純電動(dòng)汽車(chē)“三電”類(lèi)課程教學(xué)研究

純電動(dòng)汽車(chē)“三電”類(lèi)課程教學(xué)研究摘要：隨著新能源汽車(chē)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，對(duì)新能源汽車(chē)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(chē)電機(jī)、電池、電控“三電”類(lèi)課程的三大特征，從五年制高職學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)、實(shí)訓(xùn)條件和教師教學(xué)三個(gè)角度總結(jié)了課程教學(xué)中存在的六點(diǎn)問(wèn)題，依據(jù)教學(xué)理論和實(shí)踐從教學(xué)模式、教學(xué)策略、教學(xué)方法三方面提出了適用于“三電”課程教學(xué)改進(jìn)意見(jiàn)，為推進(jìn)五年制高職新能源汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)業(yè)“三電”類(lèi)課程的教學(xué)提供參考。隨著全球能源危機(jī)、環(huán)境污染等問(wèn)題的日益突出，汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展面臨重大挑戰(zhàn)。用清潔、無(wú)污染、來(lái)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(chē)逐漸被以電能為主要?jiǎng)恿υ吹男履茉雌?chē)替代。2016年，新能源汽車(chē)被列為“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，新能源汽車(chē)技術(shù)和銷(xiāo)售數(shù)量明顯提升。經(jīng)過(guò)六年發(fā)展，我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)迅速壯大。據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)信息發(fā)布，截至2022年全國(guó)新能源汽車(chē)保有量達(dá)到了1310萬(wàn)輛。新能源汽車(chē)保有量的猛增對(duì)新能源汽車(chē)技術(shù)人才的培養(yǎng)提出了新的要求，新能源汽車(chē)“電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化”新三化的技術(shù)特征使新能源汽車(chē)維修內(nèi)容、維修方式和維修理念都發(fā)生了變化，專(zhuān)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(chē)新技術(shù)發(fā)展需求的人才，成為新能源汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)關(guān)注的重點(diǎn)。本文以新能源汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)業(yè)的“三電”類(lèi)專(zhuān)業(yè)核心課程為例，分析“三電”類(lèi)專(zhuān)業(yè)核心課程的特征，總結(jié)“三電”類(lèi)專(zhuān)業(yè)核心課程教學(xué)過(guò)程中現(xiàn)存的問(wèn)題，從教學(xué)模式、教學(xué)策略、教學(xué)方法三個(gè)角度針對(duì)性地提出教學(xué)改進(jìn)建議，為推進(jìn)五年制高職新能源汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)業(yè)“三電”類(lèi)課程的教學(xué)提供參考?！叭姟奔夹g(shù)是指新能源汽車(chē)動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)BMS、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù)MCU、整車(chē)控制器VCU或電,是新能源汽車(chē)中的關(guān)鍵技術(shù)，是評(píng)價(jià)新能源汽車(chē)極為重要的指標(biāo)，決定了新能源汽術(shù)是五年制高職新能源汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握的重點(diǎn)內(nèi)容?！陡叩嚷殬I(yè)學(xué)校新能源汽車(chē)技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》中，與三電技術(shù)相關(guān)的知識(shí)和能力目標(biāo)（如表1所示）。對(duì)應(yīng)這些知識(shí)和能力目標(biāo)的有四門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課“動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)”“驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù)”“新能源汽車(chē)整車(chē)控制技術(shù)”和“新能源汽車(chē)電氣技術(shù)”，教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)中還提及了這四門(mén)課程相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容[3]（如表2所示）。表1“三電”技術(shù)知識(shí)和能力目標(biāo)知識(shí)1.掌握動(dòng)力電池管理系統(tǒng)和上電控制邏輯知識(shí)2.掌握永磁同步電機(jī)的工作原理3.掌握新能源汽車(chē)的充電類(lèi)型和交直流充放電控制邏輯知識(shí)能力1.能夠進(jìn)行新能源汽車(chē)高壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能檢測(cè)和組件更換2.能夠進(jìn)行新能源汽車(chē)電路分析3.能夠進(jìn)行新能源車(chē)CAN總線的檢測(cè)和分析表2四門(mén)專(zhuān)業(yè)課程對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容“動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)”“驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù)”1電池組的連接方式和常用參數(shù)1簡(jiǎn)單電機(jī)模型工作原理2動(dòng)力電池組及管理系統(tǒng)各組件安裝位置和功能2永磁同步電機(jī)構(gòu)造與工作原理3動(dòng)力電池組漏電檢測(cè)3交流異步電機(jī)構(gòu)造與工作原理4電動(dòng)機(jī)械式接觸器的作用和電源管理系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)4典型電機(jī)拆裝與檢測(cè)5動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)組件工作原理與外部低壓連接接口的定義5電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳感器結(jié)構(gòu)和原理續(xù)表“動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)”“驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù)”6動(dòng)力電池拆裝與評(píng)估6汽車(chē)變頻器結(jié)構(gòu)和基本原理7電池模組和單體電池的檢測(cè)與均衡7典型汽車(chē)變頻器結(jié)構(gòu)拆裝8能夠進(jìn)行動(dòng)力電池組電池模塊充放電與容量均衡8電機(jī)及控制系統(tǒng)熱管理9動(dòng)力電池組熱管理系統(tǒng)上電控制邏輯和檢測(cè)“新能源汽車(chē)整車(chē)控制技術(shù)”“新能源汽車(chē)電氣技術(shù)”1新能源汽車(chē)整車(chē)控制類(lèi)型及控制系統(tǒng)1新能源汽車(chē)電路分析2整車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制技術(shù)2新能源汽車(chē)CAN總線的檢測(cè)和分析3電動(dòng)真空泵控制技術(shù)312V電源分配系統(tǒng)及配電盒功能4電動(dòng)空調(diào)控制技術(shù)4新能源汽車(chē)交直流充電系統(tǒng)檢修542V電動(dòng)轉(zhuǎn)向控制技術(shù)與傳統(tǒng)燃油車(chē)課程相比，新能源汽車(chē)的核心課程需要更為扎實(shí)的電工電子技術(shù)基礎(chǔ)。動(dòng)力電池的檢測(cè)、均衡和控制邏輯，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作原理、檢測(cè)，傳感器的原理，變頻器的原理，整車(chē)控制技術(shù)，電路分析，CAN總線的檢測(cè)和分析，充電系統(tǒng)的檢修，這些教學(xué)內(nèi)容均涉及電工、電力、車(chē)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(shí)密切相關(guān)；“新能源汽車(chē)電氣技術(shù)”中CAN總線的檢測(cè)與分析則對(duì)應(yīng)了“電工電子技術(shù)”的數(shù)字電路邏輯門(mén)電路、編碼器、譯碼器等基礎(chǔ)知識(shí)。而理復(fù)雜，對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)有較高要求，因此，新能源汽車(chē)隨著新能源汽車(chē)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(chē)生產(chǎn)廠商在“三電”技術(shù)方面技術(shù)水平不同，有的車(chē)企擁有自主獨(dú)立研發(fā)制造的三電部件，有的車(chē)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(chē)“三電”技術(shù)更新迭代迅速。比如，問(wèn)界M5的華為電機(jī)轉(zhuǎn)速可高達(dá)18000轉(zhuǎn)，遠(yuǎn)高于其他車(chē)企的12000~15000轉(zhuǎn)；比亞迪的800伏高壓充電技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)程技術(shù)更新快。新能源汽車(chē)“三電”技術(shù)均涉及高壓電，技能操作過(guò)程中存在安全隱患問(wèn)題。從場(chǎng)地警示標(biāo)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(hù)用品佩戴、高壓部件擺放、防火防水防電等方面都提出高標(biāo)準(zhǔn)的防護(hù)要求。如果沒(méi)有做好安全防護(hù)工作，就會(huì)引起重大安全事（一）學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣五年制高職學(xué)生中考分?jǐn)?shù)段主要集中在本市中考總分的50%~60%之間。而“三電”類(lèi)課程所需要的“物理”“汽車(chē)電工電子技術(shù)基礎(chǔ)”基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)也不理想。調(diào)查顯示，74%的學(xué)生中考物理成績(jī)不及格，成績(jī)的不理想導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)失去興趣。進(jìn)入五年制高職學(xué)習(xí)階段后，由于對(duì)物理學(xué)習(xí)失去興趣，繼而對(duì)汽車(chē)電工電子技術(shù)、“三電”類(lèi)課程都失去興趣。教學(xué)過(guò)程中，明顯體會(huì)到學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)的抗拒。（二）學(xué)生概念混淆不清部分同學(xué)雖然對(duì)學(xué)習(xí)物理有強(qiáng)烈的興趣，但學(xué)習(xí)能力較弱，接受能力差，相關(guān)概念混淆不清。例如，在“驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù)”課程中，學(xué)生極易混淆“磁感應(yīng)強(qiáng)度”與的偏差，對(duì)部件的工作原理想不透，搞不懂。（三）學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不夠“三電”類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)與學(xué)科類(lèi)學(xué)習(xí)不同，它的特點(diǎn)是：知識(shí)點(diǎn)多、概念新、原理結(jié)構(gòu)復(fù)雜。每周的課堂教學(xué)時(shí)間短，需要學(xué)生課后主動(dòng)反復(fù)練習(xí)，拓展學(xué)習(xí)，才能實(shí)現(xiàn)知識(shí)的掌握遷移。調(diào)查顯示，只有20%的學(xué)生課后會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，深入探究“三電”前沿技術(shù)，課后主動(dòng)學(xué)習(xí)人數(shù)占比圖（四）學(xué)生知識(shí)技能需求不同《中華人民共和國(guó)職業(yè)教育法》[4]打通了職業(yè)教育學(xué)生上升的通道，設(shè)置了本科層次職業(yè)學(xué)校，在普通高等學(xué)校和專(zhuān)科層次職業(yè)學(xué)校設(shè)置本科職業(yè)教育專(zhuān)業(yè)，拓寬了五年制高職學(xué)生升學(xué)之路。選擇繼續(xù)升學(xué)的學(xué)生，需要側(cè)重學(xué)習(xí)“三電”結(jié)構(gòu)及工作原理知識(shí)，為后續(xù)升學(xué)奠定基礎(chǔ)；而選擇就業(yè)的學(xué)生，則需要側(cè)重對(duì)“三電”拆裝、檢測(cè)技能的訓(xùn)練，為后續(xù)就業(yè)提供幫助。（五）實(shí)訓(xùn)室實(shí)操設(shè)備數(shù)量少新能源汽車(chē)構(gòu)造復(fù)雜，導(dǎo)致課程教學(xué)中需要用到的絕緣工具、專(zhuān)用設(shè)備和工具種類(lèi)繁多，比如：萬(wàn)用表、絕緣電阻表、鉗形電流表等工具，氣密性檢測(cè)設(shè)備、充放電設(shè)備、模組均衡設(shè)備、整車(chē)故障診斷儀、CAN總線分析儀、蓄電池系統(tǒng)專(zhuān)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(gòu)成本高，有限的經(jīng)費(fèi)只能采購(gòu)一套或幾套設(shè)備，不能滿足課堂教學(xué)中全體學(xué)生的同時(shí)學(xué)習(xí)使用。課上采用小組輪轉(zhuǎn)練習(xí)則會(huì)大大縮短學(xué)生技能操作訓(xùn)練時(shí)間。面對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)需求的不同，“三電”類(lèi)課程教學(xué)的教師在教學(xué)過(guò)程中對(duì)教學(xué)深度把控難度增大。難度淺不能滿足有繼續(xù)升學(xué)需求的學(xué)生，難度深對(duì)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生不適應(yīng)，導(dǎo)致部分學(xué)生吃不飽，部分學(xué)生吃不透的問(wèn)題。（一）實(shí)行線上線下混合式教學(xué)模式針對(duì)學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣、概念混淆不清、學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性不夠等問(wèn)題，實(shí)行線上線下混合式教學(xué)模式。利用線上學(xué)習(xí)平臺(tái)軟件推送動(dòng)畫(huà)、圖片、視頻等豐富多彩、趣味性強(qiáng)的多媒體資源，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并進(jìn)行課前自主預(yù)習(xí)、課后拓展學(xué)習(xí)。利用線下仿真軟件、實(shí)訓(xùn)設(shè)備等，針對(duì)學(xué)生容易混淆出錯(cuò)的概念、原理、技能進(jìn)行講解、剖析、演示、練習(xí)、總結(jié)，解決學(xué)習(xí)難點(diǎn)，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。例如，在“驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù)”課程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)拆裝工序多，難度大，是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。課前，教師線上利用學(xué)習(xí)平臺(tái)軟件推送相關(guān)實(shí)拍操作視頻，發(fā)布提問(wèn)，學(xué)生課前帶著問(wèn)題看視頻，對(duì)操作步驟有初步認(rèn)識(shí)。課中，教師線下利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)物指導(dǎo)示范拆裝過(guò)程，學(xué)生依據(jù)線上的預(yù)習(xí)以及線下教師的指導(dǎo)來(lái)完成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的拆裝操作。同時(shí)，線下組織學(xué)習(xí)活動(dòng)中，可以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)的統(tǒng)一。（二）實(shí)施分層次教學(xué)策略針對(duì)學(xué)生不同的畢業(yè)需求問(wèn)題，利用線上線下資源，組織分層次教學(xué)。對(duì)于有升學(xué)需求的學(xué)生，采用線上資源制策略、電路分析等方面增加講授內(nèi)容和深度，為學(xué)生未來(lái)在本科院校就讀奠定基礎(chǔ)；對(duì)于有就業(yè)需求的學(xué)生，降低理論難度，增加技能訓(xùn)練。通過(guò)延長(zhǎng)實(shí)訓(xùn)中心開(kāi)放時(shí)間，增添實(shí)訓(xùn)中心輔導(dǎo)教師，提升學(xué)生技能操作練習(xí)時(shí)間，以此滿足不同學(xué)生的需求。例如，在“動(dòng)力電池管理及維護(hù)技術(shù)”課程中，有升學(xué)需求的學(xué)生，未來(lái)可能從事動(dòng)力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、選用等工作，對(duì)動(dòng)力電池的參數(shù)、上電控制邏輯等理論知識(shí)更為關(guān)注，可以采用線上資源推送，學(xué)生先自主學(xué)習(xí)，教師再線下答疑的方式；而有就業(yè)需求的學(xué)生，未來(lái)可能從事動(dòng)力電池維護(hù)保養(yǎng)等工作，則對(duì)動(dòng)力電池的檢測(cè)、充放電和均衡等技能更為關(guān)注，可以延長(zhǎng)實(shí)訓(xùn)室開(kāi)放時(shí)間，學(xué)生多實(shí)操練習(xí)。針對(duì)新能源汽車(chē)實(shí)訓(xùn)操作安全要求高、實(shí)訓(xùn)工具設(shè)備少、實(shí)訓(xùn)經(jīng)費(fèi)有限等問(wèn)題，提出“虛實(shí)”融合式教學(xué)方法。學(xué)生先利用虛擬仿真軟件反復(fù)練習(xí)，在對(duì)操作步驟、操作要點(diǎn)熟練掌握的基礎(chǔ)上再到實(shí)車(chē)上進(jìn)行操作練習(xí)，以減少安全防護(hù)事故的發(fā)生，降低實(shí)訓(xùn)操作的出錯(cuò)率，從而節(jié)省單次實(shí)訓(xùn)操作時(shí)間，增加學(xué)生練習(xí)總次數(shù)，彌補(bǔ)實(shí)訓(xùn)工具設(shè)備少的缺陷