“新工科”背景下車輛工程專業(yè)新能源汽車課程改革

孫秀秀，王 剛，劉曉昂

（河北工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，天津 300130）

“新工科”更加關(guān)注于學(xué)科的實(shí)用性、交叉 性以及綜合性?！靶鹿た啤北尘跋?，人才培養(yǎng)體系的發(fā)展需要緊跟社會(huì)需求，培養(yǎng)專業(yè)能力硬、實(shí)踐能力強(qiáng)以及創(chuàng)新能力足的綜合全面人才?！半p碳”背景下，對新能源車輛專業(yè)人才需求不斷擴(kuò)大，社會(huì)層面出現(xiàn)大量人才短缺現(xiàn)象。面向社會(huì)的發(fā)展，車輛工程專業(yè)需要與時(shí)俱進(jìn)，持續(xù)改進(jìn)培養(yǎng)方案和課程體系，才能滿足“新工科”對車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)的要求。

車輛工程專業(yè)是國家大力支持建設(shè)的“新工科”專業(yè)之一。新能源汽車以及智能網(wǎng)聯(lián)汽車的快速發(fā)展，嚴(yán)重沖擊了目前傳統(tǒng)汽車的教學(xué)內(nèi)容[1]。面向未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會(huì)需求，車輛工程專業(yè)應(yīng)積極響應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，除舊迎新，改革老舊內(nèi)容。針對車輛工程專業(yè)新能源汽車方面存在的問題，結(jié)合當(dāng)前專業(yè)和課程組的資源以及實(shí)踐教學(xué)效果，積極推進(jìn)新能源汽車的改革勢在必得。

1 車輛工程專業(yè)課程現(xiàn)狀

車輛工程專業(yè)致力于培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展需求，掌握車輛工程及相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)與專業(yè)知識，能夠從事車輛工程研究、技術(shù)開發(fā)、組織生產(chǎn)和決策管理的復(fù)合型技術(shù)人才。目前車輛工程專業(yè)課程普遍存在以下問題。

1.1 教學(xué)內(nèi)容陳舊

高等教育學(xué)校車輛工程專業(yè)課程中存在過多傳統(tǒng)車輛課程，如：內(nèi)燃機(jī)原理、發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造、發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝等。隨著新能源汽車的發(fā)展，新能源汽車與傳統(tǒng)車輛在動(dòng)力系統(tǒng)上差距較大。新能源汽車的動(dòng)力系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)以電池和電機(jī)為主。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的差異將影響車輛工程專業(yè)教學(xué)課程體系。在傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上添加與新能源車輛相關(guān)的課程建設(shè)，如：電池?zé)峁芾?、電機(jī)結(jié)構(gòu)、新能源汽車控制等新知識模塊。如何平衡傳統(tǒng)車輛專業(yè)課和新能源模塊的課容量占比是新能源汽車課程改革的關(guān)鍵因素[2]。

1.2 教學(xué)實(shí)踐傳統(tǒng)

一方面，車輛工程專業(yè)課程實(shí)踐以軟件教學(xué)為主居多，然而目前車輛工程的軟件以建模為主，而新能源汽車涉及的仿真建模偏少。而且部分軟件教學(xué)被放入學(xué)生自主學(xué)習(xí)模塊。軟件教學(xué)并未引起師生的廣泛重視。實(shí)際上，企業(yè)往往重視學(xué)生的實(shí)踐操作能力。新能源汽車的發(fā)展產(chǎn)生了一些新的仿真計(jì)算軟件，如 Cruise建模。因此，對于新能源汽車課程的改進(jìn)需要添加以新能源汽車為主的軟件學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，為社會(huì)培養(yǎng)急缺的專業(yè)人才。

另一方面，車輛工程專業(yè)相比其它專業(yè)更加偏重于學(xué)生的實(shí)踐能力。然而目前校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室所配備的臺架設(shè)備較為陳舊，部分設(shè)備配套數(shù)量少且損壞嚴(yán)重。而新能源汽車設(shè)備因造價(jià)昂貴，教學(xué)試驗(yàn)設(shè)備不足導(dǎo)致與新能源汽車相關(guān)的試驗(yàn)難以開展，很難讓學(xué)生意識到新能源汽車與傳統(tǒng)車之間的差異。如：電池充放電設(shè)備、電機(jī)性能試驗(yàn)臺架等[3]。

最后，在實(shí)習(xí)方面，許多高校為完成教學(xué)目標(biāo)，安排學(xué)生到傳統(tǒng)汽車主機(jī)廠進(jìn)行集體參觀實(shí)習(xí)，卻鮮有專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行講解，更無新能源汽車方向，如：電機(jī)、電池等方面的實(shí)習(xí)。而且由于無考核、無實(shí)踐、無反饋，學(xué)生大多也走馬觀花，并未親自動(dòng)手，甚至無法觀察到細(xì)節(jié)。

2 “新工科”背景下新能源汽車課程改革

2.1 車輛工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)改進(jìn)

為了解車輛工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成情況，以便更好地改進(jìn)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置，調(diào)整授課內(nèi)容，提高教育教學(xué)質(zhì)量。車輛工程系于2021年12月集中進(jìn)行了一次畢業(yè)5年畢業(yè)生問卷跟蹤調(diào)查。調(diào)查對象為本專業(yè)2012級本科畢業(yè)生。根據(jù)調(diào)查問卷，有55.17%的畢業(yè)生認(rèn)為本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)合理；有41.38%的畢業(yè)生認(rèn)為本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)比較合理。如圖1所示。

圖2為本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與社會(huì)實(shí)際需求的適應(yīng)性評價(jià)。有17.24%的畢業(yè)生認(rèn)為本業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)適應(yīng)社會(huì)實(shí)際需求；有62.07%的畢業(yè)生認(rèn)為本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)基本適應(yīng)社會(huì)實(shí)際需求；有20.69%的畢業(yè)生認(rèn)為本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)不太適應(yīng)社會(huì)實(shí)際需求；認(rèn)為專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)適應(yīng)和基本適應(yīng)社會(huì)實(shí)際需求的占79.31%。

圖2 培養(yǎng)目標(biāo)與社會(huì)實(shí)際需求的適應(yīng)性評價(jià)

調(diào)研結(jié)果表示，高等學(xué)校大學(xué)生車輛工程專業(yè)的培養(yǎng)方向應(yīng)該重視學(xué)生的工程實(shí)踐能力、溝通交流能力、英文閱讀與交流能力和知識能力；還應(yīng)重視學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和項(xiàng)目管理能力；同時(shí)還需加強(qiáng)環(huán)保、安全與法律意識。具體調(diào)研結(jié)果如圖3所示。

圖3 培養(yǎng)目標(biāo)與社會(huì)實(shí)際需求的適應(yīng)性評價(jià)

基于以上車輛工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，車輛工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，具有前瞻性。考慮當(dāng)今社會(huì)的需求，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力。增加專業(yè)學(xué)習(xí)與企業(yè)需求的相關(guān)性。

2.2 “新工科”背景下新能源汽車課程改革

2.2.1 新能源汽車課程內(nèi)容改進(jìn)

新能源汽車與傳統(tǒng)汽車在構(gòu)造、設(shè)計(jì)以及原理等方面存在較大的差異。針對車輛工程專業(yè)課程設(shè)置與社會(huì)脫節(jié)問題，應(yīng)在前期增加相關(guān)的專業(yè)課，培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)課的興趣，減輕后期專業(yè)課學(xué)習(xí)難度，適當(dāng)增加專業(yè)課授課時(shí)長或者增設(shè)答疑課程。針對社會(huì)市場最新狀態(tài)及時(shí)更新教學(xué)材料并多涉及多學(xué)科交互內(nèi)容。

因此，除了設(shè)置必須的基礎(chǔ)類課程外，為順應(yīng)新時(shí)代潮流需要適量加入新能源汽車課程。如：新能源汽車驅(qū)動(dòng)原理及控制、新能源汽車電池與管理技術(shù)、新能源汽車安全技術(shù)等作為專業(yè)必修課程。除此之外，還可開設(shè)新能源汽車振動(dòng)與噪聲控制、混合動(dòng)力汽車技術(shù)、車用燃料電池技術(shù)、新能源汽車電磁兼容設(shè)計(jì)、新能源汽車仿真技術(shù)及應(yīng)用等選修課程[4]。

除必要的課程外，還應(yīng)安排實(shí)踐課和與新能源汽車相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。并安排專職教師對新能源汽車的構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)的講解，配備相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教具和實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)踐，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，貼近當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展，加強(qiáng)對新能源汽車基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)的認(rèn)知[5]。

在自主學(xué)習(xí)模塊中增加與新能源汽車相關(guān)的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（Computational Fluid Dynamics,CFD）仿真、三維仿真建模、MATLAB建模與仿真技術(shù)等軟件教學(xué)，在本科的不同階段開設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生的電子制圖及仿真分析能力，加強(qiáng)學(xué)生對新能源汽車技術(shù)的了解，為之后工作和科研奠定基礎(chǔ)[6]。

2.2.2 新能源汽車課程實(shí)踐改進(jìn)

根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)的調(diào)研可以看出，工程實(shí)踐已經(jīng)成為本科生關(guān)注較高的環(huán)節(jié)。作為一個(gè)車輛行業(yè)的學(xué)生，除金工實(shí)習(xí)外，在校期間沒有真正動(dòng)手實(shí)踐過，這是不合理的。因此，應(yīng)該增加專業(yè)工程訓(xùn)練課程，如：新能源汽車傳動(dòng)系統(tǒng)拆裝、轉(zhuǎn)向系組裝等專業(yè)實(shí)踐課，加強(qiáng)對新能源汽車基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)的認(rèn)知。改變課程教授的單一形式，增加其與生產(chǎn)實(shí)踐關(guān)聯(lián)性；根據(jù)學(xué)生評教、授課教師反饋及專家旁聽機(jī)制，對授課效果不佳的選修課進(jìn)行改革。

軟件的教學(xué)需要遵循理論和上機(jī)實(shí)踐相結(jié)合的方式，學(xué)習(xí)軟件理論和實(shí)踐缺一不可。在課程設(shè)計(jì)中，教師不能下達(dá)任務(wù)后就放任學(xué)生自行開展設(shè)計(jì)，應(yīng)間隔一定時(shí)間進(jìn)行培訓(xùn)，階段性檢查設(shè)計(jì)成果，舉行答疑活動(dòng)，摒棄學(xué)生在提交成果前臨時(shí)抱佛腳而粗制濫造的現(xiàn)象。

在本科學(xué)習(xí)的最后一學(xué)期，可實(shí)行校企聯(lián)合。2022年 17級車輛工程專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了100 %的校企聯(lián)合。學(xué)生課程畢業(yè)題目全部來自企業(yè)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，本專業(yè)新能源汽車相關(guān)題目已達(dá)到 10%以上，甚至有7個(gè)題目出自于前瞻性更為廣泛的智能網(wǎng)聯(lián)汽車。校企聯(lián)合畢設(shè)可以讓學(xué)生更為深刻地認(rèn)識企業(yè)與學(xué)校的差異，更為清晰地認(rèn)識社會(huì)的需求。校企聯(lián)合能夠進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

2.2.3 新能源汽車專業(yè)方向改進(jìn)

隨著社會(huì)的發(fā)展，不僅局限于新能源汽車的發(fā)展，智能網(wǎng)聯(lián)汽車也在得到了廣泛的關(guān)注。各種類型的車輛涉及的專業(yè)內(nèi)容相對比較多，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，往往是不限制的融合各種類型車輛專業(yè)內(nèi)容，如：智能網(wǎng)聯(lián)汽車的平臺技術(shù)基礎(chǔ)、環(huán)境感知、定位技術(shù)以及決策與控制等專業(yè)必修課。但是將各門課融合，學(xué)生一時(shí)也很難理解和接受。因此，有必要的情況下，可以將學(xué)生按照車輛工程的發(fā)展趨勢分成三個(gè)不同的專業(yè)：智能網(wǎng)聯(lián)汽車、新能源汽車以及傳統(tǒng)車輛，讓學(xué)生自由選擇，增加多樣化，多體系的專業(yè)教學(xué)增加了學(xué)生的趣味性。針對20級學(xué)生，將車輛工程專業(yè)劃分為智能網(wǎng)聯(lián)汽車、新能源汽車以及車輛智能設(shè)計(jì)與制造三個(gè)方向，此培養(yǎng)方案正在試運(yùn)行期間。

3 結(jié)語

本文結(jié)合當(dāng)今社會(huì)車輛發(fā)展趨勢以及車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系，以“新工科”為背景提出車輛工程專業(yè)新能源汽車課程改進(jìn)的幾種措施。結(jié)合往屆學(xué)生對車輛工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)合理性的調(diào)研以及目前學(xué)生的反饋情況，持續(xù)改進(jìn)新能源汽車課程培養(yǎng)方案。根據(jù)培養(yǎng)方案，合理設(shè)置新能源汽車課程內(nèi)容以及實(shí)踐內(nèi)容。根據(jù)車輛工程專業(yè)的發(fā)展情況，有必要按照當(dāng)今社會(huì)以及未來的發(fā)展需求，合理設(shè)置車輛工程專業(yè)方向，滿足學(xué)生多樣化需求和發(fā)展，為社會(huì)培養(yǎng)全面的車輛工程人才。