高水平大学面向汽车“新四化”人才培养的专业课程建设

摘 要：面向我国汽车行业“新四化”高水平人才匮乏困境，以吉林大学《新能源汽车设计与控制》专业课程为例，探讨高水平大学新能源汽车专业课程教学现状及问题，融合作者及教学团队多年教学实践和经验，提出针对课程授课体系、教材选用和教学手段的创新性建设方案，以期为高水平大学在车辆工程学科建设方面做强、做优低碳学科体系，加强节能与新能源学科人才培养力度，更加精准地培养新能源领域急需人才和高端创新人才提供新思路。

关键词：新能源汽车 新四化 精品教材 教学改革 课程建设

1 绪论

在百年一遇的产业变革中，以电动化、网联化、智能化、共享化为标志的“汽车新四化”，为汽车行业带来了翻天覆地的变化，而“新四化”高水平汽车人才匮乏是制约我国现下汽车产业自主创新及自主试验能力提升[1]，实现汽车研发、生产全流程国外技术掣肘突破的重要因素。因此，在这一进程中，全国范围内已开设汽车专业的高、职院校，尤其是高水平双一流高校，作为汽车专业人才培养的摇篮，在保证我国汽车产业“新四化”进程健康、稳定推进过程中，对专业课程实施面向汽车“新四化”人才培养地、卓有成效地建设成为首要前提。汽车专业人才培养模式主动变革与知识体系自我升级重构，实现全面深化教育教学改革势在必行。

吉林大学作为国家“双一流”“211工程”“985工程”重点建设高校，其车辆工程专业是国内汽车领域最早的国家级重点学科，依托汽车底盘集成与仿生国家重点实验室而具备国家特色的专业背景，因此当充分利用自己学术背景、学科优势，站在服务汽车“新四化”进程高度，进一步凝练学科方向，优化学科布局，形成低碳优势学科[2]。其中，促进节能与环保的“电动化”是汽车工业可持续发展战略研究的重要组成部分，培养具备节能与新能源汽车设计与控制技术的专业型高端技术人才日益成为国内汽车工程专业的重要发展目标。为此，笔者结合团队多年教学及研究积累，早在2008年便组织开设《混合动力汽车设计与控制》（2023年调整为《新能源汽车设计与控制》）课程，其作为吉林大学车辆工程专业硕士研究生必修课程，多年来已为我国汽车行业输入源源不断的行业急需人才及高端技术人才。然而，随着我国汽车产业“新四化”进程步伐日益加快，现有课程体系难以满足汽车行业自主创新对于新工科应用型人才的激增需求[3]，已有新能源汽车有关课程应当主动变革现有人才培养模式，重构现有课程知识体系，充分保障向当下汽车行业输入人才的质量。基于以上背景，笔者积极参与推进吉林大学车辆工程专业教学体系改革，探索在高校“新工科”“汽车电动化”“智能化”“软件定义汽车”时代背景下，构建“汽车电动化教研平台”体系，致力服务吉林大学汽车工程学院实现节能与新能源汽车行业急需人才和高端创新人才的精准培养，为“汽车电动化”发展做出更大社会贡献。

本文以吉林大学《新能源汽车设计与控制》课程为例对汽车专业课程知识体系及人才培养模式的变革方式和实践效果进行讨论，可为高水平大学面向汽车“新四化”人才培养的专业课程建设提供新的思路。

2 课程教学现状

2.1 课程简述

节能与新能源技术是汽车行业的研究热点，《新能源汽车设计与控制》课程以新能源汽车系统构型、节能机理、系统关键部件控制、整车参数匹配与设计、控制策略和实验方法等基础理论及关键技术教学为基础，拓展以实际新能源汽车项目工程解决方案以及新能源汽车发展前沿技术，由浅入深地、系统地为研究生讲解新能源汽车设计与控制关键技术，旨在使车辆工程专业研究生能够掌握新能源汽车动力系统关键技术发展方向、设计与控制理论知识、实验测试流程，以适应汽车产业“电动化”和节能、环保的发展需求。

2.2 教学现状及存在问题

面向汽车“新四化”人才培养目标，笔者及教学团队长期对《新能源汽车设计与控制》专业课程知识体系及人才培养模式进行探索变革，已对课程体系、实践教学、教学手段及考核方式等实施系列化改革与建设。针对新能源汽车专业课程学科交叉性强、实践平台欠缺、教学手段单一、考核方式片面等实际教学问题，笔者结合多年教学实践和经验已提出系列化改革方案[4]，并在研究生课程讲授与人才培养过程中进行了实践。

基于已有新能源汽车课程教学改革与探索实际经验，近两年笔者在面向“新四化”人才培养目标对《新能源汽车设计与控制》课程进行进一步建设和探索的过程中，发现现有新能源汽车有关课程体系与人才培养方式仍旧存在如下问题：

2.2.1 教材选用困难，既有书籍陈旧

涉及新能源汽车的外文专业教材在行业技术路线和技术发展水平上与我国当前行业现状多有不符，同时行业技术水平发展迅速而外文专业教材内容更新难度大，且价格昂贵；国内各高校大多采取自编讲义教学为主、专业书籍参考为辅的授课方式，相关技术和产品在各国政策和市场需求的推动下发展迅速，课程内容推陈出新，专业书籍无法及时更新专业知识内容；此外，多学科交叉特性导致单一的现有专业书籍无法精准涵盖课程要求的教学内容，特别地伴随汽车产品功能不断增多，汽车功能也逐渐朝着集成化、域控制、中央控制方向发展，这就不得不要求新能源汽车专业教材编者具有更广的学科知识和专业涉猎，以上均为高校新能源汽车设计与控制相关课程专业教材的选用带来不小难度。教学团队以多年教学实践为基础，结合在新能源汽车设计和控制领域长期研究成果，于2017年首次出版专业书籍《新能源汽车关键技术》[5]，并作为吉林大学车辆工程专业硕士研究生《新能源汽车设计与控制》课程教材使用，在一定程度上解决了教材选用困难问题。然而，随着新能源汽车相关技术的迅速发展，原教材部分内容相较于当前行业技术水平仍然存在滞后，个别专有定义因国家政策及行业风向变化而有所调整，同时伴随笔者及教学团队近年来科学研究和实际工程经验积累，新能源汽车关键技术的广度和深度应有较大拓展。

2.2.2 学生缺乏学习兴趣，课程教学质量有待提升

新能源汽车方向相关课程是一类专业性强且涉及学科种类繁多的课程，知识体系结构较传统车辆工程课程更为复杂，因此其专业知识讲授过程难免枯燥乏味，加之现今专业必修课程仍多为大班式教学，多数课时沿用传统的面授式教学方式，课堂普遍存在学生注意力不够集中、缺乏专注度，专业知识接收不过脑，重点、难点理解效率低下等问题，此外，现有研究生专业课程教育教学方式还存在学生课堂、课后难以与授课教师获取或保持有效沟通和交流，专业课程知识缺少当堂答疑、课后补缺等现象，因此优化新能源汽车相关课程教学手段及方法，提升学生课堂兴趣，是提升课程教学、教育质量的关键。

2.2.3 课程实践平台欠缺，实践环节内容较单一

相较于传统车辆工程专业学生培养体系，新能源汽车方向相关课程理论涉及更多学科专业知识，传统车辆工程专业出身的研究生对于新的学科理论知识接受较为缓慢，过去以课堂讲授为主、以课堂演示及课后讨论为辅的混合教学模式在满足新工科应用型人才培养需求上显得力不从心，而当前课程提供的新能源汽车设计与控制实践环节内容仍较单一，且受实践设备数量限制，无法满足课程所有同学均能独立且完整地进行课程操作和实践，因此向新能源汽车专业课程研究生提供更加丰富、更加完备的课程实践平台具有重要意义。

3 课程建设内容

3.1 顶层优化设计课程授课体系

面对《新能源汽车设计与控制》课程多学科交叉特性及复杂知识结构，笔者及教学团队持续优化学科授课体系。首先，有机结合思想政治教育于专业知识讲授，引导学生正确树立科学精神；其次，在实际教学中采用“拟定+反馈”的方式实现课程知识、能力构成以及授课讲述、自修内容比例的动态调整；最后，通过顶层设计对教学团队人才梯队进行建设，实现多学科背景、多工程属性教师联合授课教学方式。

3.1.1 专业知识、思想道德有机结合

为坚持用新时代中国特色社会主义思想铸魂育人，贯彻党的教育方针落实立德树人根本任务[6]，认真践行“思想引领、知识传授、综合素质塑造”的育人理念，《新能源汽车设计与控制》专业课程授课教师首当其冲地应努力加强自身道德修养和业务能力，并将着力培养社会主义的合格建设者和可靠接班人作为课程教育与教学的前提，积极响应党中央关于教师参与思政工作的号召，坚持立德树人，寓思想政治教育及核心价值观于专业知识传授之中，通过知识和技能的传授，启发学生自觉认同，在课堂讲授中以言传身教的形式培养研究生为中国民族汽车工业努力奋斗的家国情怀，引导高素质人才将报国之志化为奋斗之行。

3.1.2 课程知识体系动态调整

研究生教学注重培养学生的创新能力及解决问题的能力，《新能源汽车设计与控制》课程内容以能力构成为主、知识构成为辅，知识构成以新能源汽车基础技术及前沿知识为主，主要通过课堂传授的形式进行教学，能力构成则侧重培养学生运用新能源汽车相关技术知识解决工程实际问题的能力，主要通过课程仿真测试演示和实践教学等环节进行培养，其中知识构成与能力构成的比例根据课程实际教学效果反馈最终拟定为4：6。此外，为加强学生学习的主观能动性，应适当降低授课教师讲述内容的比例，增加学生自修内容比例，自修内容通过文献查阅、互动讨论、专题汇报等方式巩固和强化学习效果，培养学生自我学习能力和创新意识。本课程讲述部分以精讲新能源汽车设计与控制、实际新能源汽车项目工程解决方案及发展前沿技术为主，自修部分则由授课教师拟定开放性专题，由学生独立完成专题汇报，其中讲述内容与自修内容比例根据课程实际教学效果反馈最终拟定为5：5。

3.1.3 团队人才梯队顶层设计

面对《新能源汽车设计与控制》课程多学科交叉特性，教学团队通过顶层设计积极加强人才梯队建设，合理设计年龄梯度，并持续开展“鼎新学者”及“唐敖庆教授”计划，在实现多学科背景、多工程属性教师联合授课教学方式的同时，吸纳更多优秀教学人才，为教学团队注入源源不断青春活力。例如，教学团队通过对专业课程建设持续调研，特新增年轻骨干教师王鹏宇教授，以加强课程对于新能源汽车拓展关键技术内容教学，同时负责对应课程内容的开发与授课，以充分保障《新能源汽车设计与控制》课程专业性及授课质量。不仅如此，专业课程负责教师及骨干教师长期开展校企合作，均具有丰富的科研实践经历、经验，为打造集理论教学、工程应用于一体的专业课程教学新模式奠定了坚实基础，形成鲜明特色。与此同时，《新能源汽车设计与控制》课程教学团队与清华大学院士团队联合培养博士后，多名优秀教师先后申请“唐敖庆教授”“鼎新学者”等人才计划；教学团队与美国、澳大利亚等从事节能与新能源汽车研究的国际知名教授团队长期保持学术交流与合作，与海外学者形成了稳定的教学、科研合作关系，可助力团队培养出具有国际视野的复合型、交叉型青年教师人才。除此之外，专业课程实行课程负责人制度，在日常教学中强化教学环节的质量管理与控制，形成了一套完善的教学管理体制。

3.2 一体化建设精品教材与特色课程

针对吉林大学车辆工程硕士研究生《新能源汽车设计与控制》课程教材选用困难，既有专业书籍知识陈旧等问题，教学团队结合多年教学实践基础，率先实现教材自编，同时为保障课程选用教材的强针对性，团队以国际形势与国家政策及前沿科学为导向，修订教学大纲，并对《新能源汽车设计与控制》课程教材《新能源汽车关键技术》实施再版修订工程，同步打造高水平精品教材与低碳优势课程一体化建设，实现特色课程与精品教材良性互促协同建设能力。

2023年笔者作为教学团队负责人出版专业书籍《新能源汽车关键技术（第二版）》[7]，同年该专著作为车辆工程硕士研究生《新能源汽车设计与控制》课程教材使用，配套实时更新的自编讲义，并制作与之相匹配的PPT课件和电子教案，便于学生能够在深入理解新能源汽车基础概念与原理的同时，可以快速、准确、系统地掌握新能源汽车领域的主流趋势和最新技术。第二版教材在内容叙述上由浅入深，既介绍新能源汽车领域的基本理论和基础知识，又针对该领域内的关键技术作较为深入的探讨，同时拓展新能源汽车领域的主流趋势及最前沿科学技术，包括系列国家政策、企业规划、市场规模及行业和产品动态等，内容更加丰富、全面，记叙更加详实、实用。为进一步打造《新能源汽车设计与控制》精品教材，在对教材的改编过程充分结合了课程特色：第二版教材延续上一版注重基础、详细讲解特点，进一步明确了新能源汽车的属性和定义，力求在继承上一版强基础性和科普性的同时，能够让读者系统且辩证地认识新能源汽车技术及其发展水平；新增新能源汽车热管理技术关键章节，对新能源汽车热管理系统设计与建模方法、热管理系统控制策略等方面进行了介绍，其中重点介绍了计及热特性的整车能量管理控制方法；新增燃料电池汽车参数匹配与能量管理技术关键章节，详细介绍了全功率燃料电池汽车的参数匹配、能耗分析及优化、能量管理策略三方面关键技术；此外，第二版教材进一步将新能源汽车设计与控制一线科研工程实际融入理论知识介绍，大量采用笔者及教学团队日常教学和科研成果中的实例，并针对典型案例进行深入分析和详细阐述，对新能源汽车关键技术的实际工程应用进行了充分解读，研究生即使通过课后自学也能快速掌握新能源汽车有关关键技术，也满足部分研究生对课堂讲授内容在课后进行查漏补缺的实际需求，具有更加广泛的适应性和受众群体。充分融合低碳优势课程特色的高水平精品教材适时再版，在一定程度上加快了吉林大学汽车工程学院乃至整个汽车行业兼具新能源汽车理论、实践与创新能力的专业型高端技术人才的培养进程。

3.3 打造“线下课堂+线上视频+开发实现”教学共同体

根据吉林大学车辆工程硕士研究生《新能源汽车设计与控制》课程教学内容特点，现采用教学方法包括：（1）传统面授式教学；（2）案例式教学；（3）理论与实践相结合教学[8]。然而，随着我国教育步入“后疫情时代”，疫情期间宝贵的网络教学经历，成为高校在校园教学中探索更丰富教学模式的有益基础。线上、线下混合模式是解决高校专业课程教学内容多而学时少、教师讲得多学生参与少等问题的有力举措，也是高等教育课程教学现代化发展的大趋势[9]。作为一门行业蓬勃发展及大规模产业化的学科专业课程，理应提倡寓教于“研”，践行理论与实践相结合的教学模式，构建“教学-实践”教学平台，实施教学应用示范。为此，笔者提出打造新能源汽车专业课程“线下课堂+线上视频+开发实现”教学共同体，落实立德树人根本任务，达成面向“新四化”人才培养的教育目标。

3.3.1 “线下课堂+线上视频”共同体

打造新能源汽车专业课程“线下课堂+线上视频”共同体将两者有机融合，首先教学团队提前录制覆盖课程大纲规定的课程内容教学视频，并上传电子教案，随后，研究生可充分利用“线上”的前导性学习，为课堂教学铺设共鸣的认知与理论基础，形成前导式“共同体”；在“线下”教学中推进参与式学习，注重专业知识应用场景创设、紧扣学生认知冲突，引导学生深入探究科学问题，进而可吸引学生全程、全方位参与专业课程教学，形成参与式“共同体”；此外，还应大力倡导反思性学习，线下课堂每章授课内容教学结束，一方面学生可根据个人情况选择线上视频查漏补缺，另一方面授课教师也可引入课堂反馈机制，通过课堂评价及意见收集方式获取学生对于课堂的直观反馈，进而打破师生天然交流壁垒，提升学生与老师交流频次和时长，在学生与授课教师独立、交互反思机制下实现“线下-线上-线下”有机融合，形成反思式“共同体”。

3.3.2 “融合教学+开发实现”共同体

为积极响应党中央关于“深化实践育人是全面深化高等教育综合改革的重要任务”的方针，笔者提出打造新能源汽车专业课程“融合教学+开发实现”共同体，面向专业课程教学及研究生教育全过程，笔者致力倡导“融研于教”“融学于践”，一方面谆谆教诲引导研究生树立解决科研及工程问题的信心，同时鼓励研究生参与各类创新、创业项目及学科竞赛，另一方面言传身教有意识地培养研究生实事求是的科学态度和严谨踏实科研能力，并在教学过程中积极组织学生开展研讨互动，关注创新素质、思维能力，付诸研讨、动手实践。专业课程“融合教学+开发实现”共同体主要依托教学团队已有的独立完善的新能源汽车联合仿真控制实验平台，以及创新组建的校级新能源汽车电控创新创业实践示范基地，以新能源汽车“V”流程开发技术实践为牵引，实现研究生实践项目类型个性化定制，包括基于DSPACE Midsize Simulator模拟器及快速控制原型设备华海U2、S1等，应用与实践新能源汽车数字仿真教学平台及硬件在环（Hardware In the Loop， HIL）教学平台，完成对于新能源汽车VCU控制策略半实物仿真的实现，及依托现有直/交流电机台架对直/交流电机进行控制，及依托车用动力电池对电池性能进行测试和试验等。此外，基于与郑州宇通集团有限公司、中国第一汽车集团有限公司、中国汽车技术研究中心（天津）、华为技术有限公司、东风汽车集团有限公司等行业十余家骨干企业长期、良好的合作关系，同时结合吉林省汽车产业先发优势，课程教学团队积极倡导并推行“产-学-研”合作理念及方案，引导研究生秉持“问题来源于实践，在实践中解决问题”的科学研究宗旨，促成课程研究生与行业骨干企业面对面交流，并为研究生搭建实际新能源汽车及零部件研发、生产过程实地参观教学和实际参与实践合作平台，以“理论联系实际”方式巩固专业课程教学知识，激发学生从实践中主动思考其底层数学逻辑及其蕴含科学问题。

4 实践推广

本文以吉林大学《新能源汽车设计与控制》专业课程教学存在的问题为基础，面向汽车“新四化”人才培养目标，对高水平大学专业课程授课体系、教材选用、教学手段等进行了改革建设。经近年教学团队持续改革实践，总结建设成效如下。

4.1 课程教学目标明确，教学效果优异

教学团队结合课程特点与教学风格，对于教学共同体进行创新性打造，有效提高了学生课堂积极性和专注度，增加了学生主动与授课教师交流的频次及人数；《新能源汽车设计与控制》课程作为研究生自选专业必修课程，选报课程人数连年增长，学生课堂缺勤率连续降低；学生对于实践课程兴趣尤为浓厚，学生整体动手及实践能力显著提升；该门课程的学生平均成绩较以往学年有显著提升，课程达标度均为优良，且2022—2023年度该门课程受学生网上评教反馈非常满意度超过98%，领先学院众多专业课程评价结果；笔者自对《新能源汽车设计与控制》专业课程进行改革和建设开始，持续取得显著教学成效，受学院和学校多次表彰为“三育人”工作先进个人及教学工作先进个人，并荣获吉林大学“课堂教学质量优秀奖”。

4.2 精品教材屡获殊荣，社会效益及影响力显著

《新能源汽车关键技术》教材的使用实现了课程从讲义教学全面转换为教材教学，学生自主学习及主动学习的积极性得到提高，课程知识体系也更加系统、完备，有利于学生更好地理解新能源汽车复杂的系统构型、设计与控制方法、仿真和测试技术。多年来，该教材已在全国范围内广泛使用，第一版教材自2017年1月出版，便作为吉林大学车辆工程本科生专业选修课程《电动汽车概论》教材，及车辆工程硕士研究生专业必修课程《新能源汽车设计与控制》教材，截至2023年6月，该教材已为《电动汽车概论》课程359位学生共服务180学时，为《新能源汽车设计与控制》课程357位学生共服务390学时；该教材已连续印刷7次，累计发行12800册，累计销售超过10000册，被哈尔滨工业大学、北京化工大学、新疆大学等国家重点大学，武汉工程大学、重庆理工大学等全国20余所高职院校作为专业课程教材采购共1029册，被全国图书馆采购总数达1526册，已服务汽车行业成百上千新能源领域急需人才的培养过程，助力具备鲜明学科特色的低碳优势汽车专业课程建设，为培养兼具新能源汽车理论、实践与创新能力的专业型高端技术人才提供了系统的理论支撑，在汽车行业中取得了较为显著的社会效益及社会影响力。该教材于2018年荣获“中国石油和化学工业优秀出版物奖·图书奖一等奖”，同时笔者作为该教材主编于2023年荣获“化学工业出版社70周年优秀作者”称号。

5 结语

本文以吉林大学《新能源汽车设计与控制》研究生专业必修课程为例，探讨了面向汽车“新四化”人才培养目标，高水平大学现有新能源汽车有关专业课程教学、教育现状及所存在问题，融合吉林大学新能源汽车专业课程低碳优势学科特色，及教学团队多年教学实践和经验，提出针对课程授课体系、教材选用和教学手段的创新性建设方案，以期为高水平大学在车辆工程学科建设方面做强、做优低碳学科体系，加强节能与新能源学科人才培养力度，更加精准地培养新能源领域急需人才和高端创新人才提供新思路。

基金项目：国家自然科学基金面上项目“多系统耦合混合动力商用车节能与动态品质均衡控制”（52272394）；吉林大学2022年研究生精品课程建设项目“新能源汽车设计与控制”（2022年立项）。

参考文献：

[1]陈刚，王良模，王陶，等.一流课程汽车电器与电子学建设研究与实践[J].高教学刊，2021，7（20）：35-38.

[2]董鲁皖龙.中国高校打响绿色攻坚战[N].中国教育报，2021-04-13（4）.

[3]张春花，李淼林.电动汽车控制技术课程教学改革与探索[J].教育现代化，2021，8（21）：75-78.

[4]曾小华，黄钰峰.高水平大学混合动力汽车课程改革与探索[J].时代汽车，2022（18）：52-55+108.

[5]王庆年，曾小华.新能源汽车关键技术[M].北京：化学工业出版社，2017.

[6]廖天宇.大学生中国特色社会主义道路自信现状及其教育对策研究[D].桂林：广西师范大学，2022.

[7]曾小华，王庆年著.新能源汽车关键技术第2版[M].北京：化学工业出版社，2023.

[8]曾小华，姜效望.突发公共卫生事件背景下电动汽车概论课程教学改革与探索[J].科教文汇，2022（04）：67-69.

[9]付秀荣，徐永军.混合模式的思政课“教—学共同体”打造研究——以高校“形势与政策”课为例[J].吉林教育，2022（08）：34-36.