基于虛擬仿真的新能源汽車(chē)雙創(chuàng)人才培養(yǎng)模式研究

李洪亮 王鈺明 劉志華

摘 要：作為高校踐行國(guó)家教育戰(zhàn)略的重要因素，虛擬仿真在促進(jìn)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新方面發(fā)揮著重要作用。本文主要提出了新能源汽車(chē)人才培養(yǎng)模式存在的問(wèn)題、虛擬仿真在新能源汽車(chē)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值、雙創(chuàng)人才培養(yǎng)模式的實(shí)施途徑等新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀與方案。積極推進(jìn)了虛擬仿真的建設(shè)與應(yīng)用，拓展新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的學(xué)習(xí)深度和范圍，為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新人才支撐。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真 新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè) 雙創(chuàng)人才 培養(yǎng)模式

Abstract：Virtual simulation is an important driving force for colleges and universities to practice the national information education strategy， which is of great significance to promote the innovation of talent training mode. This paper puts forward the current situation and scheme of innovative talent training of new energy vehicle specialty， such as the problems existing in the talent training mode of new energy vehicle， the application value of virtual simulation in the teaching of new energy vehicle， and the implementation way of entrepreneurship and innovation talent training mode. By using virtual simulation technology， we can solidly promote the construction and continuous service of virtual simulation experiment， expand the depth and breadth of experimental teaching content， and provide solid support for entrepreneurship and innovation talents for local economic construction and social development.

Key words：virtual simulation; major in new energy vehicles; entrepreneurship and innovation talents; training mode

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，日益嚴(yán)重的能源供應(yīng)和環(huán)境污染問(wèn)題對(duì)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了巨大障礙。新能源汽車(chē)近年來(lái)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢(shì)頭，是國(guó)家實(shí)施能源戰(zhàn)略調(diào)整和汽車(chē)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要抓手。其中，不僅需要加大對(duì)新能源汽車(chē)核心技術(shù)研發(fā)的投資，還需要考慮到新能源汽車(chē)行業(yè)自主創(chuàng)新需求的創(chuàng)新技能培訓(xùn)和發(fā)展[1]。隨著虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，對(duì)該技術(shù)的研究重點(diǎn)集中在新能源汽車(chē)學(xué)科上。利用虛擬仿真技術(shù)開(kāi)發(fā)的具有通用性和傳播性的新能源汽車(chē)最新的數(shù)字資源是本文的主要研究重點(diǎn)，具有重要的理論及現(xiàn)實(shí)意義。

1 新能源汽車(chē)人才培養(yǎng)模式存在問(wèn)題

1.1 工程實(shí)踐教育內(nèi)涵理念重視程度不夠

近年來(lái)，新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè)已成為大多數(shù)高校的熱門(mén)選擇，但大多數(shù)新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè)都是新開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)，基本上處于運(yùn)行初級(jí)階段的方案、課程和標(biāo)準(zhǔn)還需進(jìn)一步系統(tǒng)改進(jìn)[2]。然而，以美國(guó)工科院校為代表的西方學(xué)校從教育理念、培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、校內(nèi)外合作等方面高度重視對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。20世紀(jì)40年代到80年代之間，美國(guó)高校曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)高等工程教育偏離工程實(shí)踐的問(wèn)題。80年代末，麻省理工學(xué)院最早提出了回歸工程—即從科學(xué)向工程的回歸。在回歸工程理念的引導(dǎo)下，全美工程教育界及其各大高校紛紛樹(shù)立工程實(shí)踐教育理念，對(duì)工程教育的內(nèi)容進(jìn)行重新整合，更加重視工程人才實(shí)踐能力的培養(yǎng)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，美國(guó)高等工程教育界從不同角度提出了培養(yǎng)新一代高素質(zhì)人才的目標(biāo)—培養(yǎng)面向21世紀(jì)的新一代工程師。各大工程類(lèi)院校在課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面都作了較大調(diào)整和改革，以適應(yīng)造就新一代工程實(shí)踐能力強(qiáng)的高素質(zhì)人才的需要。

1.2 產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式在工程實(shí)踐中尚未發(fā)揮作用

產(chǎn)教融合、協(xié)同育人是推進(jìn)教育綜合改革、加強(qiáng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)、提升國(guó)家戰(zhàn)略和服務(wù)“一帶路”建設(shè)需求能力的一項(xiàng)重要舉措。近年來(lái)，我國(guó)一些高等工科院校紛紛開(kāi)展產(chǎn)教融合教育模式的創(chuàng)新與機(jī)制建設(shè)，但校企雙方面臨如下主要問(wèn)題：首先，校企協(xié)同育人，僅僅注重了對(duì)學(xué)校創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，而忽略了對(duì)企業(yè)的科技創(chuàng)新提升和人才培育的反哺功能。其次，校企協(xié)同育人，真正參與高校工程教育過(guò)程的高級(jí)研發(fā)人員、高級(jí)工程師不足，導(dǎo)致工程教育人才培養(yǎng)體系和方案建設(shè)，教學(xué)體系不夠健全。最后，校企協(xié)同育人，高校層面的教師教學(xué)評(píng)價(jià)制度有待改革，教師層面缺乏有效激勵(lì)。

1.3 工程實(shí)踐教學(xué)在課程設(shè)置中的比例較低

所謂教學(xué)計(jì)劃是由各類(lèi)必修課、限選課和任選課所組成的適應(yīng)本科生各種學(xué)習(xí)需要的龐大課程體系。其中，實(shí)踐教學(xué)課程占據(jù)了非常大的比重。例如，四年制本科生的教學(xué)計(jì)劃中規(guī)定要修滿124個(gè)學(xué)分，其中60個(gè)學(xué)分是通識(shí)教育課程，64個(gè)學(xué)分是專(zhuān)業(yè)必修課程，且實(shí)踐學(xué)分的比重占了一半以上。為了提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，組織多樣化實(shí)踐課程學(xué)習(xí)，并提高實(shí)踐評(píng)價(jià)結(jié)果在學(xué)位要求中的權(quán)重。學(xué)生即便以全A的成績(jī)完成了必修課程，但如果沒(méi)有實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)也拿不到學(xué)位，從而在多維度方面提高學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重視程度，基于此，通過(guò)自主掌握現(xiàn)代工程技術(shù)及工具后解決工程實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)提高工程實(shí)踐能力。

1.4 多元化工程實(shí)踐教育教學(xué)設(shè)施欠缺

鑒于新能源汽車(chē)技術(shù)設(shè)備價(jià)格昂貴，且無(wú)法運(yùn)輸、建造和拆除，傳統(tǒng)的培訓(xùn)條件和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)方法不再適用于新形式下的人才培養(yǎng)。同時(shí)又因設(shè)備數(shù)量限制，內(nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)法展示等客觀因素，通過(guò)拆裝和靜態(tài)觀看不能達(dá)到較好的教學(xué)效果[3]。如今，許多院校的新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè)仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式：教師通過(guò)使學(xué)生被動(dòng)記憶傳達(dá)任務(wù)，即使是在計(jì)算機(jī)演示時(shí)，也只是將書(shū)本知識(shí)轉(zhuǎn)移到屏幕中。新能源汽車(chē)知識(shí)大多為本就抽象的電器類(lèi)，這樣傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難讓學(xué)生掌握汽車(chē)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，不僅降低了課堂教學(xué)質(zhì)量，也影響了學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用[4]。

2 虛擬仿真在新能源汽車(chē)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值

為了解決傳統(tǒng)培訓(xùn)模式中實(shí)踐與理論教學(xué)、教學(xué)與評(píng)價(jià)方法之間的矛盾，鼓勵(lì)創(chuàng)新，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)教學(xué)的強(qiáng)度和范圍，逐步提高高校提供實(shí)踐教學(xué)的有效性和質(zhì)量，加強(qiáng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)和管理是一項(xiàng)重要的舉措。利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行的動(dòng)態(tài)仿真表明新能源汽車(chē)運(yùn)行模塊的組成部分和運(yùn)行狀態(tài)是必要的。

2.1 將虛擬仿真與新能源汽車(chē)教學(xué)相結(jié)合，可有效解決新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)“成本高、周期長(zhǎng)”等難題，遵從“虛實(shí)結(jié)合、能實(shí)不虛”的原則，具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)不具備的優(yōu)勢(shì)。為此，必須以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、合作能力和創(chuàng)新能力為切入點(diǎn)，力求實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的靈活化、信息化、智能化和現(xiàn)代化發(fā)展[5]。

2.2 新能源汽車(chē)與虛擬仿真的持續(xù)融合是推動(dòng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)高質(zhì)量發(fā)展的重要力量，通過(guò)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，大力推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的建設(shè)與持續(xù)服務(wù)，能使新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè)教學(xué)靈活、生動(dòng)、高效，可視化內(nèi)容豐富，拓展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的深度與廣度，為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的人才支撐。

2.3 將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)，可以節(jié)省教學(xué)成本，方便設(shè)備擴(kuò)展;靈活教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，提高實(shí)踐培訓(xùn)的安全性。通過(guò)創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)法優(yōu)化課程設(shè)計(jì)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭建實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練環(huán)境，促進(jìn)學(xué)習(xí)、重塑知識(shí)建構(gòu)能力等途徑的實(shí)現(xiàn)，從而積極探索傳統(tǒng)教學(xué)與虛擬仿真教學(xué)深度融合的新教學(xué)模式[6]。

3 雙創(chuàng)人才培養(yǎng)模式的實(shí)施途徑

3.1 培養(yǎng)建設(shè)“雙創(chuàng)型”教師隊(duì)伍

基于虛擬仿真的新能源汽車(chē)“雙創(chuàng)型”人才培養(yǎng)需要有一支具有較高教育水平的教師，加強(qiáng)“雙師型”導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)的培養(yǎng)是確保人才培養(yǎng)教育模式朝著正確方向發(fā)展的根本因素。可以實(shí)施科學(xué)理論教學(xué)與動(dòng)手實(shí)踐操作相結(jié)合的方式，建立一支虛擬仿真與新能源汽車(chē)相結(jié)合的“雙教學(xué)”人才教師隊(duì)伍。對(duì)教師隊(duì)伍進(jìn)行創(chuàng)新培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，定期進(jìn)行虛擬仿真與新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè)師資隊(duì)伍建設(shè)的交流學(xué)習(xí)[7]。任課教師或者學(xué)業(yè)導(dǎo)師是“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)的直接參與者，通過(guò)及時(shí)總結(jié)本校及兄弟院校教師的新能源汽車(chē)類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)，深度強(qiáng)化“雙創(chuàng)”人才教育理念，教師入駐企業(yè)鍛煉并參與企業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，企業(yè)技術(shù)骨干參與專(zhuān)業(yè)課教學(xué)、指導(dǎo)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，組建校企雙方聯(lián)合教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)。

3.2 創(chuàng)立構(gòu)建“雙創(chuàng)型”教育體系

新能源汽車(chē)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可建設(shè)包含新能源動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、新能源汽車(chē)故障與排除實(shí)驗(yàn)室、新能源汽車(chē)構(gòu)造實(shí)驗(yàn)室、汽車(chē)營(yíng)銷(xiāo)及評(píng)估仿真實(shí)驗(yàn)室4個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，如圖1所示?？衫锰摂M仿真教學(xué)資源的信息化、網(wǎng)絡(luò)化，鼓勵(lì)建立虛擬實(shí)驗(yàn)教育共享資源平臺(tái)，激發(fā)了新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)踐的改革創(chuàng)新，全面提高學(xué)生的崗位核心能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力[8]。同時(shí)，對(duì)多年來(lái)高校實(shí)施創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的有效性進(jìn)行了總結(jié)分析。通過(guò)文獻(xiàn)綜述，運(yùn)用系統(tǒng)論、人才培養(yǎng)模式方法論、教學(xué)改革、教學(xué)方法論、實(shí)踐教學(xué)、第二課堂和過(guò)程評(píng)價(jià)等方法，對(duì)“雙創(chuàng)型”人才培養(yǎng)模式進(jìn)行全方位梳理研究。

3.3 探索搭建“雙創(chuàng)型”實(shí)踐平臺(tái)

作為新型教育生產(chǎn)力，虛擬仿真是推動(dòng)智教一體化教學(xué)的有利手段，其需要借助先進(jìn)的虛擬教學(xué)平臺(tái)和完善的實(shí)踐教學(xué)體系。聚焦復(fù)雜工程問(wèn)題解決能力培養(yǎng)問(wèn)題，通過(guò)迭代創(chuàng)設(shè)跨組織、跨學(xué)院、跨學(xué)科的多維協(xié)同育人實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，以解決真實(shí)項(xiàng)目技術(shù)難題為目標(biāo)，力求在虛擬教學(xué)體系的情境化學(xué)習(xí)體驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜產(chǎn)業(yè)問(wèn)題能力。同時(shí)，優(yōu)化創(chuàng)新資源配置，使得該平臺(tái)真正意義上最大限度的利用教學(xué)資源，實(shí)質(zhì)性的推進(jìn)高校人才培養(yǎng)的改革創(chuàng)新。高校與社會(huì)崗位為學(xué)生搭建實(shí)崗平臺(tái)，培養(yǎng)具有較高的新能源汽車(chē)技術(shù)操作經(jīng)驗(yàn)與堅(jiān)實(shí)的虛擬仿真理論基礎(chǔ)的“雙創(chuàng)型”人才。

3.4 完善面向工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的“雙創(chuàng)型”實(shí)踐體系

工程教育是培養(yǎng)工程科技人員的主要途徑，對(duì)工程技術(shù)人員的知識(shí)、能力、素質(zhì)等形成起著主要作用，特別是對(duì)創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力培養(yǎng)有決定性的影響。現(xiàn)代的工程教育過(guò)程體現(xiàn)為突出基礎(chǔ)、重視交叉、拓展人文和強(qiáng)化實(shí)踐的特點(diǎn)，因此準(zhǔn)確把握“基礎(chǔ)-交叉-人文-實(shí)踐”四位一體的人才培養(yǎng)要求，正確處理好實(shí)踐教育教學(xué)與其他三者之間的相互聯(lián)系與作用關(guān)系值得深入研究，為實(shí)踐教學(xué)模式改革與創(chuàng)新提供理論依據(jù)和實(shí)踐支持。工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證是“雙創(chuàng)型”實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的重要保障，在對(duì)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證要求深入分析的基礎(chǔ)上，研究構(gòu)建適合汽車(chē)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)體系。依托實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)，構(gòu)建“實(shí)驗(yàn)+實(shí)訓(xùn)+創(chuàng)新+工程”四個(gè)層次有機(jī)組合的教學(xué)體系，逐步提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。同時(shí)，幫助學(xué)生明晰個(gè)人職業(yè)發(fā)展定位，在實(shí)踐教學(xué)階段創(chuàng)設(shè)“服務(wù)+管理+研發(fā)”三個(gè)維度的培育平臺(tái)，滿足學(xué)生個(gè)性化發(fā)展需求。

3.5 完善“雙創(chuàng)型”實(shí)踐教學(xué)效果評(píng)價(jià)方法

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證主要遵循的基本理念包括成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心和持續(xù)改進(jìn)等，其對(duì)引導(dǎo)和促進(jìn)專(zhuān)業(yè)建設(shè)與教學(xué)改革、保障和提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量至關(guān)重要。堅(jiān)持成果導(dǎo)向教育，一方面強(qiáng)化問(wèn)題導(dǎo)向、能力為本，聚焦能力培養(yǎng)，將解決復(fù)雜產(chǎn)業(yè)問(wèn)題能力目標(biāo)按學(xué)習(xí)和實(shí)踐時(shí)運(yùn)用思維的高階性或低階性進(jìn)一步細(xì)分，凸顯綜合思維、系統(tǒng)思維、數(shù)字思維和創(chuàng)新思維的評(píng)價(jià);另一方面不僅注重過(guò)程性的能力增值評(píng)價(jià)，也非常注重產(chǎn)品設(shè)計(jì)、方案開(kāi)發(fā)、發(fā)明專(zhuān)利、創(chuàng)立公司、發(fā)表論文等綜合性評(píng)價(jià)，以此助推學(xué)生自主搭建符合全周期綜合化培養(yǎng)要求的“能力+素質(zhì)+知識(shí)”的整體框架。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在建設(shè)和持續(xù)服務(wù)新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了新能源專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式存在的問(wèn)題;以培養(yǎng)“雙創(chuàng)人才”為目標(biāo)，借鑒高校虛擬仿真平臺(tái)的成功經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建貼近實(shí)際科研課題的虛擬仿真平臺(tái)，豐富理論教學(xué)資源拓展實(shí)踐教學(xué)模式，同時(shí)提供有效的在線教學(xué)和遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)方式;根據(jù)國(guó)家信息化教育戰(zhàn)略的新要求，探索新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，改革與創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等人才培養(yǎng)方案。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用，有力推動(dòng)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建和延續(xù)，可以更為靈活、生動(dòng)及高效的將難以直觀地描述的汽車(chē)內(nèi)飾的教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)給學(xué)生，拓展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的深度與廣度，為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

基金項(xiàng)目：教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目““雙創(chuàng)人才”培養(yǎng)模式下新能源汽車(chē)類(lèi)專(zhuān)業(yè)師資培養(yǎng)”（202102427006），“融合新能源汽車(chē)雙創(chuàng)人才培養(yǎng)的虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建”（202102449047）。

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作者簡(jiǎn)介

李洪亮：（1988—），男，漢族，山東泰安人，博士，講師，主要從事汽車(chē)類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)工作。