丁偉 信軻 何宇漾

摘要：本文以高職院校新能源汽車技術專業(yè)核心課程《純電動汽車構造與檢修》為例，針對高職院校汽車類專業(yè)傳統(tǒng)理實一體化教學現(xiàn)狀存在的問題，提出了“理- 虛- 實一體化”的創(chuàng)新教學模式。課程實踐表明，該教學模式能夠讓學生在安全意識、理論測試、實操能力、職業(yè)素養(yǎng)以及綜合表現(xiàn)方面學習效果顯著提升，助力教學三維目標順利達成，取得了良好的教學效果，為高職汽車類專業(yè)教學提供了一定的參考。

關鍵詞：理虛實一體化；教學模式；純電動汽車；虛擬仿真

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A

基金項目：2023 年江蘇省高等教育教改研究課題《“新四化”背景下跨界復合型高職汽車類人才培養(yǎng)創(chuàng)新與實踐》（項目編號：2023JSJG567）；2023 年江蘇高?！扒嗨{工程”優(yōu)秀教學團隊。

0 引言

隨著汽車產業(yè)的轉型升級，汽車行業(yè)汽車制造、銷售和售后服務已逐步向數(shù)字化轉型，汽車專業(yè)教學模式也面臨著改革與創(chuàng)新的壓力。智能化、電動化和網(wǎng)聯(lián)化的轉型將不斷驅動高職汽車類專業(yè)教學手段和教學載體的變革，高職院校汽車類專業(yè)教學模式亟待升級。

1 高職汽車類專業(yè)教學現(xiàn)狀

1.1 教學硬件設備不足

理實一體化教學模式是指將理論教學與實踐教學有機地結合起來，使學生在學習過程中能夠將所學的理論知識應用到實踐操作中，從而提高學生的實踐能力和綜合素質[1]。該教學模式下，理論知識依靠教師講解，實踐環(huán)節(jié)依托教師示范，學生的學習是直接從理論過渡到實踐中，中間不再設置有其他環(huán)節(jié)，在實際操作過程中，有可能出現(xiàn)理論知識與實踐操作脫節(jié)的現(xiàn)象。

對于汽車專業(yè)來說，實踐的載體主要是整車或者實訓平臺，這就要求學校投入更多的教學資源，包括場地、車輛和耗材等。特別是在汽車轉型升級下，為了匹配汽車智能化技術，院校需要投入更多的實訓設備，有限的資金投入導致實訓設備臺套數(shù)普遍較少[2]。由于班級人數(shù)較多，教師示范過程難以確保所有學生能夠清晰觀看和掌握，教學設備數(shù)量也限制了每個小組人數(shù)較多，實訓操作不能有效覆蓋到每位學生，教師也無法監(jiān)控全過程，存在一定的安全隱患，難以滿足傳統(tǒng)的理實一體化教學。

1.2 教學數(shù)字化資源不夠

數(shù)字化資源是提升新能源汽車教學的質量。通過數(shù)字化的教學資源，學生可以更加直觀地理解復雜的理論知識，教師也可以更加方便地進行課堂教學的組織與開展。數(shù)字化資源還可以拓寬學生的知識面，讓學生了解最新的技術發(fā)展動態(tài)，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

在汽車電動化背景下，新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車動力電池高達幾百伏，學生實操過程中對于汽車高壓部件的操作存在一定的復雜性和危險性，對于學生來說操作起來存在一定的困難，教師必須在實操前讓學生掌握汽車高壓上電和下電流程[3]。汽車安全用電知識相對抽象、不夠直觀，采用傳統(tǒng)的教師示范、學生圍觀的方式，需要大量的時間進行組織教學，且學生實操前不能身臨其境體驗實訓流程，不利于汽車高壓電下的實訓教學開展。

1.3 教學對象缺乏興趣

傳統(tǒng)的教學方法注重理論知識和實踐技能的傳授，但是傳遞知識和技能的形式相對單一，這種傳遞方式無法最大程度提高學生的學習興趣和學習效果。隨著現(xiàn)代教育技術的發(fā)展，網(wǎng)絡、手機、平板等設備已經成為人們生活中不可或缺的一部分。面對計算機硬件和軟件技術、傳感技術、人工智能等眾多學科在內的新興技術，交互性和實時性較好的信息化技術和資源亟待引入課堂教學[4]，能夠增強學生好奇心、激發(fā)學生學習興趣的實踐教學模式有待創(chuàng)新。學生可以利用這些設備輕松獲取大量信息，滿足了他們的求知欲。各種在線教育和網(wǎng)絡課程的興起為學生提供了豐富的學習資源和學習方式。相比之下，傳統(tǒng)教學方式顯然無法滿足學生對個性化、多樣化學習的需求。

2 “ 理 - 虛 - 實一體化”教學模式構建

2.1 “ 理 - 虛 - 實一體化”教學理念

“理- 虛- 實一體化”是指將理論知識、虛擬仿真和實踐技能貫穿于整個人才培養(yǎng)過程中，形成一個完整的教育體系，使學生在學習完理論知識后，不直接過渡到實踐教學，而是通過虛擬仿真教學，進一步鞏固理論知識。學生在虛擬仿真中反復練習，深入理解和掌握知識點，提前將實踐環(huán)節(jié)的任務在虛擬仿真平臺中進行演練，為實踐環(huán)節(jié)的操作奠定良好的基礎。

“理- 虛- 實一體化”教學理念是適應時代發(fā)展需求的教育創(chuàng)新。該理念是基于認知心理學、教育心理學、系統(tǒng)科學等多學科理論的研究成果[5]，強調學生的認知過程是一個從感性認識到理性認識，再到實踐運用的過程。在教學過程中，理論知識是基礎，虛擬實踐是橋梁，實踐操作是目的。虛擬仿真環(huán)節(jié)可以促進學生從理論到實踐的轉化認識，有效提高教學質量。

2.2 “ 理 - 虛 - 實一體化”教學模式構建

2.2.1“ 理 - 虛 - 實一體化”教學模式

本文以江蘇信息職業(yè)技術學院新能源汽車專業(yè)群核心課《純電動汽車構造與檢修》課程為例，實踐探索構建“理- 虛- 實一體化”教學模式。課程主要包括動力電池放電過程控制故障診斷、電驅動系統(tǒng)故障檢修、充電系統(tǒng)故障檢修、整車控制系統(tǒng)故障檢修等內容。課程教學目標要求學生掌握高壓系統(tǒng)的原理和檢修，并進一步熟練掌握使用萬用表、絕緣電阻測試儀、示波器、解碼儀等常用診斷設備，能夠獨立進行純電動汽車的診斷數(shù)據(jù)分析，確定故障診斷策略，能夠對簡單的故障進行檢測和排除。該課程涉及到電動汽車高壓系統(tǒng)檢修，部分部件還位于電動汽車動力電池內部，其維修涉及到動力電池的拆裝，在實訓教學中，對安全性提出了更高的要求。

如圖1 所示，為了有效解決該難題，在傳統(tǒng)理實一體化教學基礎上，從理論環(huán)節(jié)到實操環(huán)節(jié)中增加仿真教學環(huán)節(jié)，從而構建《純電動汽車構造與檢修》“理- 虛- 實一體化”教學模式。在教學過程中，采用“理- 虛- 實一體化”教學模式，秉持OBE 成果導向的教育理念，反向設計，正向實施，圍繞電動汽車故障排除這一目標，課中通過引入- 探究- 仿真- 排故- 評價- 拓展的流程，同步實施“三階段六步驟”，突出教學重點，強化落實。在實操前的仿真演練環(huán)節(jié)，借“虛”講“理”，即借助虛擬仿真平臺將抽象的純電動高壓電控制理論知識形象客觀地展示出來，由“虛”務“實”，讓學生在虛擬環(huán)境下反復練習高壓安全斷電以及部件拆裝，準確掌握純電動汽車動力電池拆和安裝流程，通過模擬真實環(huán)境中的操作，增強對相關設備和工具的使用熟練度，為真實車輛檢修實操奠定了良好的基礎。

2.2.2 虛擬仿真教學環(huán)節(jié)實現(xiàn)方式

在“理- 虛- 實一體化”教學模式中，增加的虛擬仿真教學環(huán)節(jié)主要通過引入電動汽車虛擬仿真實訓平臺實現(xiàn)（圖2）。該虛擬仿真平臺是利用虛擬仿真技術，結合理實一體化教學模式，采用1 ∶ 1 的模型比例，力求還原真實的新能源汽車模型，讓學生能夠在360°全沉浸式虛擬實操環(huán)境中進行實際操作，提高操作熟練度，對部件模塊進行分區(qū)域虛擬仿真教學實訓，保障學生能夠系統(tǒng)地、清晰地學習汽車專業(yè)相關知識，掌握操作流程。電動汽車虛擬仿真平臺包含了比亞迪、吉利、特斯拉和大眾等常見車型，教師可以根據(jù)學?，F(xiàn)有車輛進行選擇，平臺分為教師端和學生端，在教師端，教師可以進入演示模式，實現(xiàn)結構原理故障診斷、拆裝檢測、維護保養(yǎng)等教學演示，還可以進行任務布置與發(fā)布、成績查看與統(tǒng)計等功能，充分滿足教學對“虛擬仿真”環(huán)節(jié)的需求。

電動汽車虛擬仿真平臺在教師端設置了仿真任務的發(fā)布與考核功能（圖3），仿真任務可以選擇練習模式或者考核模式。學生在完成仿真任務過程中，可以直接在平臺中查閱車輛維修手冊、電路圖等維修資料，對故障進行仿真檢修，平臺將根據(jù)每個任務步驟自動打分，自動完成任務評價。

3 “ 理 - 虛- 實一體化”教學實踐

理- 虛- 實一體化將虛擬仿真和實踐技能融入學習過程中，為學生提供實際經驗積累的機會。借助虛擬模擬技術，學生在模擬環(huán)境中實施操作，從而規(guī)避實際操作中可能存在的危險與風險。通過實踐技巧訓練，學生能夠在真實場景中進行操作，進而獲取實踐經歷并提升技能水平。

將“理虛實一體化”的教學模式應用在《純電動汽車構造與檢修》課程教學中，通過對學生安全意識、理論測試、實操能力、職業(yè)素養(yǎng)和綜合表現(xiàn)等五個維度進行觀測，對比引入虛擬仿真平臺前后學習效果。實踐表明，通過電動汽車虛擬仿真實訓平臺，在課堂教學中有效解決了傳統(tǒng)教學中“抽象知識看不見、實訓不安全損耗高、實操錯誤難統(tǒng)計”等問題，優(yōu)化了因設備和場地缺乏無法完成多人次的教學任務，在學生進行實際車輛操作之前，應確保學生處于完全安全的環(huán)境中感知潛在的危險，從而避免對實訓設備的破壞和人員傷害的風險。這不僅能讓學生獲得更豐富的感官刺激，還能加強他們的安全意識和對待工作的細致嚴謹態(tài)度，使學生在重難點知識的學習上學得順利、學得有趣、學得高效，與未使用仿真平臺前，學生在安全意識、理論測試、實操能力、職業(yè)素養(yǎng)以及綜合表現(xiàn)方面學習效果顯著提升，助力教學三維目標順利達成，取得了良好的教學效果（圖4）。

4 結束語

針對汽車產業(yè)轉型升級給高職汽車類專業(yè)帶來的新變化，本文在在傳統(tǒng)理論實踐相結合的教學模式基礎上，本文提出了“理-虛- 實一體化”的創(chuàng)新教學模式。通過新能源汽車技術專業(yè)《純電動汽車構造與檢修》課程探索實踐。實踐結果表明，該教學模式能夠讓學生在安全意識、理論測試、實操能力、職業(yè)素養(yǎng)以及綜合表現(xiàn)方面學習效果顯著提升，使課堂教學三維目標順利達成，從而提高了課程的教學質量和教學效果，為高職汽車類專業(yè)高技術技能人才的培養(yǎng)提供了有益的探索。

注：本文系江蘇信息職業(yè)技術學院2023 年度教育教學類課題《產業(yè)變革背景下跨界復合型高職汽車類人才培養(yǎng)創(chuàng)新與實踐》（課題編號：JSITJY202305）。

【參考文獻】

[1] 軒照振， 徐增勇. 智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術專業(yè)“理- 虛- 實”人才培養(yǎng)模式改革與實踐[J]. 汽車實用技術，2023，48（16）：156-160.

[2] 袁菁蕓， 程航.“理虛實一體化”汽車專業(yè)技能人才培養(yǎng)研究[J]. 內燃機與配件，2023（10）：125-127.

[3] 楊君， 任慧超， 王健. 新能源汽車高壓電系統(tǒng)理實一體化教學[J]. 現(xiàn)代制造技術與裝備，2022，58（04）：213-215.

[4] 王立波等. 虛擬仿真技術在新能源汽車課程教學中的應用研究與實踐[J].時代汽車，2023（18）：73-75.

[5] 翟麗， 陸運華. 基于虛擬仿真技術的“理虛實”一體化教學研究[J]. 電子測試，2022，36（10）：130-133.

作者簡介：

丁偉，碩士，講師，研究方向為汽車技術、汽車職業(yè)教育等。