新工科背景下的高校节能与新能源汽车教学改革探索

詹森 贾涵杰 崔晓璐 肖勇

摘 要：新工科的重要意义是应对新时代国际形势的变化，基于未来国家的战略发展需要，培养能够支撑我国产业的创造性卓越工程人才。为了培养车辆工程的学生紧跟目前汽车产业电动化、智能化的趋势，本文对节能与新能源汽车的教育教学模式进行探讨，重点分析当前节能与新能源汽车课程存在的问题，并从教学模式、教学内容以及产教结合等多个方面提出解决问题的思路和方法，从而达到提升当前节能与新能源汽车教学效果的目的，使得学生能够更好的符合当前汽车产业发展潮流的需要。

关键词：新工科 教学改革 节能与新能源汽车 产教结合

Abstract：The important significance of emerging engineering is to respond to the changes of the international situation in the new era and to cultivate creative and outstanding engineering talents who can support China's industry based on the needs of future national strategic development. In order to develop vehicle engineering and make students keep up with the electric car industry and the trend of intelligent， this paper discussed the energy saving and new energy vehicles education teaching mode， analyzed the problems of energy saving and new energy vehicles course， and from the teaching mode， teaching content and the combination of production and education etc. the ideas and methods to solve the problems were put forward， so as to achieve the purpose of improving the current energy-saving and new energy vehicle teaching effect， so that students can better meet the needs of the current automotive industry development trend.

Key words：new engineering， transformation of education， energy-efficient and new energy vehicle， integration of industry and teaching.

1 前言

隨着我国的经济和科技的快速发展，资源短缺和环境污染成为当前社会的关注重点问题，在此背景下我国首次提出了碳达峰和碳中和的目标，作为国家经济的重要支柱之一的汽车产业，也是达成碳达峰和碳中和目标的重要发展方向。节能与新能源汽车能够有效的提升汽车经济性和降低污染物排放的作用，同时能够促进我国汽车产业的升级，因此推动节能与新能源汽车这一新兴产业的发展是我国的重要国家战略。作为给社会输送人才的高校，有必要以新工科建设为背景，推进节能与新能源汽车相关课程的发展和改革，培养符合节能与新能源汽车产业的人才支撑我国的产业升级。

我国节能与新能源汽车产业快速发展的同时，节能与新能源汽车相关的人才出现了较大的短缺现象，该现象产生的重要原因是当前高校本科车辆工程课程体系下，学生接受的节能与新能源汽车课程较少，同时培养的人才也与市场和产业的契合程度较低。因此有必要在新工科建设背景下，对现有的节能与新能源汽车课程体系改革进行探讨和摸索，以产业发展和市场需求为导向，构建更加符合汽车电动化趋势发展以及提升学生综合能力素质的课程体系，实现培养学生助力我国汽车产业升级发展的目标。

2 目前节能与新能源汽车教学中存在的问题

2.1 相关课程较少，知识体系不全

随着节能与新能源汽车的快速发展，目前较多企业单位存在缺少节能与新能源汽车相关背景知识的人才[1]。但是大学课程体系改革较为严谨，因此在目前的大多数高校中，节能与新能源汽车相关的课程开设相对较少，而且节能与新能源汽车的课程通常为选修课，因此目前课程中和节能与新能源汽车相关的课程较少。同时较多车辆工程专业开设于机械学科，导致在大一、大二未专业分流前，学生的知识体系基本围绕传统机械学科，而后专业分流进入车辆工程专业后，由于学分限制，在优先满足《汽车理论》、《汽车构造》、《汽车设计》以及《汽车测试技术》等课程的学习后，留给节能与新能源汽车相关课程的学分明显不足，通常仅仅开设《电动汽车原理与设计》、《电机与拖动》等少数课程。上述两个主要原因导致目前大多数开设车辆工程专业的学校，现有的节能与新能源汽车课程相对较少，仅有的少量课程难以支撑整个节能与新能源汽车课程体系，进而造成该课程体系的知识缺乏。

2.2 课程内容局限，难以紧追前沿

通常授课内容需要根据大纲而定，目前大纲主要是由教材的范围，然而节能与新能源汽车正处于快速发展的过程，教材内容往往难以反应最近的行业技术和发展状况，导致学生的知识较为落后[2]。例如关于新能源汽车的定义，在2016年插电式混合动力汽车被列入新能源汽车的范围内，然而在当下插电式混合动力汽车中，仅剩增程式电动汽车依然作为新能源汽车，由此可见新能源汽车的定义会随产业的发展而更改，然后课本知识的更改会相对滞后，会造成学生知识存在一定的错误。另外，由于节能与新能源汽车相关技术和知识处于不断更新迭代的时期，仅教授教材范围内的知识，也会造成学生知识的局限，难以跟随较为前沿的技术。

2.3 侧重理论知识，缺少实践环节

目前高校课程普遍都是侧重于理论教学，实践环节相对较为缺乏[3]。节能与新能源汽车教育实践环节较为缺乏的主要原因有如下三点：第一，通常本科教学过程中，课堂上更侧重理论知识，在实践课程的安排上较少，再考虑到本身节能与新能源汽车体系的课程本身较少，因此该体系的实践部分更少。第二，即使能够安排适当的实践环节，但是目前高校教师普通缺少实际的工程开发经验，对实践环节的指导上存在一定的不足，即使高校教师具有一定项目经验，但高校的科研项目与企业的工程实际项目开发差异巨大，也进一步造成实践环节指导效果较差。第三，节能与新能源汽车相关的实践环节较多，比如电控软件开发与测试、电机设计与开发、电池系统开发与测试以及新能源整车测试实验，因此在有限的课程内，实践环节显得更为有限。

2.4 教学手段单一，学习效果较差

受限于课堂环境，目前授课手段主要以PPT、视频以及板书为主[4]。然而课堂时间有限，仅依靠课堂内有限的时间和知识量，难以让学生更为系统、形象、全面的掌握节能与新能源汽车相关的知识。同时关于节能与新能源汽车的设计开发流程，试验验证手段等，目前教材还是网络上的相关详细资源均极其缺乏，也会造成学生的知识体系不完全，导致学习效果难以达到预期。尤其针对一些对节能与新能源汽车兴趣浓重的学生，目前的教学手段单一，教学资源不足，学生的学习过程难以达到心理的预期。

3 节能与新能源汽车教学改革探索的目标

上文对目前高校节能与新能源汽车教育教学过程存在的问题进行了简要的称述和分析，针对当前存在的这些问题，下文重点从教学内容、教学模式及教学方法等多个角度进行论述，探讨节能与新能源汽车教学改革的具体措施，从而构建系统、科学以及契合市场、产业需求的节能与新能源汽车课程体系，探索适应新工科发展的教学改革机制、方法和手段，实现面向产业升级和人才个人发展的课程培养目标，为国家战略规划提供多样化、创新型卓越工程科技人才。

4 教学改革措施及方法

4.1 教学内容与时俱进，紧跟科技前沿技术

第一，在教学内容中增加节能与新能源汽车最近的产业发展以及科学研究成果。授课教师优先由从事节能与新能源汽车相关研究的承担，由于相关教师从事节能与新能源汽车相关的研究，因此对于该领域的前言科学研究以及产业发展有更深的认识，在授课过程中进行上述知识的介绍可使得课程内容得到较好的补充。

第二，教师对新能源汽车企业的设计开发流程、质量管理等内容进行学习，针对该部分进行专门的讲解，让学生对企业的研发、生产、测试以及质量管理有更多的了解，更贴近与企业的实际生产经营。尤其是整车设计开发的V流程，该流程在新能源汽车的设计开发中具有极其重要的作用，结合V流程的介绍，可以让学生了解到产品的市场定位、系统方案制定、软件开发方法、软件测试、实车测试以及质量管理均有一定的掌握和了解。

第三、在教学内容中增加電动汽车相关的最新科研成果的介绍，增加汽车产业最新的技术发展知识介绍，对教学内容进行补充，对教学内容中与当前实际差异较大的内容进行改换，保证教学内容的实时性和正确性。同时授课教师需要根据当前国家政策、产业现状等，对课本中的相关知识进行更新，保证课本知识与当前的国家政策、产业现状更好的接轨。

第四、在倡导学科交叉融合的当下，将智能驾驶、汽车大数据以及网联汽车等相关知识引入课堂中，对课堂内容进行一定的扩展，尤其是目前上述汽车新技术主要均同节能与新能源汽车紧密结合，通过上述知识的引入能够让学生能够更好的适应汽车行业的快速发展。

第五、为了保证学生的实践能力，根据实际节能与新能源汽车的产品开发，制定较为简单，但覆盖整个开发系统流程的产品项目，通过该项目让学生能够对工程开发体系有更多的了解，也能够将节能与新能源汽车之外的部分课程知识进行有效的链接，进而有效的提升学生的工程实践能力。

第六、增加节能与新能源汽车试验内容，尤其涉及节能与新能源汽车台架实验、电机试验以及电池试验，在试验经费和试验场地受限制的情况下，可以通过虚拟仿真平台对上述试验内容进行展示，也可以增添更多的实验内容，让学生对节能与新能源汽车的实验认识了解更多。

4.2 教学模式多元化，注重理论实践结合

第一，传统教学模式主要是课堂授课和实验为主，该模式在理论和实践相结合方面存在一定的不足，对授课老师的个人素质要求较高，需要授课教师具有较强的工程实践能力，并将实践经验和成果应用于课堂之中。然而目前高校教师普通存在工程实践经验不足的问题，因此可以适当增加一些讲座类课程。讲座类课程可邀请从事相关研究的本校或外校教师，或邀请企业专业的工程师进行专业的讲座，从而达到更好的理论和实践结合效果。

第二，适当增加一些讨论和辩论的教学环节，提升学生的学习兴趣以及将课程知识与工程开发结合的思考。例如给出某款汽车的市场定位，让学生分析并讨论该款新能源汽车的技术路线，通过技术路线的分析和讨论，学生会对不同类型的节能与新能源汽车有更多的理解和认识。

第三，结合当地企业的产业现状，增加参观学习环节。结合当地节能与新能源汽车的产业技术特点，组织学生对企业相关的技术研发、制造生产以及试验进行参观学习，同时由企业专业的工程师对企业的相关环节进行讲解，能够让学生更好的了解企业的实际经营生产，丰富教学模式，提升教学效果。

第四，增多学生自学的环节，尤其是工程软件的学习和应用能力。节能与新能源汽车相比传统燃油车，更看重电控软件的开发，因此工程应用中更多的需要使用电控软件开发的响应工具，因此应督促学生学习Matlab/Simulink，并利用该软件进行一些节能与新能源汽车性能仿真和电控软件开发的学习内容。通过软件的自学让学生具备一定仿真能力以及编程能力，不仅对日后从事节能与新能源汽车开发工作，也对从事其他工程设计具有较大的帮助。

4.3 采用现代教学手段，辅助学生掌握知识

第一，由于疫情和网络的发展，线上教学的教学手段越来越被认可，同时线上的资源质量越来越高，因此可以充分利用线上教学的手段对进行教学手段的补充。同时也可以利用翻转课堂的形式，充分调动学生的学习积极性，从而激发学生的学习兴趣。

第二，让学生对从事节能与新能源汽车的研究团队和试验设备进行参观学习，让研究生对本科生进行一定的专业指导，通过学生来指导学生，利用学生之间更好的互动，让研究生站在学生的角度对节能与新能源汽车进行一定的讲解和介绍。

第三，购买节能与新能源汽车相应的教具、模具以及虚拟现实等，通过丰富的设备，增加教学内容的可视性和形象性，更好的展示节能与新能源汽车的能量流、动力系统耦合模式以及系统零部件的结构等。

第四，教师也可以录制或者借用其它教师的视频，让学生在课后进行学习，对课程知识适当的补充以及复现，让对课程兴趣浓重或课程内容未消化有更多的学习时间，达到提升学生学习效果的目的。

4.4 产教融合校企合作，协同优化教学内容

第一、与新能源车企建立深度合作，例如本科生的“3+1”培养模式，本科生通过在企业实习，由企业给学生制定毕业设计要求，使得学生更早进入企业学习。

第二、利用新能源企业技术开放日，组织学生对企业进行参观学习，了解企业的发展历程、企业的文化背景、企业的战略规划以及企业最新的前沿技术。

第三、邀请资深工程师作为毕业设计指导老师，参与本科生的毕业设计以及相关答辩环节，由资深工程师从工程师的角度对学生进行指导，让学生的知识面得到更好的提升。

第四、邀请企业管理人员、资深工程师等企业专家，与教学委员会共同制定教学大纲，商讨相关课程的教学内容，并与企业专家形成长效的教学优化机制，实现对教学内容、教学模式等的持续优化。

第五、由企业工程师担任某些课程的部分内容的授课教师，由工程师提供更加专业详细的知识，尤其利用工程师在企业工作得到的理论联系实际的经验，让学生获得一定的工程实践经验，同时也可使授课教师得到知识的拓展。

第六、由企业人力资源相关人员对学生的职业规划进行一定指导，通过职业规划指导，让学生在早期确定自己的职业发展路线、明确职业发展目标，使得学生能够更早的端正学习态度，更有目的的进行专业学习。

5 结语

为了解决汽车行业快速发展环境下，当前传统车辆工程的课程体系无法满足产业发展升级需要的问题，本文对现有车辆工程课程体系存在的问题进行了简要的分析，分别从课程数量、课程内容、教学手段以及教学侧重角度等进行阐述，并根据存在的问题设定了构建合理节能与新能源汽车课程体系，提升学生知识结构和学习效率为目的，再从教学内容、教学模式、教学手段以及产融融合五个角度详细论述了达成目标的方法，上述方法重点在于通过授课教师讲解前沿科学技术，企业工工程师参与教学毕业设计、制定大大纲、设置专业讲座，学生参与工程实践项目开发等，进而实现在新工科背景下节能与新能源汽车课程体系的教学改革优化，学生能够符合当前汽车产业发展升级的人才需求。

为了解决新工科背景下，传统教学模式下学生无法满足汽车产业快速发展需求的问题，本文从教材知识、教学手段、授课内容、课程侧重点等角度论述当前教学存在的不足，进而从教学内容、教学模式、教学手段、产教融合以及评价体系等多个维度进行探索，提出课程中引入最新科学研究、产业发展动态、企业开发体系流程、资深工程师授课以及实验室参观等措施和方法，实现产业需求与课堂教学相结合的目的，从而让学生掌握符合当今汽车发展潮流的知识。

基金项目：2020年度重庆交通大学实验教学改革与研究基金资助项目《新工科背景下面向产业需求的电动原理与设计教学改革研究》（项目编号：2003028）。

参考文献：

[1]卢宗霞. 新能源汽车人才培养模式研究[D].长安大学，2015.

[2]杨姗. 淺谈新能源汽车专业实践教学改革与探索[J].时代汽车，2019（17）：57-58.

[3]汪震，郑晋军，王雨蒙，李静.基于PDCA循环对车辆工程专业开放性实验教学的改革与探索[J].实验技术与管理，2020，37（09）：26-31.

[4]郑仕杰. 信息化教学背景下板书的创新设计与应用[J]. 中国信息技术教育， 2020， No.333（09）：75-78.

作者简介

詹森：（1986—），男，汉族，湖北十堰人，讲师，博士，主要从事新能源汽车传动系统综合控制技术。