陳運(yùn)星 吳華偉 王書賢 鄧?yán)?張明國

1.湖北文理學(xué)院 純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與測試湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湖北省襄陽市 441053

2.湖北文理學(xué)院 汽車與交通工程學(xué)院 湖北省襄陽市 441053

1 引言

汽車行業(yè)目前正在經(jīng)歷由傳統(tǒng)燃油車時(shí)代向智能電動(dòng)時(shí)代的轉(zhuǎn)型，未來，新能源智能汽車將成為主流的產(chǎn)品形態(tài)。根據(jù)國家《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》的相關(guān)政策，電動(dòng)化、智能化正在成為汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展潮流和趨勢。發(fā)展新能源汽車，是我國從汽車大國邁向汽車強(qiáng)國的必由之路，是應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。2021 年我國新能源汽車銷量更是實(shí)現(xiàn)井噴式增長，銷量達(dá)到352.1 萬輛，同比增加1.6 倍，對(duì)于汽車銷量的貢獻(xiàn)率也從2020 年的5.4% 增長到2021 年的13.4%，增加了8 個(gè)百分點(diǎn)，連續(xù)7 年位居全球第一。預(yù)測2022 年我國新能源汽車銷量將達(dá)到600 萬輛，新能源汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展離不開大量的新能源汽車專業(yè)人才，而高校承擔(dān)著為社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)汽車專業(yè)人才的重任。為此，許多高校開設(shè)了新能源汽車相關(guān)專業(yè)課程，然而，傳統(tǒng)的教學(xué)模式可能已無法完全適應(yīng)新能源汽車方面的教學(xué)工作，導(dǎo)致人才培養(yǎng)與新能源汽車市場需求不匹配。為提高高校人才培養(yǎng)與新能源汽車行業(yè)人才需求的契合度，將虛擬仿真技術(shù)與理論知識(shí)有機(jī)融合的教學(xué)模式有助于極大提升教學(xué)質(zhì)量，為新能源汽車行業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量提供可靠保障。

國內(nèi)一些學(xué)者關(guān)于虛擬仿真技術(shù)在汽車專業(yè)課程方面的應(yīng)用進(jìn)行了探究，盛湘飛等[1]分析了虛擬仿真技術(shù)在汽車底盤構(gòu)造應(yīng)用的優(yōu)勢；張忠洋等[2]研究虛擬仿真技術(shù)在新能源車輛專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用帶來的好處及具體應(yīng)用案例；陸展探討了虛擬仿真軟件在新能源汽車維修專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用，指出虛擬仿真技術(shù)對(duì)培養(yǎng)素質(zhì)良好、專業(yè)性強(qiáng)的維修人才有著極大的幫助[3]。付學(xué)敏對(duì)虛擬仿真技術(shù)在汽車維修中的應(yīng)用進(jìn)行了探討[4]。王付凱等[5]探索了虛擬仿真技術(shù)在職業(yè)院校新能源汽車教學(xué)中應(yīng)用存在問題及作用。還有傅楚青等[6]探討了虛擬仿真技術(shù)在新能源汽車實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用存在問題及應(yīng)用措施。

國內(nèi)許多職業(yè)院校盡管針對(duì)虛擬仿真技術(shù)在傳統(tǒng)汽車課程教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，取得了一定的理論成果，但針對(duì)虛擬仿真技術(shù)在本科高校新能源汽車專業(yè)課程方面的應(yīng)用較少，仍缺乏對(duì)理論與虛擬仿真技術(shù)在電動(dòng)汽車課程方面有機(jī)融合的研究。鑒于此，本文以“全面提高應(yīng)用型本科高校新能源汽車專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量”為目標(biāo)，分析應(yīng)用型本科高校電動(dòng)汽車課程教學(xué)中存在的問題，并對(duì)虛擬仿真技術(shù)引入電動(dòng)汽車課程教學(xué)進(jìn)行了一定探索，提出了一些應(yīng)用措施，以期為其他應(yīng)用型本科高校的人才培養(yǎng)提供一些借鑒。本文主要內(nèi)容框架如圖1 所示。

圖1 本文主要內(nèi)容框架

2 應(yīng)用型本科高校電動(dòng)汽車課程教學(xué)中存在的問題

新能源汽車是近幾年汽車行業(yè)的熱點(diǎn)，新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展使得對(duì)新能源汽車人才的需求量更大，對(duì)人才的能力要求更高。為了更好地提高本科高校車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量與新能源汽車市場的契合度，傳統(tǒng)的設(shè)有車輛工程專業(yè)的高校均新增了相關(guān)的電動(dòng)汽車專業(yè)課程，以便為新能汽車行業(yè)培養(yǎng)更高質(zhì)量人才。然而，目前很多應(yīng)用型本科高校針對(duì)新開設(shè)的電動(dòng)汽車相關(guān)專業(yè)課程還是采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)枯燥乏味、電動(dòng)汽車專業(yè)知識(shí)掌握較差，嚴(yán)重影響了人才培養(yǎng)質(zhì)量。此外，一些應(yīng)用型本科高校在電動(dòng)汽車課程理論學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)之間設(shè)置的比例不太合理，理論和實(shí)踐沒有達(dá)到有效的融合，影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的效果?？偠灾?，應(yīng)用性本科高校在電動(dòng)汽車課程教學(xué)中還存在較多問題，本文主要?dú)w納總結(jié)了以下三個(gè)問題：

2.1 教學(xué)模式單一、教學(xué)內(nèi)容滯后

電動(dòng)汽車課程是車輛工程專業(yè)為適應(yīng)新能源汽車行業(yè)發(fā)展需求而新開設(shè)的相關(guān)專業(yè)課程。當(dāng)今，新能源汽車在結(jié)構(gòu)、原理等方面與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車都存在較大區(qū)別，技術(shù)方面增加了更多電動(dòng)化方面知識(shí)。目前，大多本科高校還是采用傳統(tǒng)的教學(xué)理念和教學(xué)模式，即教師在課堂上采用PPT 課件的形式來講解課本理論知識(shí)，模式上沒有太多創(chuàng)新，學(xué)生還是被動(dòng)地理解知識(shí)[5]。電動(dòng)汽車課程除了基本結(jié)構(gòu)組成，還增添了許多電類知識(shí)，內(nèi)容具有較強(qiáng)的抽象性，如果還是采用傳統(tǒng)的授課模式已很難讓學(xué)生掌握好電動(dòng)汽車專業(yè)課程知識(shí)，降低了人才培養(yǎng)質(zhì)量。此外，當(dāng)今新能源汽車技術(shù)更新迭代較快，而教材存在內(nèi)容陳舊，無法及時(shí)更新，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容與電動(dòng)汽車市場新技術(shù)之間存在一定滯后。教學(xué)模式的單一和教學(xué)內(nèi)容的滯后均影響了高校新能源汽車人才培養(yǎng)質(zhì)量與社會(huì)需求吻合度。

2.2 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、理論知識(shí)掌握不扎實(shí)

當(dāng)前，應(yīng)用型本科高校在電動(dòng)汽車課程設(shè)置方面存在重理論輕實(shí)驗(yàn)，甚至有些本科高校只有理論課沒有實(shí)驗(yàn)課。再加上教學(xué)模式傳統(tǒng)，這些均嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致學(xué)校效率低、理論知識(shí)掌握不牢固。此外，還影響了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，降低了教學(xué)效果。隨著新能源智能汽車相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的廣度和難度也不斷增加，學(xué)生所學(xué)的知識(shí)與市場上出現(xiàn)的新技術(shù)存在脫節(jié)，這些均嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性[4]。

2.3 教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施陳舊且不足

當(dāng)今，地方應(yīng)用型本科高校，由于教學(xué)實(shí)驗(yàn)場地和教學(xué)經(jīng)費(fèi)的限制，再加上電動(dòng)汽車相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴，導(dǎo)致大多數(shù)應(yīng)用型本科高校電動(dòng)汽車實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備缺乏，實(shí)驗(yàn)課時(shí)大幅縮減，培養(yǎng)的學(xué)生動(dòng)手能力不強(qiáng)、理論掌握也不扎實(shí)。此外，有些理論課程上的內(nèi)容也無法在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上得到很好地展示，教學(xué)效果不夠理想。另外，由于新能源汽車上存在許多高壓部件，教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中也存在一些安全隱患，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中可能會(huì)因?yàn)椴僮鬟^失帶來觸電危險(xiǎn)，危害身體健康，同時(shí)也給任課教師教學(xué)帶來額外負(fù)擔(dān)。

3 虛擬仿真技術(shù)在電動(dòng)汽車課程教學(xué)中的應(yīng)用措施

為了解決應(yīng)用型本科高校電動(dòng)汽車課程教學(xué)中存在的這些問題，本文提出將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到電動(dòng)汽車課程教學(xué)中，探索將理論與虛擬仿真技術(shù)有機(jī)融合。為使得虛擬仿真技術(shù)更好地應(yīng)用于電動(dòng)汽車課程教學(xué)中，本文提出了相應(yīng)地應(yīng)用措施，以期提升教師教學(xué)水平和熱情，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和能力，促進(jìn)應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高，為新能源汽車行業(yè)的人才培養(yǎng)提供可靠保證。主要應(yīng)用措施如下：

3.1 打造理虛一體化教學(xué)方案

將虛擬仿真技術(shù)融入到本科高校電動(dòng)汽車教學(xué)系統(tǒng)中，主要包括電動(dòng)汽車構(gòu)造與原理仿真教學(xué)系統(tǒng)、動(dòng)力總成功能虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)功能虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)及車輛充電系統(tǒng)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)四個(gè)部分。而本項(xiàng)目擬采用的虛擬仿真系統(tǒng)主要包括內(nèi)容如表1 所示。以新能源汽車行業(yè)需求為導(dǎo)向，實(shí)時(shí)關(guān)注新能源汽車最新技術(shù)并引入教學(xué)內(nèi)容，并持續(xù)推進(jìn)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)內(nèi)容的更新。整合、更新、優(yōu)化電動(dòng)汽車課程理虛教學(xué)方案、內(nèi)容及考核方式，在電動(dòng)汽車課程理論教學(xué)中根據(jù)實(shí)際教學(xué)需求來調(diào)整虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)和學(xué)生自由線上學(xué)習(xí)學(xué)時(shí)，加大純理論和虛擬仿真技術(shù)相結(jié)合的力度，使學(xué)生能夠從虛擬仿真系統(tǒng)中體會(huì)到學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力。

表1 本項(xiàng)目虛擬仿真系統(tǒng)主要組成

3.2 加大教師虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用能力方面的培訓(xùn)

教師教學(xué)過程中應(yīng)用虛擬仿真軟件的能力對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的影響至關(guān)重要。教師可依托教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目平臺(tái)，尋找電動(dòng)汽車相關(guān)的企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人項(xiàng)目的申請(qǐng)與實(shí)施。通過此項(xiàng)目平臺(tái)教師可以深入到企業(yè)去學(xué)習(xí)虛擬仿真技術(shù)在電動(dòng)汽車的應(yīng)用，另外，也可以聘請(qǐng)企業(yè)工程師來校開展針對(duì)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用能力方面的培訓(xùn)，提升教師虛擬軟件技術(shù)應(yīng)用能力，提高本科高校電動(dòng)汽車人才培養(yǎng)質(zhì)量。

3.3 建立開放式電動(dòng)汽車模擬訓(xùn)練虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

針對(duì)電動(dòng)汽車虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，為使學(xué)生更好地利用虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，教師教學(xué)內(nèi)容要增加虛擬仿真系統(tǒng)的使用技巧，讓學(xué)生通過簡單的操作就能很好地掌握相關(guān)理論知識(shí)。另外，高校應(yīng)該在虛擬仿真平臺(tái)中開放電動(dòng)汽車課程相關(guān)教學(xué)資源，使得學(xué)生可以自由隨時(shí)使用系統(tǒng)來學(xué)習(xí)，并在平臺(tái)中建立相應(yīng)的評(píng)估模塊來對(duì)學(xué)生自由學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行考核[6]。同時(shí)教師可通過虛擬仿真平臺(tái)查看學(xué)生學(xué)習(xí)情況，并可以對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的疑惑進(jìn)行針對(duì)性的解答，充分發(fā)揮虛擬仿真系統(tǒng)的優(yōu)勢，提高教學(xué)效率和效果。

4 結(jié)語

本文以“全面提高應(yīng)用型本科高校電動(dòng)汽車專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量”為目標(biāo)，分析了應(yīng)用型本科高校電動(dòng)汽車課程教學(xué)中存在的主要問題。為此，將虛擬仿真技術(shù)引入電動(dòng)汽車課程教學(xué)中的應(yīng)用措施進(jìn)行了詳細(xì)探討，提出了理虛有機(jī)結(jié)合的教學(xué)改革措施。教師的教學(xué)模式得到不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，激發(fā)教師熱情，優(yōu)化課堂教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量；學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、熱情和實(shí)踐動(dòng)手能力得以提升，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲和探索欲，綜合素質(zhì)和就業(yè)競爭力得到提高。本文的研究成果將起到一定的示范和推動(dòng)作用，可為其他工科類專業(yè)的人才培養(yǎng)提供參考。