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“双碳”背景下汽车动力系统原理课程改革探索

2024-07-31 78 上传者：管理员

摘要：随着“双碳”背景下新能源汽车的快速发展，国内高校车辆工程专业从培养目标、毕业要求、课程体系、持续改进等方面进行了相应的改革，导致传统课程与新增课程知识体系不连贯、传统课程课时减少但内容增加等问题。文章针对“双碳”背景下车辆工程专业课程改革，以汽车动力系统原理课程为例，从课程内容、考核方式、教学模式、课程思政等方面提出课程改革措施，完善车辆工程专业课程体系，深化学生对专业知识的掌握和应用，培养新时代社会需求的车辆工程专业人才。

关键词：
“双碳”
教学改革
新能源汽车
汽车动力系统
车辆工程
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双碳背景下新能源汽车得到了快速发展[1-2]，使其更加注重于“电动化”“智能化”以及“数字化”，导致以燃油车为依据的课程体系已不能满足新能源汽车产业对人才的需求[3-4]。因此，有必要深化车辆工程专业课程体系建设，提高车辆工程专业人才的时代性、前沿性以及专业性。

面对社会发展和企业的需求，各大高校车辆工程专业对课程体系、培养方案以及毕业要求等做出巨大改变[5-6]。然而，面对突如其来的变化，往往会造成课程内容增多且重叠、课程体系不完备、学生压力倍增等众多问题[7-8]。针对车辆工程专业在改革方面存在的诸多问题，本文基于河北工业大学车辆工程专业改革实施三年来遇到的问题，以汽车动力系统原理课程为基础，提出新能源汽车课程改革举措。

1、车辆工程专业课程改革现状

河北工业大学车辆工程专业自2020级逐渐从传统车辆工程专业培养模式向新能源汽车培养模式转变。通过行业专家、毕业生及社会等多方评价，结合一流专业认证专家指导意见，经过三年探索和改进，车辆工程专业课程改革举措如下：

1. 细化培养方案，实施模块化教学

车辆工程专业2020级培养方案分模块设置，学生可根据需求选择智能网联汽车、新能源汽车以及车辆智能设计与制造等模块课程。经过一年运行实践，结合多方评价结果，进一步对2022级培养方案修订，优化模块为新能源汽车和智能网联汽车。

优化后培养方案更加明确培养目标、呼应毕业要求观测点、强化培养学生解决工程复杂问题能力、强调学生团队协作、国际视野以及工程项目管理能力、突出学生自主学习能力和终身学习能力，能够不断适应科技前沿和新技术发展的需求。

2. 优化课程体系，增设新课程

自2020级开设模块化教学以来，大幅度调整专业课程设置。如在智能网联汽车方向，新增了智能汽车平台技术、智能汽车环境感知、智能汽车定位、智能汽车决策与控制等课程。在新能源汽车方向，新增新能源汽车电池与管理技术、新能源汽车整车控制与匹配等专业必修课。在选修课上，亦根据模块进行改革，新增车联网导论、车辆大数据分析及安全技术、车用燃料电池技术等。同时删掉传统汽车方向课程，如：汽车有限元法、汽车振动与噪声控制、汽车单片机、汽车车身结构与设计以及汽车车身制造工艺学等。新增课程更符合专业定位及社会发展需求，能够培养新时代社会需求人才。

对传统课程在课程内容、课时等方面进行修订，如：车辆试验学试验修订为与新能源汽车、智能网联汽车等相关的试验技术；动力系统原理课程由发动机原理增加电机、电池等新理论，其课程内容更偏向于新能源汽车以及智能网联汽车。

从课程体系整体修订得出：增加选修课程学分，由2018级的3.75%提高至2022级的7.27%；降低集中实践教学环节学分，由20.63%降低至12.5%；增加学生自主学习课程和第二课堂活动学分，提高学生终身学习的能力。

3.对应毕业要求观测点，梳理专业课程设置

根据国际通行工程教育理念，重新梳理课程设置对毕业要求观测点的支撑关系。课程培养目标与毕业要求观测点实现一一对应关系。课程负责人根据培养方案支撑矩阵梳理课程大纲、教学内容以及考核方式。

2、动力系统原理课程改革

2.1课程改革措施及遇到的问题

通过对2020级、2021级和2022级近三年的教学反馈、质量检查及学生就业等多方反馈与评价，存在问题如下：

1.课程内容博而不精

车辆工程专业汽车动力系统原理课程大部分内容由发动机原理转化而来。近年来，由于国家大力推广新能源汽车导致汽车动力多样化，不仅涉及发动机，同时包含电池。动力系统原理课程在内容上除发动机原理外，新增电池、电机以及混合动力技术等理论内容，导致内容较多。除此之外，高校要求精简课时，以致课时量被严重压缩。汽车动力系统原理由64学时减为48学时，再到2021级和2022级的32学时。在有限的学时内，很难将如此大量的内容讲解透彻，更难以补充课外知识。

2021级和2022级问卷调查显示：80%以上的学生反映此课程内容量过多，难以理解理论知识，特别是涉及结构部分，导致学生以应付考试为主，教学质量严重下降。

2. 知识体系联系断层

高校课程体系设置是一个循序渐进的过程，专业课开设必需有基础课支撑。学生每阶段学习的课程均是前阶段知识的拓展和运用，课程之间具有强烈的关联性。培养方案课程体系的调整，应充分了解专业课与基础课之间的关联。

本专业培养方案将汽车动力系统原理设置在大二下学期，在此之前学生所学基础课为理论力学、材料力学、机械工程材料与热加工工艺、互换性与测量技术以及热工基础等课程。而汽车动力系统原理课程开设的前提是需要掌握动力设备结构的组成，此部分相关课程在大三上学期开设。除此之外，涉及电池传热传质，内燃机混合气形成等章节需要掌握流体力学知识，而流体力学开设在大二下学期。以上知识点的断层导致学生难以深层次理解所学要点，更无法将前后所学产生关联，只为学而学。

3.培养方式单一脱产

2022年党的二十大报告提出：“优化配置创新资源”“提升国家创新体系整体效能”“加强企业主导的产学研深度融合”[9]。各大高校均已将产学研合作作为主要抓手，全面结合地方企业，深入产学研合作。本专业已与中国汽车研究中心、中国一拖集团、中信重工机械股份有限公司、东风汽车集团等单位实现产学研合作。然而，据调研结果显示多数产学研合作以校企联合毕业设计为主，对于课程如何实现产学研合作需要进一步深思。

以汽车动力系统原理为例，课程采用理论+试验的授课方式。2020级试验以团队试验平台为依托，基于科研平台展示电机工作特性，2021级新增学生企业参观学习。以上课程试验探索均以简单试验为依托，并未涉及深层次理论，导致学生并未真正接触科研，体会科研魅力。综上，产学研并未真正融入理论课程，科研与教学相互独立，造成学生停留在理论学习的阶段。

2.2 课程改革措施

1.课程内容精简化

为解决课时小、容量大的难题，需要对汽车动力系统原理课程内容进行精简化处理。将已经成熟理论和原理作为课程主要内容进行讲解，如：内燃机燃烧过程、燃料电池工作原理等。涉及结构部分，布置预习作业，学生通过预习提前熟知，提高效率。

电池和电机工作原理将在课堂中进行深度讲解，而两者的结构通过课外自行了解。同时，为紧跟社会发展，将正在发生的新技术、新原理作为课程研讨内容，培养学生研究和创新能力。

2.考核方式多样化

打破以期末考试、试验报告以及平时成绩三模块化考核方式，增添在线预习检测、课堂讨论两个模块。

在线预习检测：紧跟课程调整内容，增大课前预习所占比例。教师可通过雨课堂提前布置课前预习、测试以及互动作业，及时掌握学生预习情况，以便及时调整理论授课。因此，在线检测模块将占据成绩的15%，以增加学生对课前预习的重视程度。

课堂讨论：新技术、新理论放在课堂讨论环节，分小组进行课堂汇报、点评。根据汇报内容给定成绩，此部分内容可提高学生的自我学习能力，预计占成绩的15%。

试验报告：打破以往仅关注试验报告情况，试验成绩将包含试验态度、协作精神、工作态度、试验操作、试验结果分析与处理等五部分，试验成绩预计占成绩的15%。

平时成绩：平时成绩将由学生上课态度、互动表现、作业完成情况等构成，预计占成绩的5%。

期末试卷：试卷将以课堂讲述重点为依据进行闭卷考试，期末成绩占成绩的50%。

3. 科教融合多元化

由于汽车动力系统原理课程理论知识枯燥，为提高学生兴趣，理论授课内容将结合教师科研项目，将理论知识落到实处。如在讲解燃料电池工作原理时，通过结合教师所带项目“燃料电池流道设计”，从科研成果中引入，还可以结合企业经历，以企业案例引入。当然，这就要求教师必须不断地提高自身科学素养，同时将科研成果落地，积极与企业对接。科研与教学相辅相成，多元化教学模式有待进一步探索和提升。

4. 思政融入全程化

习近平总书记在全国高校思想工作会议上强调，要用好课堂教学这个主渠道，实现全员全程全方位育人[10]。新能源汽车“弯道超车”，国家重大重点项目和企业紧迫需求等这些代表中国动力发展的前沿科技和技术，都可以渗入到课堂的每一次教学。实际上通过前三条改革举措，思政元素已深入到教学的每一个角落，让学生在日常学习中掌握中国特色社会主义科学世界发展观，体会中国工匠精神、科研精神，培养学生团队意识，传播积极向上的正能量。

3、结语

本文结合“双碳”背景下新能源汽车发展趋势以及车辆工程专业人才培养体系，经过多年的探索和研究，剖析“双碳”背景下车辆工程专业遇到的新问题，提出传统课程平滑过渡到新能源课程新举措，满足社会和企业对人才的迫切需求。以汽车动力系统原理为例，通过研究课程改革中存在的问题，提出改革举措。首先，在保证学生专业知识体系健全的前提下，进一步精简课程内容，增设在线检测和课堂讨论模块提高学生主动学习和终身学习的能力。其次，建立多样化考核方式，提高理论课堂听课效率，结合科教融合多元化教学手段，提高学生上课积极性。最后，以润物细无声的方式融入思政，达成全方位育人成就。

参考文献:

[1]李冰,刘研华.“双碳”目标下新能源汽车市场发展的促进措施研究[J].现代营销(下旬刊),2023(2):58-60.

[2]任强.“双碳”背景下新能源汽车发展策略探讨[J].汽车测试报告,2023(5):61-63.

[3]张佩,颜伏伍,侯献军,等.新工科背景下新能源汽车专业方向课程体系改革[J].高教学刊,2021,7(33):125-128.

[4]施媚.新能源汽车专业课程体系建立和课程内容研究[J].时代汽车,2021(10):41-42.

[5]胡巍.“1+X”证书制度下新能源汽车技术专业课程体系的构建[J].南方农机,2023,54(6):186-189.

[6]朱成伟,闫静静,汪选要.汽车“新四化”背景下车辆工程新能源汽车方向人才培养模式探讨[J].科教文汇,2023(9):70-72.

[7]陆存豪,沈钰焜,韦兰星,等.新能源汽车背景下车辆专业课程改革[J].汽车实用技术,2023,48(20):164-167.

[8]史立伟,周晓宇.新能源汽车方向研究生培养模式探讨[J].大学教育,2021(9):176-178.

[9]习近平.高举中国特色社会主义伟大旗帜为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗:在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告[J].创造,2022,30(11):6-29.

[10]郑永廷.把高校思想政治工作贯穿教育教学全过程的若干思考:学习习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上的讲话[J].思想理论教育,2017(1):4-9.

基金资助:河北工业大学本科教育教学改革研究与实践项目; 河北省高等教育教学改革研究与实践项目(2021GJJG 045); 河北省研究生教育教学改革研究项目(YJG2023013);