基于科教融合的新能源汽车技术课程教学改革

［摘 要］科教融合是世界一流大学的核心办学理念，在培养高素质人才方面具有重要作用。基于以学生为中心的教育理念，新能源汽车技术课程采用多元化教学模式，以高水平的科研成果优化课程内容、把科研实例引入课堂教学，在培养学生爱国情怀、激发学生科研兴趣、拓展学生学术视野、启发学生创新思维等方面进行了教学改革，实现了科研与教学的深度融合。

［关键词］科教融合；培养模式；新能源汽车；教学改革

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2022）09-0077-03

引言

从人才培养的角度看，高等学校的科教融合是科研与教学相结合，它包括两方面内容：一是强调教师要把科研与教学结合起来，把最新的科研成果引入课堂教学；二是强调学生要参与科研，把科学研究作为与课堂学习同等重要的学习方式[1-2]。因此，教师如何把高校优质丰富的科研资源转换为人才培养优势，切实做到科研与教学深度融合，学生如何在课程学习中了解科研、参与科研并最终喜欢科研，这是当今人才培养必须面对并值得深入研究的重要课题[3]。

近年来，我国新能源汽车人才需求呈多元化趋势，学生不仅要掌握扎实的理论基础知识，而且要具有实际工程能力。教学与科研分离的人才培养模式不适应社会的需求，不能满足新能源汽车快速发展对的科技需求，科教融合是培养杰出人才的必由之路。马海泉、周光礼[4]通过对科教融合理论进行系统研究，认为科教融合在我国是一种新的高等教育哲学，是高等教育理论研究的顶层设计。李艳杰[5]研究了科教融合培养研究生科研创新能力的有效路径，肯定了科教融合是培养创新人才的前提。王焰新[6]研究了科教融合、校企融合机制，认为推进科教融合是校企合作培养研究生的基本路径，能够有效提升研究生的创新实践能力。王正存、肖中俊[7]将科研的新技术、新思维、新方法等运用于教学，对控制工程领域专业研究生在科教融合模式下的培养途径和方法进行了研究，为培养具有创新思维以及创新能力的应用型创新人才奠定了基础。

目前，强基础、重能力、宽口径、促创新是高等教育教学改革的热点，也是新能源汽车技术课程的基本教学理念和教学改革重点，科教融合在贯彻基本教学理念和创新能力培养方面具有重要作用。本文结合北京航空航天大学（以下简称”我校“）新能源汽车技术课程教学改革与实践，探讨科教融合在培养学生爱国情怀、激发学生科研兴趣、拓展学生学术视野和启发学生创新思维等人才培养中的重要作用。

一、以学术规范和职业素养为切入点，培养学生的爱国情怀

培养什么人，是教育的首要问题。高等教育是培养高层次专门人才的主要途径，是国家人才竞争和科技竞争的重要支撑。习近平总书记在2018年全国教育大会上强调，坚持中国特色社会主义教育发展道路，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。过去一段时间，人才培养侧重“才”，忽略了“人”，如近年来媒体披露的硕士、博士论文抄袭事件，本质上属于缺乏理想信念，不遵守学术规范和职业素养。因此，人才培养质量既体现在专业技能上，又体现在个性品格上。授课过程中，我们结合课程内容适时地向学生介绍能源领域科学研究的感人故事，邀请行业精英、毕业研究生为学生做爱岗敬业主题报告，进而树立学生振兴我国新能源汽车工程的信心，培养学生的爱国情怀。

二、以高水平的科研成果优化课程内容，激发学生的科研兴趣

科学研究始终关注最新科学前沿，科教融合可以使最新的科学研究成果转化为最新的教学内容，使学生能随着科学、技术的进步掌握最新的科技创新成果。基于“以学生为中心”的教育理念，经多年摸索、探究和教学实践，我们发现科研是教师完成教学和学生学到知识的强有力后盾。为此，团队教师在完成所承担国家级科研项目（如新能源汽车重点研发计划项目、国家自然科学基金项目等）和校企合作项目过程中，根据科研成果不断优化教学内容，实现科教融合。例如，动力电池是新能源汽车的核心与关键部件，其性能不仅影响电动汽车续驶里程，同时还与车辆安全性、可靠性密切相关，因此电动汽车动力电池管理至关重要。为了使学生充分认识并深刻理解电池管理的重要性，了解最新的科研动态，我们在教学中引入科研成果，展示并对比采用不同电池管理模式时的计算与试验结果。教师的详细分析和认真讲解使学生从科研的角度理解不同管理模式对电池性能的影响，认识到电动汽车动力电池性能与充放电电流、环境温度等参数密切相关。我们围绕电池管理系统布置课后作业和课堂讨论题目，如分析和比较两款热点车型——比亚迪汉EV和特斯拉Model 3的电池管理系统，说明被动均衡和主动均衡的优缺点，主动均衡的产品现状及发展趋势等。同时要求学生查阅文献资料，通过仔细阅读和认真梳理，撰写PPT并在课堂讨论。课堂讨论以学生为主，这充分调动了学生的学习积极性，也锻炼了学生发现问题的能力，激发了学生的科研兴趣。

三、以多元化教学模式促进科教融合，拓展学生学术视野

新能源汽车技术课程涉及现代许多新兴学科、交叉学科和高新技术等，如何在教学过程中开展强基础、重能力、宽口径、促创新的人才培养，教学模式和教学实践至关重要。新能源汽车技术课程采用多元化教学模式，摒弃了传统的单一课堂讲授模式，采用教师课堂讲授、学生线上学习、教师与学生线下讨论、教师给出选题、学生完成以及教师讲评等多种模式相结合的方式。其中，重要的基础理论和基础知识是教师课堂讲授的重点内容，也是学生夯实基础知识的根本；大学慕课、科技新闻和最新研究论文等是学生线上学习的主要资源，可由教师为学生筛选并提供链接或下载。同时教师鼓励学生主动探寻线上学习资源并与同学们分享，对于有意义的、优秀的分享内容，教师在表扬的同时给予学生平时成绩奖励，以此激发学生的学习热情。问题探讨、答疑解惑等是线下讨论的主要内容，线下讨论采用多种形式，如课堂讨论、学校教务处开发的课程中心所建立的课程站点聊天室讨论、课程微信群讨论以及小组讨论等。每一章节主要内容讲完后，教师结合所授内容设计若干选题，学生围绕自己感兴趣的题目进行文献检索、学习文献内容并撰写学习报告；教师针对学生所提交的学习报告进行点评，拓视野、促创新是教师点评的重点。这里，新知识、新技术和新技术应用是设计选题时应重点考虑的内容。表1给出了部分能源与动力系统的选题。

以新能源汽车驱动系统为例，该选题是基于某型电动汽车主要技术参数设计电驱动系统。教师把学生分成若干小组（团队）于课前进行驱动系统设计计算，通过小组（团队）中学生的分工合作共同完成选题规定的任务，课堂上各小组派代表上讲台分享其设计过程和计算结果，每小组讲解15分钟，讨论5～10分钟，然后由教师点评和总结10～15分钟。教师对各小组设计过程中出现的问题进行认真分析，重点点评为什么各小组采用的计算方法基本相同，但所选部件、得到的结果却存在差别的主要原因，最后提出若干关键问题让学生课后查阅资料和拓展学习。经多年教学实践，我们认为这种多元化教学模式能够极大提高学生的学习积极性，拓展学生视野，同时这种教学模式也深受学生的欢迎。

此外，在教学过程中，我们结合团队的科研项目，同时从互联网上挖掘大量相关信息，及时获取新知识、新技术、新成果，合理地将这些内容引入教学中，分析其在新能源汽车工程中的应用现状和存在的问题，引导学生通过这些相关应用探究新技术的发展。当然，为了使教学与科研深度融合，任课教师必须具有丰富的科研经历和学科前沿知识。因此，作为一名高校教师，必须不断提高自身的科学素养，否则难有高质量、高水平的教学。

四、以务实求真的教学案例激发学生科研兴趣，启发学生的创新思维

案例教学的目的不是传授知识，而是要着眼于教师和学生、学生和学生之间彼此互动的“学”。在“学”的过程中学生是主体，教师必须对“学”的过程进行整体设计与控制，要充分考虑学生的需求和能力。为了给学生营造良好的“学”的环境，本课程教学团队把科研优势转化为人才培养优势，坚持从科研项目中凝练教学案例，具体做法是把真实科研项目加以典型化处理，形成供学生思考和分析的案例，通过独立研究和相互讨论的方式来提高学生分析问题和解决问题的能力。

案例教学法的优点之一是实践性强。新能源汽车集能量转换、动力传递、电子控制和数据安全为一体，是多学科综合的高度集成化产品，其安全性至关重要，电池安全更是我们必须重点关注的问题。为此，我们结合教材中的理论阐述，通过对项目研究中电池充放电试验测得的大量数据和录制的老化试验中电池着火小视频，制作教学案例，通过对电池安全这一典型案例的分析讨论，实现了如下教学目标：1.对于电池能量管理，充放电管理应注意哪些问题、应如何进行正确操作；2.新能源汽车使用中应注意哪些问题；3.新能源汽车动力电池的安全管理标准和规定有哪些。这样的案例教学，非常有利于培养学生的实践能力。

此外，案例教学还要强调问题驱动，注重培养学生多思考、勤动脑、善于发现并解决问题的能力。结合典型案例，通过教师的深入分析和讲解，培养学生解决实际问题的能力；通过对新能源汽车领域科学问题和技术问题的深入分析，启发学生在遇到问题时多问几个为什么，鼓励学生大胆地说出自己的想法，以激发学生的创新意识。经过多年的教学实践，教研团队发现案例教学深受学生欢迎，学生学习态度积极、发言踊跃、效果很好。

五、多元化课程评价体系

任何一门课程的评价体系，即成绩评定环节都是学生最关心的环节之一。为了做到科学、公平、严肃、认真地评定学生成绩，学校必须制订合理的成绩评定标准，这样才能获得学生对成绩的认同感。本课程的课程考核采用多元化评价体系，注重学生平时表现、注重过程考核，课程考核包括平时表现、课堂讨论和大作业三部分，按照作业量和难易程度各占一定的比例。

平时表现包括平时作业、课堂互动、PPT汇报展示、讲解和讨论等；课堂讨论以小组为单位，围绕教师给出的选题、各章节思考题，查阅相关文献资料，设计计算并制作PPT在课堂上汇报，其中每小组指定1人主讲，小组其他成员补充并回答问题，也可由小组成员每人负责主讲一部分内容，同时协助小组成员回答其他问题，每人成绩由小组集体成绩和个人成绩两部分组成；大作业重点考核学生运用基础知识、基本原理分析和解决实际工程问题的能力。各环节要求学生思路清晰、文字通顺、书写规范。

在课程评价各部分中，大作业的命题值得深思和研究。早期我们采用教师统一命题、统一要求，学生在规定时间内开卷完成并打印提交，但教师在批改大作业时发现个别学生的作业雷同，有相互商量或抄袭的嫌疑。为了杜绝此类事件的发生，我们对大作业题目进行了改革，由教师统一命题改为开放型题目，以开放式案例设计和分析评价为主，即由教师给出一款新能源汽车设计案例或学生自选一款市场上售卖的新能源汽车车型（包括但不限于代用燃料汽车、纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车等），然后从官方网站获得所选车型的主要技术参数，说明其结构特点、重点分析所选车型的能源与动力系统特点，最后对整车动力性能进行计算，同时与官方给出的动力性指标进行比较、分析和评价。通过实施这一改进措施，学生提交的大作业质量明显提高。经调查后发现，其中的主要原因是学生对被动完成作业积极性不高，但对自己所选择的新能源汽车车型有很大兴趣，完成作业的积极性很高。针对在整车动力性计算时所遇到的各种问题，学生能够积极分析、相互讨论，问题解决不了时找教师答疑。

此外，我们在课程总成绩中还特别考虑了创新意识的成绩点，采取鼓励创新的原则，只要学生在平时作业、互动、课堂讨论、案例“学”习、大作业等环节中有新见解、新观点和新想法，即使工程实践起来难度很大，教师也会给予一定的鼓励。

六、结语

经多年摸索和探究发现，科研是教师完成教学和学生学到知识的强有力后盾，科教融合可以使最新的科学研究成果转化为最新的教学内容，使学生能随着科学、技术的进步掌握最新的科技创新成果。在新能源汽车技术课程教学过程中实施科教融合，极大地提高了学生的学习兴趣和积极性，拓展了学生的学术视野，同时也提高了学生探索新知识、新技术的能力。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 马海泉，任焕霞.科教融合与全面提高高等教育质量.北京师范大学校长钟秉林访谈录[J].中国高校科技，2012（5）：4-6，11.

[2] 孙会来，梁雨田，杨辉，等. 科教融合背景下的汽车类专业实验体系构建：以齐鲁工业大学（山东省科学院）为例[J]. 大学教育，2020（1）：64-67.

[3] 卢晓东. 新时代教育科学研究中的“科教融合”[J]. 中国高等教育评论，2020（13）：9-14.

[4] 马海泉， 周光礼. 科教融合创新育人：科学研究如何支撑高质量本科教育[M]. 杭州： 浙江大学出版社，2014：23-26.

[5] 李艳杰. 科教融合培养研究生科研创新能力的有效路径：基于首都经济贸易大学的总结与思考[J].中外企业家， 2019（14）：170.

[6] 王焰新. 完善科教融合校企融合机制，提升研究生创新实践能力[J]. 中国高等教育，2018（Z3）：56-58.

[7] 王正存，肖中俊. 基于科教融合的控制工程领域专业研究生的培养途径与方法[J]. 教育现代化，2019（39）：21-22.

［责任编辑：陈 明］