面向新時代的車用替代燃料技術及評價課程教學方法改革實踐

胡志遠

（同濟大學汽車學院 上海 200082）

為貫徹落實習近平總書記關于教育的重要論述和全國教育大會的重要舉措，深入貫徹全國教育大會精神和《中國教育現代化2035》，教育部與2019年10月發布了《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》并提出要全面提升課程質量，以質量為導向建設新課程。在政府如今大力提高大學課程質量的背景下，針對新興學科的教學方法進行一定的改革符合社會潮流同時也對學生更加負責。筆者以拓展研究生視野、提高研究生認知為思路，教師講課與學生知識分享相結合，探討新興課程的教學方法改革思路與模式。

1 課程背景介紹

我國正大力發展天然氣、甲醇、乙醇、生物柴油等車用替代燃料。其中，天然氣汽車已覆蓋全國；乙醇汽油在十一省市推廣使用，計劃到2020年在全國基本實現全覆蓋；甲醇汽油也在山西等五省市試點；生物柴油在上海已進入中石化的產品銷售體系，混合動力、電動汽車、氫能等新能源汽車的研發成為各大車企的重點。因此，培養我國新能源汽車的研發人才是一個十分緊迫和重要的任務。本課程面向不同專業基礎、不同研究方向、不同學院的碩士研究生，講授包括各種車用替代燃料的理化特性、替代燃料汽車的特點、關鍵技術、應用現狀、存在問題和發展前景、生命周期評價方法，由于學生專業不同，對車用替代燃料技術及評價的了解程度不同，因此本課程需要對傳統教學方法進行一定程度的改革，使得各專業的學生都能對替代燃料技術路線獲得一定的認識和理解，拓展其專業視野，提高人才培養的質量，全面提升學生綜合素質。

2 教學方法改革內容

2.1 教學內容緊跟熱點，不斷更新

目前國內外針對天然氣、醇類燃料的教學內容主要集中在天然氣的開采及運輸、醇類燃料的生產等方面，例如《采氣工程》、《天然氣集輸工程》、《甲醇生產工藝》、《合成乙醇》、《醇燃料與靈活燃料》等；針對汽車發動機的教學內容主要集中在發動機的構造、原理等、例如《柴油/天然氣發動機構造與檢修》、《高等內燃機學》、《燃燒學》、《生物柴油發動機燃燒與排放基礎》等；其中部分教學內容已逐漸脫離綠色、清潔、可持續發展的要求。

為了緩解日益增長的石油進口依存度，添補車用替代燃料技術教學內容的空缺，培養我國新能源汽車研發人才，本課程內容緊跟國家發展的戰略要求，近年來，天然氣汽車已覆蓋全國，乙醇汽油已在十一省市推廣使用，并計劃到2020年在全國基本實現全覆蓋，甲醇汽油已在山西等五省市試點，生物柴油在上海已進入中石化的產品銷售體系。因此，本課程選取了天然氣、甲醇、乙醇、生物柴油等替代燃料作為課程的重點內容之一，詳細分析了替代燃料的理化特性、材料兼容性以及實車的動力性、經濟性、排放特性，并針對不同的替代燃料的特點介紹其存在的問題、應用現狀和發展前景。結合《國家節能與新能源汽車技術路線2.0》的發展趨勢，詳細介紹了混合動力汽車、燃料電池汽車、純電動汽車等非替代燃料形式新能源替代動力汽車的關鍵技術。

圖1：課程內容

為了培養學生可持續發展的理念，使其理解環境保護和可持續發展對于內燃機產業發展的重要指導意義，除了替代燃料與替代動力本身外，教學內容中還增添了替代燃料與替代動力的全生命周期評估，介紹了車用燃料生命周期的概念、評估方法、以及典型替代燃料生命周期影響評價結果，并針對這些燃料的生命周期進行了改善分析。課程內容的概要如圖1所示。

教師講課與學生講課相結合的方式，如下圖所示。

圖2：課程安排圖

本課程在教師講課的基礎上安排一定課時讓每一位學生進行課堂展示。由于本課程學生來自于多個工科，因此課堂展示的內容要求學生找到自己所學專業與本課程的交叉部分進行自主學習并交流展示。通過此方式讓學生不僅僅在課堂上學習在課下也需要積極主動的學習。課堂展示后教師和學生會對展示內容進行提問，考察展示同學知識掌握水平的同時提升同學的課堂參與性。

2.2 考核方式多樣化

目前大學教育的教學考核方式較為單一，普遍采用期末考試分數的評定方式。考慮到學習本課程的學生來自于不同專業，擁有的學科基礎差異較大，因此通過一次考試來決定成績的方式不能反映出學生的學習情況及綜合素質。同時考慮到替代燃料技術及評價是一門新興學科，與課程相關的知識也在不斷發展，因此僅通過考試很難覆蓋的課程的知識面與前沿內容，對此需要對課程進行考核方式的改革。針對以上問題，本課程建立了多元化的考核模式，最終成績評定基于出勤情況、期末大作業以及期末課堂展示，如下圖所示。

圖3：成績構成圖

2.3 教學方式靈活多樣

如今大學教學方式較為單一，多為教師只講而學生只聽的方式，往往學生課堂參與度不高，教師與學生間脫節嚴重，不利于學生學習。針對以上問題，本課程改革采取了本課程取消了傳統的考試成績，通過大作業及課堂展示的方式體現學生的綜合能力，防止學生落入應試教育的被動學習模式中。增加出勤情況能更好的督促學生按時參與課堂，避免學生出現翹課等情況。

3 改革實踐的幾點建議

（1）教材采用案例式教學。大多數選修課程教材內容只按照知識的邏輯關聯性進行編寫，導致很多時候學生難以理解知識點間復雜的內在聯系。當教材以案例教學的形式進行組織，通過一個實際的工程案例如設計一款天然氣發動機，使學生理解天然氣的哪些特性影響了發動機的結構和功能。在案例講解的過程中，詳細分析這些特性的作用原理和解決思路，使學生不僅能掌握設計的結果，也幫助學生建立初步解決工程問題的思維方式。教材案例的選擇要有針對性，要能體現出所研究的問題。

（2）在課程的不同章節設計與課程內容相關的平時成績考核方式，削減期末考核在學生總成績中的比重，讓學生在平時的課堂教學中積極活躍起來。統計每位學生的平時分，分數高的人越多，說明這樣的成績評定方式越有效。

（3）利用現代互聯網平臺，如騰訊會議軟件、ZOOM和MOOC等大型線上平臺組織在線討論和答疑，豐富老師與學生，學生與學生之間的溝通渠道，老師可以就課堂上的難點與學生進行探討，學生可以利用線上平臺提出問題，提交作業等，通過現代信息技術使得課堂教學與學生的學習活動更加科學、高效和開放。

4 結語

車用替代燃料技術及評價是一門基于車用替代燃料，探索新能源汽車發展路線的新興學科，通過對傳統大學教育中教學與考核方式存在的問題深入分析，提出適合該課程的改革方法，跟隨熱點問題不斷更新教學內容，采用教師講課與學生講課相結合的方式提高學生的積極性，取消傳統的考試成績，通過大作業及課堂展示的方式培養學生的綜合能力。同時在改革實施的過程中意識到結合案例教學和現代化信息技術對課堂教學的促進作用。這些也是今后課程改革中需要關注的重點。