新能源汽车课程教学新举措及展望

陆信光 谢静怡

【摘要】本文分析目前新能源汽车发展的现状和趋势，结合该领域前沿发展情况提出借助虚拟现实技术开展教学、进行小型实验室教学、结合多方面优化教材内容等策略，并展望新能源汽车课程教学改革方向。

【关键词】新能源汽车 课程教学改革 虚拟现实技术 小型实验室教学

【中图分类号】G64 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2023）06-0144-04

由于全球大规模采取减少二氧化碳排放、保护环境等行动，未来的研究和工业发展将紧密围绕新能源这一概念进行，这加速了新能源汽车的发展。而随着锂离子电池技术不断取得突破，新能源汽车已成为可持续出行的重要选择之一。新能源汽车正成为国内外产业新一轮的增长点，围绕其开展的研究正飞速增加，因此也顺势成为国内外职业院校内课程学习的一大内容，甚至成为相关专业学生的必修课程。为了使得新能源汽车课程教学与时俱进，提升学生对新能源汽车的学习兴趣和教师的教学效率，改革探索新能源汽车的课程教学势在必行。

一、现阶段新能源汽车相关课程情况

随着汽车工业的快速发展，日益扩大的汽车工业与日益稀缺的石油资源之间的矛盾日益突出，成为目前制约全球可持续发展的重要问题。此外，随着机动车载客需求的快速增长、传统燃料汽车工业的发展要求、越来越突出的环境污染问题三者之间的矛盾日益加剧，亟需出现“破局者”。开发新能源汽车是一条兼顾经济社会发展和生态环境优化要求的必由之路。

随着国家政策的支持和新能源汽车技术、市场的发展，国家对企业科研的投入也在不断增加，相关技术迭代很快。目前高校以及职业院校内开设的新能源汽车课程内容往往难以做到及时更新，落后于发展迅速的新能源汽车领域。而现有的新能源汽车相关教案、教材等大多为新能源相关领域、汽车相关领域的范式講解，许多教学工作仍处于探索阶段，目前暂没有可不经修改即供新能源汽车专业课程直接使用的教学材料。并且，新能源汽车课程涉及的学科众多，且发展迅速，如何从这一特点中找到解决的办法是现在新能源汽车课程教学需要面对的一个重要命题。

同时，在课程中融入前沿知识的难度较大，新能源车的“风口”瞬息万变，如何把握新能源汽车的发展趋势，是一件极富挑战的前瞻性工作。而在当前技术条件下实现新能源汽车的全面发展，还需要突破许多技术瓶颈。如目前新能源汽车主要采用的储能技术是电化学储能技术，其中以锂离子电池的性能最好，而锂离子电池的价格和高功率锂离子电池的安全性是制约其发展推广的主要因素。近年来，电池的性能特别是其安全性得到了提高，使其逐渐在纯电动汽车和混合动力汽车之中被广泛应用。目前，新能源汽车职业教育中有很多涉及多种理论知识综合运用的内容，如电池、电机电子控制原理等，但由于内容比较抽象，系统的教学模式比较复杂，如果只在教学中以纯粹的理论讲授方式教学，那么学生势必难于理解并内化。此外，新能源汽车技术还可与其他领域前沿技术相结合，例如人工智能、人机交互等，从而取得更新的发展成就。

可以说，新能源技术的应用将会对汽车工业的发展产生巨大的影响。而目前各大高校以及职业院校开设的相关课程尚难以契合当下的新能源汽车发展趋势和要求，作为一门交叉学科课程，其发展亟需不断吸收内化各个前沿学科知识，形成其自身特有的课程内核。

二、新型课程教学措施

针对目前新能源汽车的发展状况以及课程改革要求，高职院校更需要找到丰富和贴近时代的新能源汽车课程教学改革手段，以提升教学水平、课堂效率与教学质量。笔者结合广西理工职业技术学院（以下简称“学院”）的教学改革实践，提出以下策略，主要聚焦建立控制系统实验室、丰富讲座场次、提高教学人员技能水平、建立学习平台、网格集成组件和工具的实验室实验工具等方面，以期抛砖引玉，为教授新能源汽车相关课程提供一些有益的参考。

（一）借助虚拟现实技术开展教学

新能源汽车虚拟现实（VR）教学是将虚拟现实技术与新能源汽车培训操作结合，基于图形成像、传感技术搭建新能源汽车教学虚拟现实场景，实现应用技术服务于新能源汽车专业知识的教学方式。目前，国内外已经积累了较为成熟的应用经验，可实现用户在虚拟场景中的沉浸式交互。此外，该虚拟现实教学的物理模拟交互性质逼真，在该系统中用户与虚拟世界之间的自然交互可通过特殊的输入和输出设备识别，并实时生成真实反馈，让学生更直观生动地了解该领域的前沿发展。如虚拟现实技术模拟真实汽车的结构和原理，聚焦汽车的各个部件，并在此基础上，借助VR技术360°显示汽车的各个部件。

虚拟现实技术可以针对不同车型进行定制虚拟还原，使学生能够在课堂中体验到真实的工作环境。虚拟现实技术为学习者提供了一个新的学习环境，构建了一个在沉浸感、交互性和想象力等方面优于传统的教学环境。这种探索性学习模拟训练有助于激发学生的创造性思维，使学习者能够在特定情境下通过积极探索获得知识，从而提高学生的学习兴趣和自主性。借助虚拟现实技术还可以展示一些不适合直接观察的复杂、抽象、自然的过程和现象，全面、多角度地展示教学内容，大多数课程可以在虚拟实验室中进行，大多数技能可以在虚拟培训车间中进行培训，从而无需购买昂贵的实验器材和设备。

教师借助虚拟现实技术开展专业教学后，能提升学生对新能源车辆的组装以及零部件的拆卸等方面的了解，同时提升使用现代车辆测试设备的熟练度。学生在学习的过程中还能掌握新能源汽车行业信息与数据的分析技能，这对其形象了解新能源车辆的关键技术、新能源车互联开发与运用技术、汽车电器与电子功控系统检测技术以及各类品牌的新能源汽车部件的拆卸与安装以及检测技术等大有裨益。再者，当学生在教师提供的虚拟现实技术学习环境中学习，还能更加生动而本质地抓住其内部故障的识别与检测要点，可令学生“知其然更知其所以然”。

基于新能源汽车内容的复杂性和专业性，使用虚拟现实技术教学时，教学方式也进行了相应变化，主要以启发式教学为主开展教学。启发式教学是教师根据教学需要以及学生学习规律，运用必要的教学引导手段，启发学生主动进行思考的教学模式，该模式可以有效调动学生学习的主动性，有利于培养学生的自主学习能力。例如，在新能源汽车动力电池系统的授课中，教师讲解完动力电池系统的组成后，利用启发式教学法提出以下问题：如何保证动力电池系统的稳定性？影响动力电池系统的主要因素有哪些？动力电池系统集成技术比动力电池的单体技术的优势都有哪些？通过讨论，激发学习兴趣，提高课堂学习效率。还可灵活运用案例教学法进行教学。案例教学的优势就是将实际问题直观地展示给学生，让学生从案例中了解如何运用理论知识来解决实际问题，因此，教师可以利用互联网的便利性，收集并整理一些经典的新能源汽车案例辅助教学，提升学生的实践应用能力。

（二）开展小型实验室教学

受完备的实验室建设设备购置成本高昂等因素的制约，演示能源集成的概念在当前的教育背景下未能得到全面实现。许多工程学校高质量的教学因此受限。因此学院提出采用建设小型实验室的策略。

小型实验室不同于现有的工程课程实验室，其主要起提供场所供参观的作用，以提高学生的学习兴趣。另外，小型实验室的建设充分考虑学校的教育经费和教育场所的限制，可不必过分追求新能源汽车元件的齐全性，故能在完成基本教学的前提下尽量满足学生对新能源汽车了解学习的需求，这对学生掌握新能源汽车的构造来说具有十分重要的意义。此外，使用小型实验室能够帮助学生更加自主、灵活地对感兴趣的课题进行研究，这对增进学生自主学习积极性有非常大的帮助。

目前，学院结合互联网技术的移动智能终端技术，在教学场所内部放置了部分可以根据输入指令达成相应AI模式的智能终端。这一设备的主要功能为：根据用户的输入指令，利用人工智能技术将这一指令形成可视化的场景或模型展示在终端窗口上。例如，当学生利用该终端设备输入汽车充电桩外形优化（尺寸缩小），并且根据需求输入对应参数，最终小型化的充电桩模型就会展示在终端显示屏上供师生参考。

学院于小型实验室内购入必要的新能源汽车部件（未来若有条件考虑购入新能源汽车整车），在教学期间供学生参观、拆卸、安装，使其更加深入地理解新能源汽车各个部分的构成，尤其有利于新能源汽车电子技术的教学。因电子技术在汽车中的应用越来越广泛，汽车已成为机电一体化产品，在一些豪华汽车中使用的单片机的数量约为50台。发挥小型实验室灵活而低成本的教学模式，有利于让学生在掌握单片机等电子技术的同时较大节约教学时间与成本，有利于满足新能源汽车教学开展需要。

（三）结合多方面优化教材内容

随着汽车联网技术与新能源汽车的结合越来越紧密，在车辆、桩、网络的互联互通方向上都出现了主要的结合点。另外，具有远程监控管理、故障管理和App应用等诸多功能的智能充电桩系统也是未来发展的趋势。在未来的发展中，新能源和智能网络车辆将有更加多样、多层面上的结合，如“汽车+物聯网”、人工智能、云计算大数据、智能制造等方面相结合的研究。因此，现有的新能源汽车课程为符合发展趋势，应紧跟科研方向优化教材内容，在教学过程中体现政府、产业、教育和研究紧密结合的特征，加强创新动力，实现汽车产业的转型升级，帮助新能源汽车行业实现新一轮的升级。

目前学院使用的教材已经参考上述发展趋势进行相应选择与调整，但是如何在新一轮的发展要求中结合尖端发展方向动态更新教材，也成为目前新能源汽车课程教学改革研究的重点。该课程相对其他专业课程来说内容比较新颖，可供参考的书籍资料等也不甚丰富，因此学院提出对现有新能源汽车涉及的教材内容进行改革。在针对新能源汽车课程教材内容改革上，致力于开发各个学科交叉的核心内容，并且挖掘出新能源汽车课程包含的重点理论知识。学院结合自身发展的特色，编撰新能源汽车教学教材内容。在学院的大方针政策下，教学团队主要实践了以下策略。

第一，教学团队对新能源汽车涉及的各个学科进行了汇总分类，主要根据新能源汽车的研发链、制造链、销售链等不同阶段对涉及学科进行归类，将新版教材目录按照学科进行目录编排，主要分为以下几个板块：机械制造单元、计算机应用单元、能源与发展单元、车辆工程单元、装备与自动化单元等。教学时根据设置的教学内容，分板块教授学科知识，针对其与新能源汽车的结合点，让学生以交叉学科的视角对新能源汽车有一个全新而全面的认识。第二，教学团队在教材内加入了关于新能源汽车的前沿知识和尖端科技介绍普及内容，主要包括：新能源种类和应用办法的深度挖掘、高性能汽车的优秀研发制造案例、现有新能源汽车行业龙头企业领先的奥秘等。该策略旨在变革学生对汽车行业形成的陈旧观念，帮助他们掌握目前新能源汽车领域前沿发展方向，助力其更进一步了解整个行业的运作情况。

改革后的内容一方面能够以更加切合学生理解的场景来对新能源汽车进行阐述，另一方面也提升了教学人员对新能源汽车的深入理解，利于编写相关的教学材料。需要指出的是，教学团队在前期根据改革要求面向新能源汽车专业学生进行了涵盖知识和兴趣的问卷调查，该调查也在一定程度上帮助教学团队更好地对教材进行编写和改革。

三、新能源汽车课程教学改革展望

新能源汽车课程教学旨在培养新能源汽车领域的专业人才和技能人才，为我国新能源汽车未来的发展奠定基础。本文提出的教学改革措施旨在创新教学内容，使其课程内容由单一的转变为多元的，由单学科的转变为多学科融合的态势。过去，新能源汽车课程内容主要包括发动机、汽车构造、机械、节能技术、新能源技术等学科知识，现在，随着人工智能和机器人技术的大力发展，新能源汽车也需要逐步和新发展要求结合，创造出新的发展路线。针对新能源汽车课程改革后的情况来看，教师教学水平与时俱进，并且能够根据学习需求不断优化教学办法，从而使得新能源汽车课程的教学内容能够不断进步。例如，本文所提出的VR教学手段非常有助于理解与新能源汽车相关的现象（例如充放电），这不仅可以减轻实验室时间的负担，减轻课堂教育的复杂性，而且可能更适合学生讨论该主题中任何特定的现实建模问题。

过去，我国新能源汽车教学主要是为了培养技术性人员，主要内容包括汽车发动机节能新技术、车身节能新技术、新能源汽车新技术等。目前，新能源产业是国内外的朝阳产业，如何推动这一产业的新一轮变革，相关技术人才培养及储备十分重要。本文提出的新能源汽车课程改革就是要顺应这一趋势，最终实现学生相关技术才能的有效增长。

但由于目前现有的研究缺乏明确且普遍适用的教学方法，因此需要在该领域深入研究，尤其需要在促进教学文化发展、校企积极对话、提升产教融合水平方面发力。按照目前的情形来看，该种方式能够有效地梳理出教学内容知识，使隐式教学知识更为突显。

目前，我国新能源汽车的发展仍处于起步阶段，仍有较多问题亟待研究。只有首先在院校内加大课程教学的力度，让教师和学生重视新能源汽车的发展，中国新能源汽车才能真正实现在未来的有效发展和进步。中国汽车工业未来的发展绕不开对新能源汽车技术的研究，这将对未来汽车工业结构的优化产生积极的影响。预计在世界各国发布的法律、法规和政策的指导下，新能源汽车最终将得到大力推广和广泛应用。

综上所述，本文提出的针对新能源汽车专业的教学改革有助于培养学生创造性的思维技能，有助于培养创新型应用型人才，也有助于解决多学科的工程问题，并最终达到提高新能源汽车课程的教学质量和教学效果。

参考文献

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注：本文系2020年广西职业教育教学改革研究项目“产教融合校企‘双元育人的工学结合机制在新能源汽车专业的教学改革与实践研究”（GXGZJG2020B084）的研究成果之一。

作者简介：陆信光（1986 — ），广西玉林人，讲师，本科，研究方向为汽车检测与维修技术；谢静怡（1990— ），广西兴业人，讲师、工程师，本科，研究方向为汽车检测与维修技术。

（责编 罗异丰）