]尹兆華.我國高校大類招生的困局與解困[J]中國考試,2021(01):47-51

    [4]高偉.面向?qū)I(yè)認(rèn)證的車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式探討[J]課程教育研究,2017(02):238

    [5]楊年炯.與專業(yè)認(rèn)證相銜接的車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系改革探討[J]高教學(xué)刊,2016(17):221-222+225

    [6]申彩英,韓忠浩,劉樹偉,等.新能源汽車工程方向課程與實踐教學(xué)體系改革[J]遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2015,17(06):139-142

    [7]屈敏,張雨,趙建華.車輛工程專業(yè)新能源汽車內(nèi)涵方向?qū)嶒灲虒W(xué)的改革與實踐[J]中國現(xiàn)代教育裝備,2013(21):54-57

    [8]李冰林,呂立亞.以學(xué)科競賽為驅(qū)動的大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)——以“飛思卡爾”杯智能汽車競賽為例[J]教育教學(xué)論壇,2016(10):4-5

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