新能源汽车课程体系构建
(一)课程体系构建思路
根据用人单位对新能源汽车的要求,结合人体培养目标定位,必须改革现有的车辆工程等课程体系,构建能突出交叉学科特点和突出创新能力培养的战略性新兴产业新能源汽车专业课程体系,调整汽车领域人才的教育、培养方向,培养具备扎实的机械工程的基本理论和知识,掌握新能源汽车专业知识,有较强实践能力和创新精神的新能源汽车工程领域高素质应用型人才,为我国的战略性新兴产业发展提供人力资源保证。
新能源汽车课程体系的构建思路为:坚持“厚基础、宽口径、高素质”的原则,以机械学科为平台,重视工程能力培养,突出汽车电子控制和汽车零部件CAD/CAE能力培养的汽车特色专业方向,将汽车电子控制能力培养及汽车零部件设计制造能力培养贯穿于整个理论教学和实践教学课程体系,培养具有一定工程实践能力和创新意识的新能源汽车创新人才,并据此确定了新能源汽车专业的课程体系(图1为从理论教学和专业实践两方面进行工程能力培养的新能源汽车课程体系)。
(二)理论课程体系构建
理论教学体系采用了平台加模块化结构模式,分为通识教育平台课程、机械基础平台课程、专业平台课程三个层次。重视机械基础平台课程和专业平台课程的联系,突出数字化设计制造课程体系和新能源汽车专业特色课程体系。构建了以汽车电子及其控制为特色的课程培养体系:以机械平台课程中的电工电子学、测试技术和控制工程等课程为基础,通过专业平台模块,开展电动汽车技术、汽车新能源与节能技术、电动汽车驱动与控制、电机与拖动基础、汽车电器与电子控制技术、动力电池技术、新能源汽车动力匹配、汽车单片机原理等课程,在结合汽车电子设计等课程设计培养学生新能源汽车电子控制能力。针对装备制造业尤其是汽车行业特点,在机械学科平台课程如机械制图、工程材料、互换性与测量技术等课程基础上,构建以汽车CAD/CAE/CAM系列课程和汽车性能仿真课程为基础的汽车数字化设计制造课程体系:开设了汽车CAD,有限元分析、新能源汽车动力匹配等课程,学习的软件有CATIA、ANSYS等机械专业通用软件以及GT suite等汽车方向专业软件。
图1 突出工程能力培养的新能源汽车专业教学课程体系
在专业平台课程上,精炼专业课内容避免不同课程之间内容重叠,丰富专业课程考核方式,部分课程可以大作业和答辩相结合的模式突出对学生能力的考核。
(三)构建突出工程能力培养的实践教学课程体系
在实践教学环节安排上更加注重汽车发动机及底盘总成的拆装实训环节,使理论与实践结合更加紧密。除注重于一般意义上的机械及汽车应用能力的培养外,注重于对汽车节能排放方面创新与应用能力的培养,使培养的学生更能适应本专业不同研究领域的工程技术应用需求。
加强实验课程设置。除了在专业课程中正常设置实验外,针对新能源汽车特点,专门开设了一门专业综合试验课程,该课程围绕实验室购置的教学和科研设备,针对性的开展相关实验,提高学生实践能力和创新精神。
重视课程设计,除了正常的机械原理课程设计和机械设计课程设计外,针对新能源汽车专门增加了汽车电子技术课程设计,针对新能源汽车中电机控制以及汽车电子零部件控制进行单片机编程,提高学生在控制方面的编程能力。
强化工程训练和实习。开设了机械制图测绘实习,金工实习,认识实习,电子工艺实习,专业基础综合训练,电动汽车综合训练。在专业基础综合训练中,强化汽车发动机和底盘总成拆装实训环节,使学生在了解新能源汽车构造基础上首先了解传统汽车结构。在电动汽车综合训练中,针对购买的电动汽车试验平台,使学生了解新能源汽车构造。
在实践教学环节中,围绕数字化课程模块,将实验、实训、课程设计和毕业设计等环节有机联系起来,将工程能力培养贯穿于整个专业课学习阶段。比如学生在一年级机械制图课程和机械制图测绘实习中掌握了二维工程制图的基本能力,在二年级的机械原理课程设计和三年级的机械设计课程设计过程中将强化机械零部件工程制图能力。在专业基础综合训练过程中学生在拆装发动机和汽车底盘过程中,要求学生同时测绘绘制实际零部件的工程图纸,进一步强化二维制图工程能力。在汽车三维造型设计中,将要求学生利用CATIA三维造型软件进一步绘制在专业综合训练中测绘的零部件,强化三维零部件设计能力。在有限元分析课程中,将要求学生利用CATIA软件绘制的三维零部件在有限元工程软件Ansys中进行实际工程应用分析。在毕业设计中将综合学生在大学阶段学到的知识,进一步提升学生的数字化设计和制造能力。在控制编程能力培养方面,学生在电子实习中了解基本的电子元器件原理,在电动汽车综合训练中了解电动汽车和混合动力汽车结构及工作原理,在汽车电子技术课程设计中进行控制编程,提高控制能力,在毕业设计中,综合所学知识进行电动汽车汽车总成的控制编程,使学生编程实践能力进一步提升。
同时积极吸纳本科生利用课余时间参与科研,提升学生专业能力;以全国大学生节能减排社会实践科技竞赛、挑战杯、大学生数学建模大赛和机械创新设计大赛等为平台,以组织学生参加Honda中国节能竞技大赛、中国大学生方程式赛车为契机,学生自己组装赛车,从新能源汽车、汽车零部件轻量化设计制造等角度出发,突出节能减排特色,使学生通过参加大赛达到培养学生竞争意识、创新意识,培养科技创新能力和创业就业能力,得到更多的专业技能,加强学生工程能力和创新能力的培养。
(四)课程体系实施效果
通过相关课程体系的实施,学生工程能力培养得到了提升。新能源汽车本科生设计的“太阳能驱动停车蓬设计”参加了“第七届大学生节能减排社会实践与科技竞赛”,并做出了样机。以新能源汽车专业本科生为主体组建的车队利用本田公司提供的摩托车用4冲程单缸发动机,自己动手制作节能赛车(如图2所示),与国内其他高校一起挑战节能极限,在2014年获得全国高校组第30名以及2015年获得全国高校组第9名的好成绩。学生组建的大学生方程式车队,自己拉赞助自己动手制造方程式赛车(如图3所示),代表我校首次参加了2016年大学生方程式赛车。通过自己动手制作赛车参加比赛,学生将课程中学到的知识运用到赛车设计和制造中,真正做到了理论和实践相结合,极大地提高了学生的动手能力、工程创新能力和社会活动能力。
图2 本科生制作的节能赛车
图3 本科生制作的大学生方程式赛车