純電動汽車“三電”類課程教學研究

摘?要：隨著新能源汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，對新能源汽車技術(shù)人才的培養(yǎng)顯得尤為重要。本文分析了新能源汽車電機、電池、電控“三電”類課程的三大特征，從五年制高職學生學習特點、實訓條件和教師教學三個角度總結(jié)了課程教學中存在的六點問題，依據(jù)教學理論和實踐從教學模式、教學策略、教學方法三方面提出了適用于“三電”課程教學改進意見，為推進五年制高職新能源汽車技術(shù)專業(yè)“三電”類課程的教學提供參考。

關(guān)鍵詞：“三電”類課程；五年制高職；課堂教學；教學改進

隨著全球能源危機、環(huán)境污染等問題的日益突出，汽車工業(yè)的發(fā)展面臨重大挑戰(zhàn)。用清潔、無污染、來源廣的電能代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油是解決能源可持續(xù)利用的有效途徑，傳統(tǒng)燃油車逐漸被以電能為主要動力源的新能源汽車替代。2016年，新能源汽車被列為“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，新能源汽車技術(shù)和銷售數(shù)量明顯提升。經(jīng)過六年發(fā)展，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)迅速壯大。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會信息發(fā)布，截至2022年全國新能源汽車保有量達到了1310萬輛。新能源汽車保有量的猛增對新能源汽車技術(shù)人才的培養(yǎng)提出了新的要求，新能源汽車“電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化”新三化的技術(shù)特征使新能源汽車維修內(nèi)容、維修方式和維修理念都發(fā)生了變化，專業(yè)人才的技能需求也發(fā)生了變化［1］。五年制高職培養(yǎng)體系下，如何培養(yǎng)適應(yīng)新能源汽車新技術(shù)發(fā)展需求的人才，成為新能源汽車技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)關(guān)注的重點。本文以新能源汽車技術(shù)專業(yè)的“三電”類專業(yè)核心課程為例，分析“三電”類專業(yè)核心課程的特征，總結(jié)“三電”類專業(yè)核心課程教學過程中現(xiàn)存的問題，從教學模式、教學策略、教學方法三個角度針對性地提出教學改進建議，為推進五年制高職新能源汽車技術(shù)專業(yè)“三電”類課程的教學提供參考。

一、新能源汽車“三電”類課程的特征

“三電”技術(shù)是指新能源汽車動力電池及管理系統(tǒng)BMS、驅(qū)動電機及控制技術(shù)MCU、整車控制器VCU或電控，簡稱“電池、電機、電控”［2］，是新能源汽車中的關(guān)鍵技術(shù)，是評價新能源汽車極為重要的指標，決定了新能源汽車的續(xù)航、安全、充電、動力等核心性能。因此，“三電”技術(shù)是五年制高職新能源汽車技術(shù)專業(yè)學生必須掌握的重點內(nèi)容。

《高等職業(yè)學校新能源汽車技術(shù)專業(yè)教學標準》中，與三電技術(shù)相關(guān)的知識和能力目標（如表1所示）。對應(yīng)這些知識和能力目標的有四門專業(yè)核心課“動力電池管理及維護技術(shù)”“驅(qū)動電機及控制技術(shù)”“新能源汽車整車控制技術(shù)”和“新能源汽車電氣技術(shù)”，教學標準中還提及了這四門課程相應(yīng)的教學內(nèi)容［3］（如表2所示）。

（一）新能源汽車“三電”類課程知識難度大

與傳統(tǒng)燃油車課程相比，新能源汽車的核心課程需要更為扎實的電工電子技術(shù)基礎(chǔ)。動力電池的檢測、均衡和控制邏輯，驅(qū)動電機的工作原理、檢測，傳感器的原理，變頻器的原理，整車控制技術(shù)，電路分析，CAN總線的檢測和分析，充電系統(tǒng)的檢修，這些教學內(nèi)容均涉及電工、電力、電磁、電子技術(shù)知識。例如，“驅(qū)動電機及控制技術(shù)”中，汽車變頻器與“電工電子技術(shù)”中模擬電路的整流器、濾波器、IGBT、交流電等知識密切相關(guān)；“新能源汽車電氣技術(shù)”中CAN總線的檢測與分析則對應(yīng)了“電工電子技術(shù)”的數(shù)字電路邏輯門電路、編碼器、譯碼器等基礎(chǔ)知識。而電工、電力、電磁、電子技術(shù)的知識點難度大，概念抽象，原理復雜，對學生基礎(chǔ)知識有較高要求，因此，新能源汽車“三電”類課程知識點多，難度大。

（二）新能源汽車“三電”類課程知識更新快

隨著新能源汽車的研發(fā)迅猛發(fā)展，“三電”技術(shù)發(fā)展也發(fā)生著深刻的變化。不同的汽車生產(chǎn)廠商在“三電”技術(shù)方面技術(shù)水平不同，有的車企擁有自主獨立研發(fā)制造的三電部件，有的車企外采不同品牌的部件。多家企業(yè)的參與，使得新能源汽車“三電”技術(shù)更新迭代迅速。比如，問界M5的華為電機轉(zhuǎn)速可高達18000轉(zhuǎn)，遠高于其他車企的12000～15000轉(zhuǎn)；比亞迪的800伏高壓充電技術(shù)可以實現(xiàn)充電5分鐘，續(xù)航150公里。因此，新能源汽車“三電”類課程技術(shù)更新快。

（三）新能源汽車“三電”類技術(shù)課程技能要求高

新能源汽車“三電”技術(shù)均涉及高壓電，技能操作過程中存在安全隱患問題。從場地警示標簽設(shè)置、高壓斷電要求、絕緣工具使用、操作人員高壓安全防護用品佩戴、高壓部件擺放、防火防水防電等方面都提出高標準的防護要求。如果沒有做好安全防護工作，就會引起重大安全事故。因此，“三電”類課程技能操作要求高。

二、課程教學現(xiàn)存問題

（一）學生缺乏學習興趣

五年制高職學生中考分數(shù)段主要集中在本市中考總分的50%～60%之間。而“三電”類課程所需要的“物理”“汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)”基礎(chǔ)課程學習也不理想。調(diào)查顯示，74%的學生中考物理成績不及格，成績的不理想導致學生對物理學習失去興趣。進入五年制高職學習階段后，由于對物理學習失去興趣，繼而對汽車電工電子技術(shù)、“三電”類課程都失去興趣。教學過程中，明顯體會到學生對相關(guān)知識學習的抗拒。

（二）學生概念混淆不清

部分同學雖然對學習物理有強烈的興趣，但學習能力較弱，接受能力差，相關(guān)概念混淆不清。例如，在“驅(qū)動電機及控制技術(shù)”課程中，學生極易混淆“磁感應(yīng)強度”與“磁場強度”“自感”與“互感”等相似概念，從而導致理解的偏差，對部件的工作原理想不透，搞不懂。

（三）學生學習主動性不夠

“三電”類專業(yè)課程的學習與學科類學習不同，它的特點是：知識點多、概念新、原理結(jié)構(gòu)復雜。每周2～6課時的課堂教學時間短，需要學生課后主動反復練習，拓展學習，才能實現(xiàn)知識的掌握遷移。調(diào)查顯示，只有20%的學生課后會主動學習課程內(nèi)容，深入探究“三電”前沿技術(shù)，拓展閱讀“三電”文章（如下圖所示）。

課后主動學習人數(shù)占比圖

（四）學生知識技能需求不同

《中華人民共和國職業(yè)教育法》［4］打通了職業(yè)教育學生上升的通道，設(shè)置了本科層次職業(yè)學校，在普通高等學校和?？茖哟温殬I(yè)學校設(shè)置本科職業(yè)教育專業(yè)，拓寬了五年制高職學生升學之路。選擇繼續(xù)升學的學生，需要側(cè)重學習“三電”結(jié)構(gòu)及工作原理知識，為后續(xù)升學奠定基礎(chǔ)；而選擇就業(yè)的學生，則需要側(cè)重對“三電”拆裝、檢測技能的訓練，為后續(xù)就業(yè)提供幫助。

（五）實訓室實操設(shè)備數(shù)量少

新能源汽車構(gòu)造復雜，導致課程教學中需要用到的絕緣工具、專用設(shè)備和工具種類繁多，比如：萬用表、絕緣電阻表、鉗形電流表等工具，氣密性檢測設(shè)備、充放電設(shè)備、模組均衡設(shè)備、整車故障診斷儀、CAN總線分析儀、蓄電池系統(tǒng)專用診斷設(shè)備、電容放電儀等設(shè)備［5］。這些工具設(shè)備采購成本高，有限的經(jīng)費只能采購一套或幾套設(shè)備，不能滿足課堂教學中全體學生的同時學習使用。課上采用小組輪轉(zhuǎn)練習則會大大縮短學生技能操作訓練時間。

（六）教師教學深度難把控

面對學生學習基礎(chǔ)、學習需求的不同，“三電”類課程教學的教師在教學過程中對教學深度把控難度增大。難度淺不能滿足有繼續(xù)升學需求的學生，難度深對學習基礎(chǔ)薄弱的學生不適應(yīng)，導致部分學生吃不飽，部分學生吃不透的問題。

三、教學改進意見

（一）實行線上線下混合式教學模式

針對學生缺乏學習興趣、概念混淆不清、學習積極主動性不夠等問題，實行線上線下混合式教學模式。利用線上學習平臺軟件推送動畫、圖片、視頻等豐富多彩、趣味性強的多媒體資源，激發(fā)學生學習興趣，并進行課前自主預習、課后拓展學習。利用線下仿真軟件、實訓設(shè)備等，針對學生容易混淆出錯的概念、原理、技能進行講解、剖析、演示、練習、總結(jié)，解決學習難點，達到教學目標。例如，在“驅(qū)動電機及控制技術(shù)”課程中，驅(qū)動電機拆裝工序多，難度大，是學生學習的難點。課前，教師線上利用學習平臺軟件推送相關(guān)實拍操作視頻，發(fā)布提問，學生課前帶著問題看視頻，對操作步驟有初步認識。課中，教師線下利用驅(qū)動電機實物指導示范拆裝過程，學生依據(jù)線上的預習以及線下教師的指導來完成驅(qū)動電機的拆裝操作。同時，線下組織學習活動中，可以培養(yǎng)學生職業(yè)素養(yǎng)，實現(xiàn)知識傳授與價值引領(lǐng)的統(tǒng)一。

（二）實施分層次教學策略

針對學生不同的畢業(yè)需求問題，利用線上線下資源，組織分層次教學。對于有升學需求的學生，采用線上資源推送，線下答疑解惑的方式，在“三電”部件結(jié)構(gòu)與原理、控制策略、電路分析等方面增加講授內(nèi)容和深度，為學生未來在本科院校就讀奠定基礎(chǔ)；對于有就業(yè)需求的學生，降低理論難度，增加技能訓練。通過延長實訓中心開放時間，增添實訓中心輔導教師，提升學生技能操作練習時間，以此滿足不同學生的需求。例如，在“動力電池管理及維護技術(shù)”課程中，有升學需求的學生，未來可能從事動力電池管理系統(tǒng)設(shè)計、選用等工作，對動力電池的參數(shù)、上電控制邏輯等理論知識更為關(guān)注，可以采用線上資源推送，學生先自主學習，教師再線下答疑的方式；而有就業(yè)需求的學生，未來可能從事動力電池維護保養(yǎng)等工作，則對動力電池的檢測、充放電和均衡等技能更為關(guān)注，可以延長實訓室開放時間，學生多實操練習。

（三）實現(xiàn)“虛實”融合式教學方法

針對新能源汽車實訓操作安全要求高、實訓工具設(shè)備少、實訓經(jīng)費有限等問題，提出“虛實”融合式教學方法。學生先利用虛擬仿真軟件反復練習，在對操作步驟、操作要點熟練掌握的基礎(chǔ)上再到實車上進行操作練習，以減少安全防護事故的發(fā)生，降低實訓操作的出錯率，從而節(jié)省單次實訓操作時間，增加學生練習總次數(shù)，彌補實訓工具設(shè)備少的缺陷。例如，“驅(qū)動電機及控制技術(shù)”課程中，驅(qū)動電機的數(shù)量有限，在驅(qū)動電機拆裝實物操作練習前可以先在虛擬仿真軟件上多次練習，再到實物上操作，減少錯誤，縮短單次操作時間，增加操作次數(shù)。

結(jié)語

因為新能源汽車是新興產(chǎn)業(yè)，所以新能源汽車技術(shù)專業(yè)的建設(shè)仍處于摸索的階段，“三電”類課程的教學也在教學實踐中不斷探索。因此，總結(jié)“三電”類課程教學的現(xiàn)存問題，尋找解決的策略，以為推進五年制高職新能源汽車技術(shù)專業(yè)“三電”類課程教學提供參考，為我國新能源汽車技術(shù)的發(fā)展提供助力。

參考文獻：

［1］許書軍，楊小娟，劉富佳，等.新能源汽車售后維修行業(yè)發(fā)展及維修技術(shù)趨勢分析［J］.汽車工程學報，2023（3）：110.

［2］高玉芝.新能源汽車“三電”教學內(nèi)容融合及教學方法探索［J］.汽車實用技術(shù)，2019，303（24）：201203.

［3］教育部.高等職業(yè)學校新能源汽車技術(shù)專業(yè)教學標準.http：//www.moe.gov.cn/s78/A07/zcs_ztzl/2017_zt06/17zt06_bznr/bznr_gzjxbz/gzjxbz_zbzzdl/zbzzdl_qczzl/201907/P020190730583007868843.pdf.

［4］教育部.中華人民共和國職業(yè)教育法.http：//www.moe.gov.cn/jyb_sjzl/sjzl_zcfg/zcfg_jyfl/202204/t20220421_620064.html.

［5］徐立平.“動力電池及管理系統(tǒng)”教學設(shè)計與實施［J］.科技風，2021（12）：171173.

作者簡介：丁麗娟（1986—?），女，漢族，江蘇如皋人，碩士，中級職稱，研究方向：新能源汽車技術(shù)。