电动汽车原理及构造课程教学改革与探索

李新慈，彭闪闪

（安徽信息工程学院 机械工程学院，安徽 芜湖 241000）

随着全球资源、能源和环境问题的日益突出， 新能源汽车以其高能效、环保等特点逐渐取代传统能源汽车，带来整个行业的变革，以传统汽车技术为背景的知识结构已不能够满足新能源汽车产业背景下对人才的需求，高校汽车类人才培养内容将发生极大转变[1]。

新能源汽车是我国新兴战略产业之一，电动汽车是新能源汽车的主要类型。电动汽车集成了传统汽车工程、电气工程、化学工程以及控制工程多学科的特点，组成和结构复杂。电动汽车原理及构造课程涵盖了新能源汽车方向的主要知识体系，涉及电动汽车的储能元件、车用电动机、动力性及匹配等方面的知识，既有一定的理论深度，又有很强的实用性[2]。目前，已有高校增设此门课程，并作为车辆工程专业新能源汽车方向的课程之一。本文基于电动汽车的发展和研究现状，针对课程的教学目标、教学内容、教学方式、考核方法等方面展开电动汽车原理及构造课程的教学改革与探索。

1 现状分析

当前，许多高校已经明确认识到电动汽车原理及构造课程教学改革的重要性，并实施一系列教学改革措施，但电动汽车原理及构造课程的教学还存在一些普遍性问题。

1.1 教学方式落后

电动汽车原理及构造课程内容多，专业性强，电动汽车结构复杂、类型繁多，学生缺少实物体验和形象感性认识，理解起来比较困难。授课教师在课程设计过程中不能够对课程重难点内容有较为清晰的把握，教学过程缺乏层次感和创新性[3]。另外授课方法以 PPT、板书为主，教学手段较为单一枯燥，无法吸引学生的学习兴趣，一部分学生不愿意参与到课堂的学习，最后靠死记硬背来应付考试。因此，如何激发学生对这门课程的学习兴趣是关键，需要寻找新的教学方式，提高学生的学习热情，培养其综合素质和能力。

1.2 课程内容设置不合理

1）重理论轻实践。从教材内容上看，大部分章节讲授电动汽车的基本工作原理，内容偏重于理论知识。从教学上看，当前电动汽车教学的主要问题是专业课教师在教学中过分强调理论知识的教学，而忽视了学生实践能力的培养，导致学生空有理论知识，实践能力匮乏。因此，有必要对现有教学方法进行改革，加强实践训练。

2）教学内容陈旧。电动汽车目前正处于快速发展过程中，相关知识和技术不断更新迭代，而教材内容的更改相对滞后，难以及时反映行业最新技术和发展状况，知识较为落后，造成学生知识的局限。此外，课堂教学时间有限，仅依靠课堂有限的知识和内容不能让学生更系统、全面掌握电动汽车相关知识，而电动汽车相关教材较少，网上关于电动汽车的学习资料也十分杂乱，对于大部分学生来说，尤其是对电动汽车具有浓厚兴趣的学生，对课外知识补充的需求难以得到满足。

2 课程目标

通过本课程的学习，学生了解和掌握了电动汽车的发展，纯电动汽车的储能元件及其管理系统等。课程目标对学生能力要求如表1所示。

表1 电动汽车原理及构造课程目标要求

3 教学内容

我校在2021年将电动汽车原理及构造课程列为车辆工程专业本科生的专业方向课。以学院2019级车辆工程专业为例，共两个教学班，车辆1901、1902班共80人，车辆1903、1904班共74人。使用的教材为北京理工出版社武志斐主编的《纯电动汽车原理与结构》。此书涵盖电动汽车基本结构与原理、动力性与动力匹配、电池回收等内容，并兼顾“智能化”和“轻量化”前沿技术相关内容，非常适用于车辆工程专业本科生作为学习教材[4]。

课程安排于大学三年级第二学期，共32学时，其中理论学时30学时，具体内容及学时安排如表2所示。

表2 理论部分教学内容与学时分配

实验学时 2学时，依托于所在学院的新能源汽车实验室，实验一：新能源汽车电机性能综合测试，使学生掌握电动汽车电机驱动系统的基本结构和工作原理，能够对驱动电机主要性能进行测试分析、能量管理检测。实验二：纯电动汽车动力匹配虚拟仿真实验，通过虚拟软件，让学生参与电动汽车参数的调整测试，观察性能指标的变化，学习纯电动汽车动力系统的选择与匹配基本原理，从而加深学生对理论原理的理解。实验结束时以小组为单位进行交流汇报，加强学生对实验过程、结果和实验数据的分析和思考能力。

4 教学改革措施

4.1 理论教学改革

新能源汽车行业发展迅猛，本课程所涉及的动力电池、智能驾驶等技术日新月异。因此，教学内容应当与时俱进。教师在备课过程中需要提前查阅国内外开发进展和最新研究成果，以及国家关于电动汽车的发展布局和相关政策扶持，并在课上与学生分享和讨论。结合电动汽车前沿技术和发展现状适时调整授课内容，从而加深学生对理论知识的理解，同时使课程内容变得更丰富。

电动汽车原理及构造课程具有显著的跨学科特点，理论知识多而深、广而杂，如果采用传统教学讲授模式，学生不仅感觉枯燥乏味，而且对理论知识难以透彻理解，因此，在备课过程中针对课程中的重难点内容进行梳理，采取学生易于理解的方式进行组织，制作生动有趣的课件，采用配图、动画、视频等，更直观形象地向学生展示电动汽车的内部结构，运行原理，从而提高教学质量与效果。

4.2 实践教学改革

除了授课计划中的实验内容之外，以各类职业技能竞赛为载体，以赛促教，提升教学质量。鼓励学生参加学科竞赛，如全国大学生智能汽车竞赛，将自己的专业知识运用于学科竞赛的实践中去，学以致用，锻炼学生的创新能力、实践能力。在夏季小学期挑战项目中让学生分组独立完成四轮电动卡丁车零部件的焊接、组装、调试，提高学生的动手实践能力，并加深了学生对理论知识的理解与运用。同时依托学校所在地区优势，与奇瑞、比亚迪等新能源车企开展校企合作，每年输送一批学生进入校外企业实习，让学生参与到电动汽车实际生产过程，从而达到理论与实践相互融合的效果，培养出满足新能源汽车岗位的应用型、创新型人才[5]。

4.3 教学方式改革

1）启发式教学。充分发挥学生在教学过程中的主体参与作用，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。在讲解动力电池时，先从理论上说明动力电池的工作原理，并让学生思考为什么电动汽车上锂电池应用较多，通过特斯拉汽车自燃事件让学生思考电动汽车经常出现的自燃爆炸情况与什么有关。让学生自己动手查阅资料获取想学到的知识，从而加深学生对于动力电池特性的理解。讲解电池能量管理系统时，抛出问题引导学生思考混动汽车卡罗拉双擎为什么省油，起步时加速性能比燃油车优越？让学生分组讨论，引导学生发散思维。

2）案例教学。电动汽车近年来发展迅速，国内外电动汽车的车型越来越多样化。

在教学过程中可穿插一些具有代表性的电动汽车实例，结合不同国家，不同车系的典型车型进行具体分析、讨论和讲解。例如：比亚迪E6、北汽 EV200、日产聆风等经典纯电动汽车实例，可一边播放图片和视频，一边讲解这些实例的各部分结构组成、主要技术、续驶里程、“三电”的连接关系，并对比燃油车分析电动汽车节能环保的原因等。这种案例引导式教学方法，使课程内容更加生动易懂，学生更容易理解课程内容，同时拓宽了学生的知识面。

3）互动式教学。课内讨论和课外答疑相结合，强调教学的互动性。比如，电动汽车发展过程中，社会上有支持也有反对的声音。可以让学生课下收集相关资料，课上组织讨论会，让学生根据收集的资料以及学过的知识谈谈自己对于电动汽车发展的看法。在此过程中，学生能够被充分表达观点，能够了解电动汽车发展的最新资讯，对电动汽车的认识更加深刻。

4.4 考核方法改革

以考促学，以考促教。为了更全面、更科学地对学生作出评价和指导，同时为了检验教学效果，查验教学目标和教学内容达成度，为后续教学改革做铺垫，采用过程性评价方式，合理分配考核比例。考核环节包括平时成绩和期末考试成绩，为了让学生在平时能够更好地学习，加重平时成绩比重。总评成绩以百分计，满分 100分，按平时成绩占50%的比例，由考勤（10%）、作业（60%）、实验报告（20%）、课堂表现（10%）组成，期末考试成绩占50%的比例分配。

作业包括平时作业（50%）和小论文（50%）。平时作业围绕各章教学重点内容，布置一定数量的课后作业，针对学生作业中的问题有针对地答疑，主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度。同时要求撰写一篇与电动汽车技术相关的小论文，内容可以为电动汽车相关的政策、法规、标准，电动汽车技术发展现状，电动汽车发展趋势及前景等，要求正文字数不少于 3 000字，主要考查学生对目前电动汽车技术的发展现状、发展趋势等的认识和了解。实验成绩主要考核学生在实验探究及操作方面的表现，以及实验报告的完成情况。课堂表现主要对学生上课态度，回答问题的积极性做出评价。为了有效避免期末突击死记硬背的情况，进一步提升考核质量，期末考试试题中适当增加实际应用和开放性的题目，从而能够全方位评价学生对于这门课程的掌握情况。

根据上述方案，生成学生本门课程学习的最终评价公式：

5 教学改革效果评价

文中的一系列改革方法和措施已在我校车辆工程专业2019级本科生的电动汽车原理及构造课程教学中实行。车辆专业共有两个教学班，期末考试卷面成绩分布分别如图1、图2所示。可以看到大部分学生卷面成绩集中在80分左右，卷面成绩一定程度上反映了学生的学习效果，表明大部分学生基本理解和掌握了电动汽车原理及构造课程相关的理论知识。

图1 车辆1901、1902班学生期末成绩分布

图2 车辆1903、1904班学生期末成绩分布

根据式（1），计算学生的最终考核成绩，车辆1901、1902班共80人，90分以上3人，80～89分49人。车辆1903、1904班共74人，90分以上6人，80～89分51人。通过本课程的学习，学生对电动汽车发展现状、基本结构和运行原理有了更深刻的认识。

6 结论

本文针对电动汽车原理及构造课程在教学过程中存在的普遍性问题，从课程目标、教学内容、教学方式、考核方法等方面展开探索，对传统教学方法进行优化，为后续课程建设提供实践经验和理论支撑。随着电动汽车行业的发展，目前的电动汽车课程教学改革是必然趋势。深化电动汽车课程改革，不仅能够推动教学质量和效果的提高，也为企业和国家培养综合素质能力高、创新创造能力强的新能源汽车人才。今后将进一步强化实践教学环节，促进多学科交叉和融合，不断对课程教学进行改革和创新。