史立伟　刚宪约　李波

[摘 要]新能源汽车具有节能环保的优势，作为国家未来汽车发展的重中之重，新能源汽车非常适合作为车辆工程专业的新工科进行建设。新工科案例化教学对我国新旧动能转化具有重要意义。文章以驱动电机原理及其控制课程为载体，提出并开展基于案例化教学的教学改革，即将课程中的内容提炼出实践项目，在实践中讲解理论。文章详细讲解了新工科案例化教学的具体措施和内容，最终总结出适合本专业的案例化教学模式。此次改革达到了新工科背景下应用型人才培养的要求，取得了很好的教学效果。

[关键词]新工科;新能源汽车;案例化教学;实践

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）05-0090-03

新工科是为主动应对新一轮科技革命与产业变革、支撑服务创新驱动发展等一系列国家战略而实施的重大教育工程。其旨在建立和培养符合产业需求、技术发展和学生志趣的新的工程人才培养体系，增强工程教育国际竞争力。

新能源汽车符合人类可持续发展需求和国家战略，十分适合作为车辆工程专业的新工科进行建设[1]。发展节能、环保、零排放的新能源汽车，能够很好地解决环境污染、全球变暖、石油短缺这三个重大难题，满足人们的出行需求和物流需要。新能源汽车产业的发展迫切需要我们开设新能源汽车新工科实验班。

电动汽车区别于传统车最核心的技术是“三电”，包括电池、电机和电控，又简称为“三横”[2]。其中电池属于化学工业、电控属于电子技术、电机属于电气工程领域，因此电动汽车相关课程的教学需要整合多学科的资源。以驱动电机原理及其控制课程为例，该课程涉及汽车电机及其控制技术，是一门新兴但必须加大力气建设的课程。

美国经济学家、教育学家凯西·戴维森的研究成果表明，现在的学生65%将会从事目前并不存在的职业。这也是目前传统的知识传授式教育存在的问题，应逐渐转变为新式的能力传授式教育。

案例化教学以典型案例为基础，在有限的学时之内使学习者将显性的知识内化为解决问题的能力，实现由知识到能力的传授。

案例化教学最早在工商管理等管理学专业兴起。国外的案例教学开展早且普及范围广， 已经经历了100 多年的历史，形成了一个以哈佛案例库为核心，以毅伟案例库、欧洲案例交流中心等为补充的案例库体系。

我国教学案例库主要集中在经济类、法学类学科。但是随着我国汽车技术的发展，案例教学也逐渐应用于汽车维修、汽车营销等领域，目前邢台职业学院、无锡职业技术学院等职业院校开展了基于案例教学法的汽车故障诊断维修应用，取得了较好的效果[3]。

为了在有限学时内完成多学科交叉的新能源汽车领域教学，本文以驱动电机原理及其控制课程为载体，提出并开展基于案例化教学的教学改革。本文将首先结合新能源汽车典型案例介绍开展案例化教学的意义，其次介绍具体教学案例的组织和实施，最后进行总结。

一、新能源汽车新工科开展案例化教学的意义

我国已为新能源汽车产业制订了详细的发展规划，工信部《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》提出，计划到2030年，新能源汽车销量占当年汽车总销量的40%，具备市场竞争优势。

我国经济发展进入新旧动能转换的关键时期，汽车行业主要面临的难题有二：一是自主研发能力较为薄弱，发动机和变速器等动力总成关键技术掣肘于外企[4];二是伴随传统汽车行业的转型升级，对新能源汽车的技术和人才需求越来越大，传统车辆专业毕业生的素质和能力满足不了产业对工程技术人才的需求。新能源汽车行业的发展，不仅需要核心技术的研发，同时也需要培养符合新能源汽车行业发展的高素质人才[5]。

新能源汽车产业需要突破的关键零部件技术主要为“三横”：动力电池与管理系统（电池）、驱动电机与电力电子（电机）、网联化与智能化技术（电控）。其中的电机方面主要探索下一代车用电机驱动系统解决方案，为整車集成创新提供支撑。本文以电机课程为例进行案例化教学的介绍，主要意义在于：

1.国家和汽车行业的发展急需开展电动汽车电机技术的教学工作，而电机与电器作为二级学科，很难用传统的32学时完成知识和能力的传授，因此必须开展以典型案例为基础的案例教学法来进行课程的教学。

2.山东理工大学（以下简称我校）我校汽车电机研究具备较为雄厚的研究基础，公布的发明专利居全国高校首位，获得过国家技术发明二等奖等奖项，获评国家级教学团队、国家级一流专业建设点等，在此基础上开展案例教学有利于进一步发挥和加强汽车电机的研究优势。

3.课题组多位教师具备电机和车辆两个专业的学缘背景，具备较强的科研教学能力其丰富的教学研究成果可用于案例制作，其完成的教学成果可为车辆、电气两个学科服务。

4.构建的案例化教学模式和教学内容，具有良好的覆盖性和系统性，并形成大量的设计素材积累，从而使教师和学生们可以更为方便地使用案例进行设计研究。

二、新能源汽车新工科案例化教学具体措施

（一）新能源汽车新工科课程体系设计

我校结合新能源汽车的最新发展需求，开设新能源汽车新工科实验班。实验班瞄准新能源汽车驱动电力化、驾驶智能化、车辆网联化的趋势，强化校企协同育人和科创活动，培养具有国际视野、跨学科交叉融合能力和创新实践能力的新能源汽车卓越工程技术人才[6]。

实验班实行学分制教学，课程分为必修课和选修课。为对接国内汽车行业发展需求，在选修课程中，依据不同的研究方向新增部分新能源汽车理论和实践课程，如电动汽车控制技术、智能汽车与联网车技术、电动汽车电源技术、驱动电机原理及控制等，采用理论与实践相结合的授课方式，加深学生对新能源汽车行业发展的认识，夯实新能源汽车相关领域的专业知识。课程体系如表1所示。

在上述课程体系中，驱动电机原理及控制技术课程的先修课程有电工技术、电子技术、汽车构造、汽车电器与电子技术等，后续课程有新能源汽车设计与仿真、新能源汽车技术、汽车试验学等。可以看出，和电气工程及自动化专业不同的是，新工科实验班没有电力电子技术、磁性材料和磁路作为课程基础，也没有电力拖动基础、电机设计等后续课程。

（二）驱动电机原理及控制技术案例化教学内容

本教学案例库的建设，主要围绕各种电动汽车电机进行，选择12个左右代表性汽车电机，依据实际设计要求和特性选取并分类后建立案例库，可使学生由点到面、由浅入深、由易到难有选择地讲解和学习。

整个教学案例库主要由以下几个模块组成：

1.电动汽车DC-DC 直直变换器;

2.永磁电机典型磁路;

3.增程式电动汽车发电机;

4.弱混合动力起动发电机;

5.电动汽车永磁直流电机;

6.电动汽车永磁无刷电机;

7.电动汽车永磁同步电机;

8.电动汽车感应电机;

9.电动汽车双凸极电机;

10.电动汽车开关磁阻电机;

11.电动汽车整体驱动方式;

12.汽车电机典型功率变换器。

（三）驱动电机原理及控制技术课程目标

1.学生应对电动汽车驱动电机系统的整体、磁路、功率变换器、直流电机、交流电机、永磁同步电机、磁阻电机基本结构有深入的了解，并掌握电动汽车驱动电机各部分的组成及工作原理等基本知识，能够将之用于解决新能源汽车电机领域的复杂问题。

2.学生能够掌握各系统结构及工作原理，并采用科学方法对复杂车辆工程问题进行理论分析、数值模拟或实验研究，对电动汽车驱动电机系统提出改进意见;了解各系统在使用过程中的特点，并能够在电动汽车驱动电机系统设计中考虑安全、舒适、节能、环保、法律、文化等诸多因素。

3.学生能够理解并掌握分析电机磁路、功率变换器拓扑、电机特性指标，提高设计能力;掌握电机基本的装配要领、装配技法、电机部件测试等实验研究能力，对电动汽车驱动系统等关键部件具备参数设计、校核与优化的能力。

4.学生能够熟悉汽车电机行业技术标准、法律法规和产业政策，了解电动汽车驱动电机系统主要公司行业的地位、发展趋势及制约因素。

（四）新能源汽车新工科案例化教学设计

案例化教学应用中，教学的项目设计是其中一个重要环节，直接影响到教学能否取得成功。在本课程案例化教学过程中，任课教师根据本课程的教学目标，结合所教授学生的学习基础，把课程设计成12个需要学生学习的典型案例。

案例设计原则是一切案例设计服务于学生知识、能力发展。

案例设计理念是从本科生的特点和本门课程人才培养目标出发，将教学从单纯注重知识的传授转向重视对学生认知和能力的培养，将课程教学从传统的老师教转向学生学，并且学以致用[7]。

以永磁同步电机为例，具体教学设计主要部分如见表所示。

三、案例化教学的实施条件分析

（一）一流的师资和优良的教学条件

首先，案例化教学离不开一流的师资，通过对教师采取岗前培训、企业实践等方式，使师资更加满足案例化教学的要求，以此达到培养复合型人才的目的。以驱动电机原理及控制技术为例，案例化教学不再只是简单地要求教师向学生传授电机方面的理论知识，更重要的是善于对学生进行引导，使学生更加主动地学习知识，同时注重对学生认知及能力的培养。本专业师资雄厚，拥有泰山学者等国家一流人才，科研实力强大，完全符合案例化教学的要求。

其次，案例化教学离不开优良的教学条件，教学实施条件好坏不仅可以影响教师的科研能力，而且是学生动手能力的一个关键影响因素。本专业拥有优良的教学条件，实验室具备多种电机和测试仪器，能够为学生提供很好的实践机会;同时本专业多次选派教师到企业进行学习，加强实践能力。因此，本专业已充分满足新能源汽车案例化教学的实施条件。

（二）企业的积极配合

人才培养应适应行业需求，因此案例化教学需要企业的积极配合。本专业在进行教学案例库建设时，主动与企业进行对接，与企业深度融合，在驱动电机原理及控制技术案例教学中，选取了12种具有代表性的电机，这些电机都是当下企业应用较多的电机。另外，本专业的案例化教学将企业的工程经验成果与学生教学相融合，且积极寻求企业指导，因此能够有效地服务于学生知识以及能力的发展。

本专业还积极加强校企合作，为学生创造更多的实习机会。在案例化教学中，让学生尽可能地到电机厂参观实习，共同开发更高效的实习实训课程。同时，学校配具备了多种电机，学生可通过对样机教具的学习，举一反三，更加牢固地掌握专业知识。

（三）教学科研平台的建设

案例化教学离不开高水平教学科研平台的建设，一流的科研平台能为案例化教学起到很好的推动作用[4]。本专业建设有一流的实验平台，且融合相关的行业规范以及创新能力，建设全新的课程体系，构建的案例化教学课程体系除了开设专业基础课，还增加了集中实践课的学时，加强了学生实践动手能力的训练。同时，为了与国内汽车行业需求相对接，部分研究方向增设了新能源汽车实践课，逐步实现了共用平台及共建课程。

新能源汽车案例化教学需整合多学科的资源。电动汽车核心技术包含电控、电机和电池，学校多位教师兼具车辆和电机的专业教学能力，同时本专业的实践平台具有多学科交叉优势，将车辆、电机以及交通工程等学科进行了很好的整合，形成了联合多学科的实践平台。此外，本专业拥有大量专业设备，总价值3300余万元，因此本专业具有较高的案例化教学科研平台。

四、结语

新能源汽车的发展对我国未来汽车行业有着重要的影响，将其作为车辆工程专业的新工科进行建设是一个正确的决定。新能源汽车案例化教学的开设，适应时代所需，顺应了行业的发展，达到了案例化教学设计服务于学生知识、能力发展的目的。案例化教学采取全新的课程体系设计，它将实现角色的转变，使学生更主动地学习。同时，通过实践平台的建设，增强了学生的动手能力，加强了学生自身能力的培养。另外，通过校企合作，以行业发展为导向，案例化教学将为国家培养更多符合社会需求的创新型人才。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 卢宗霞. 新能源汽车人才培养模式研究[D]. 西安： 长安大学，2015.

[2] 翁才恩，刘建军，王孝鹏，等.“新能源汽车”课程实践案例化教学探索[J].韶关学院学报，2020（3）：84-88.

[3] 姚鑫.汽修订单培养项目化教学的案例库开发研究[J].西部素质教育，2017（8）：115-116.

[4] 郑玉坤.依托校内实训基地提升《汽车车身电器》课程案例化教学效果的实践[J].职业技术，2012（10）：9-11.

[5] 郭荣春.新旧动能转换背景下车辆工程专业人才培养模式探讨[J].科技视界，2019（12）：142-143.

[6] 陈湘令.《电机与电气控制技术》典型案例教学分析[J].无线互联科技，2012（9）：225.

[7] 姜晓坤，朱泓，李志义.新工科人才培养新模式[J].高教发展与评估，2018（2）： 17- 24，103.

[責任编辑：刘凤华]