面向新時代的車用替代燃料技術(shù)及評價課程教學(xué)方法改革實踐

胡志遠(yuǎn)

（同濟大學(xué)汽車學(xué)院 上海 200082）

為貫徹落實習(xí)近平總書記關(guān)于教育的重要論述和全國教育大會的重要舉措，深入貫徹全國教育大會精神和《中國教育現(xiàn)代化2035》，教育部與2019年10月發(fā)布了《關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》并提出要全面提升課程質(zhì)量，以質(zhì)量為導(dǎo)向建設(shè)新課程。在政府如今大力提高大學(xué)課程質(zhì)量的背景下，針對新興學(xué)科的教學(xué)方法進(jìn)行一定的改革符合社會潮流同時也對學(xué)生更加負(fù)責(zé)。筆者以拓展研究生視野、提高研究生認(rèn)知為思路，教師講課與學(xué)生知識分享相結(jié)合，探討新興課程的教學(xué)方法改革思路與模式。

1 課程背景介紹

我國正大力發(fā)展天然氣、甲醇、乙醇、生物柴油等車用替代燃料。其中，天然氣汽車已覆蓋全國；乙醇汽油在十一省市推廣使用，計劃到2020年在全國基本實現(xiàn)全覆蓋；甲醇汽油也在山西等五省市試點；生物柴油在上海已進(jìn)入中石化的產(chǎn)品銷售體系，混合動力、電動汽車、氫能等新能源汽車的研發(fā)成為各大車企的重點。因此，培養(yǎng)我國新能源汽車的研發(fā)人才是一個十分緊迫和重要的任務(wù)。本課程面向不同專業(yè)基礎(chǔ)、不同研究方向、不同學(xué)院的碩士研究生，講授包括各種車用替代燃料的理化特性、替代燃料汽車的特點、關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用現(xiàn)狀、存在問題和發(fā)展前景、生命周期評價方法，由于學(xué)生專業(yè)不同，對車用替代燃料技術(shù)及評價的了解程度不同，因此本課程需要對傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行一定程度的改革，使得各專業(yè)的學(xué)生都能對替代燃料技術(shù)路線獲得一定的認(rèn)識和理解，拓展其專業(yè)視野，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量，全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)。

2 教學(xué)方法改革內(nèi)容

2.1 教學(xué)內(nèi)容緊跟熱點，不斷更新

目前國內(nèi)外針對天然氣、醇類燃料的教學(xué)內(nèi)容主要集中在天然氣的開采及運輸、醇類燃料的生產(chǎn)等方面，例如《采氣工程》、《天然氣集輸工程》、《甲醇生產(chǎn)工藝》、《合成乙醇》、《醇燃料與靈活燃料》等；針對汽車發(fā)動機的教學(xué)內(nèi)容主要集中在發(fā)動機的構(gòu)造、原理等、例如《柴油/天然氣發(fā)動機構(gòu)造與檢修》、《高等內(nèi)燃機學(xué)》、《燃燒學(xué)》、《生物柴油發(fā)動機燃燒與排放基礎(chǔ)》等；其中部分教學(xué)內(nèi)容已逐漸脫離綠色、清潔、可持續(xù)發(fā)展的要求。

為了緩解日益增長的石油進(jìn)口依存度，添補車用替代燃料技術(shù)教學(xué)內(nèi)容的空缺，培養(yǎng)我國新能源汽車研發(fā)人才，本課程內(nèi)容緊跟國家發(fā)展的戰(zhàn)略要求，近年來，天然氣汽車已覆蓋全國，乙醇汽油已在十一省市推廣使用，并計劃到2020年在全國基本實現(xiàn)全覆蓋，甲醇汽油已在山西等五省市試點，生物柴油在上海已進(jìn)入中石化的產(chǎn)品銷售體系。因此，本課程選取了天然氣、甲醇、乙醇、生物柴油等替代燃料作為課程的重點內(nèi)容之一，詳細(xì)分析了替代燃料的理化特性、材料兼容性以及實車的動力性、經(jīng)濟性、排放特性，并針對不同的替代燃料的特點介紹其存在的問題、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景。結(jié)合《國家節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線2.0》的發(fā)展趨勢，詳細(xì)介紹了混合動力汽車、燃料電池汽車、純電動汽車等非替代燃料形式新能源替代動力汽車的關(guān)鍵技術(shù)。

圖1：課程內(nèi)容

為了培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的理念，使其理解環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展對于內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要指導(dǎo)意義，除了替代燃料與替代動力本身外，教學(xué)內(nèi)容中還增添了替代燃料與替代動力的全生命周期評估，介紹了車用燃料生命周期的概念、評估方法、以及典型替代燃料生命周期影響評價結(jié)果，并針對這些燃料的生命周期進(jìn)行了改善分析。課程內(nèi)容的概要如圖1所示。

教師講課與學(xué)生講課相結(jié)合的方式，如下圖所示。

圖2：課程安排圖

本課程在教師講課的基礎(chǔ)上安排一定課時讓每一位學(xué)生進(jìn)行課堂展示。由于本課程學(xué)生來自于多個工科，因此課堂展示的內(nèi)容要求學(xué)生找到自己所學(xué)專業(yè)與本課程的交叉部分進(jìn)行自主學(xué)習(xí)并交流展示。通過此方式讓學(xué)生不僅僅在課堂上學(xué)習(xí)在課下也需要積極主動的學(xué)習(xí)。課堂展示后教師和學(xué)生會對展示內(nèi)容進(jìn)行提問，考察展示同學(xué)知識掌握水平的同時提升同學(xué)的課堂參與性。

2.2 考核方式多樣化

目前大學(xué)教育的教學(xué)考核方式較為單一，普遍采用期末考試分?jǐn)?shù)的評定方式?？紤]到學(xué)習(xí)本課程的學(xué)生來自于不同專業(yè)，擁有的學(xué)科基礎(chǔ)差異較大，因此通過一次考試來決定成績的方式不能反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及綜合素質(zhì)。同時考慮到替代燃料技術(shù)及評價是一門新興學(xué)科，與課程相關(guān)的知識也在不斷發(fā)展，因此僅通過考試很難覆蓋的課程的知識面與前沿內(nèi)容，對此需要對課程進(jìn)行考核方式的改革。針對以上問題，本課程建立了多元化的考核模式，最終成績評定基于出勤情況、期末大作業(yè)以及期末課堂展示，如下圖所示。

圖3：成績構(gòu)成圖

2.3 教學(xué)方式靈活多樣

如今大學(xué)教學(xué)方式較為單一，多為教師只講而學(xué)生只聽的方式，往往學(xué)生課堂參與度不高，教師與學(xué)生間脫節(jié)嚴(yán)重，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)。針對以上問題，本課程改革采取了本課程取消了傳統(tǒng)的考試成績，通過大作業(yè)及課堂展示的方式體現(xiàn)學(xué)生的綜合能力，防止學(xué)生落入應(yīng)試教育的被動學(xué)習(xí)模式中。增加出勤情況能更好的督促學(xué)生按時參與課堂，避免學(xué)生出現(xiàn)翹課等情況。

3 改革實踐的幾點建議

（1）教材采用案例式教學(xué)。大多數(shù)選修課程教材內(nèi)容只按照知識的邏輯關(guān)聯(lián)性進(jìn)行編寫，導(dǎo)致很多時候?qū)W生難以理解知識點間復(fù)雜的內(nèi)在聯(lián)系。當(dāng)教材以案例教學(xué)的形式進(jìn)行組織，通過一個實際的工程案例如設(shè)計一款天然氣發(fā)動機，使學(xué)生理解天然氣的哪些特性影響了發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和功能。在案例講解的過程中，詳細(xì)分析這些特性的作用原理和解決思路，使學(xué)生不僅能掌握設(shè)計的結(jié)果，也幫助學(xué)生建立初步解決工程問題的思維方式。教材案例的選擇要有針對性，要能體現(xiàn)出所研究的問題。

（2）在課程的不同章節(jié)設(shè)計與課程內(nèi)容相關(guān)的平時成績考核方式，削減期末考核在學(xué)生總成績中的比重，讓學(xué)生在平時的課堂教學(xué)中積極活躍起來。統(tǒng)計每位學(xué)生的平時分，分?jǐn)?shù)高的人越多，說明這樣的成績評定方式越有效。

（3）利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)平臺，如騰訊會議軟件、ZOOM和MOOC等大型線上平臺組織在線討論和答疑，豐富老師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生之間的溝通渠道，老師可以就課堂上的難點與學(xué)生進(jìn)行探討，學(xué)生可以利用線上平臺提出問題，提交作業(yè)等，通過現(xiàn)代信息技術(shù)使得課堂教學(xué)與學(xué)生的學(xué)習(xí)活動更加科學(xué)、高效和開放。

4 結(jié)語

車用替代燃料技術(shù)及評價是一門基于車用替代燃料，探索新能源汽車發(fā)展路線的新興學(xué)科，通過對傳統(tǒng)大學(xué)教育中教學(xué)與考核方式存在的問題深入分析，提出適合該課程的改革方法，跟隨熱點問題不斷更新教學(xué)內(nèi)容，采用教師講課與學(xué)生講課相結(jié)合的方式提高學(xué)生的積極性，取消傳統(tǒng)的考試成績，通過大作業(yè)及課堂展示的方式培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。同時在改革實施的過程中意識到結(jié)合案例教學(xué)和現(xiàn)代化信息技術(shù)對課堂教學(xué)的促進(jìn)作用。這些也是今后課程改革中需要關(guān)注的重點。