基于新能源汽車專業的“師、生、機三元交互教學模式分析

中圖分類號：G710 DOI：10.20042/j.cnki.1009-4903.2025.02.023

AnalysisofthetrinityInteractiveTeachingModeof“teacher，studentandmachine”BasedontheNewEnergyVehicleMajor Abstract：Underthebackgroundofdigitaltransformation，inresponsetothepainpointsexistingintheteachingofthenwenergy vehiclemajor，suchasightechicalomplexityapidowledeiteration，anddiicultyinskillpractice.T“teacherdent/ machine”trityinteractionmodelofthenewenergyvehiclemajorhasbrokenthroughthetraditionaltachingboundaries.Itachieves “highimmersion，strongpractice，andprecisefeedback”intalentcultivationthroughtechnologicalempowerment.However，itis necessarytocontinuouslybalancetherelationshipbetweentchnologicaldependenceandabitctivationsellascostiputand teachingeficiencytoadaptoteapidteratioofteindustryIprovidesaplicabletechicalfrmewrkandpracticalparadigfor thetransformationofengneeringducationintentelignteraanditsethodologyanbeextendedtmergingprofesafel suchas intelligent manufacturing and artificial intelligence.

KeyWords：Newenergyvehicles；Teaching mode；The“teacher/student/machine”trinityinteraction；Talentcultivation

0 引言

當前汽車行業面臨的一大挑戰在于缺少能夠將新能源汽車技術與智能技術無縫對接的復合型人才。這種人才的匱乏，直接制約了新能源汽車智能控制技術的研發進度與應用效果，導致現有技術水平難以完全滿足市場的迫切需求[2。

新能源汽車專業“師/生/機”三元交互教學模式是一種以教師（師）、學生（生）、智能教學設備/技術（機）為核心要素，通過三者動態交互實現知識傳遞、技能訓練與創新培養的教學體系，也是推動新能源汽車產業發展的重要舉措[3-4；該體系可有效解決大專院校在新能源汽車與智能控制技術在高職教育中存在的問題，為我國新能源汽車產業可持續發展和參與國際競爭提供堅實的智力支持和人才保障[5。通過綜合分析、課程創新、個性化學習、實時數據分析及反饋、模擬實驗及仿真技術支持以及數據分析能力的培養等措施的實施，可培養出更多適應新能源汽車產業發展需求的專業人才[6-7]。

該體系可有效提升新能源汽車與智能控制技術相關人才的培養質量，為新能源汽車向智能網聯汽車轉型提供堅實的人才支撐；同時，也將促進汽車行業創新發展，提升我國在全球汽車產業中的競爭力。

一 三元交互教學模式

1.1教學模式的內涵

（1）教師（師）：作為教學主導者，負責設計教學框架、整合技術資源、引導實踐方向，并承擔知識深化與創新啟發的角色。

（2）學生（生）：通過主動參與、實踐操作和協作學習，構建理論－仿真－實操”的遞進式能力，強調從被動接受向主動探索轉變。

（3）智能設備/技術（機）：包括虛擬仿真平臺（如新能源汽車動力系統模擬軟件）智能實訓設備（如電池管理系統調試臺）AI輔助教學系統等，提供沉浸式學習場景與數據化反饋。

1.2技術賦能的角色重構機制

（1）教師角色進化路徑：知識權威 $$ 架構設計師 $$ 學習生態構建者。教師需掌握AI工具鏈的應用，包括LLM調參、智能評測系統配置、學習路徑算法優化等關鍵技術。

（2）學生認知升級模型：從被動接受者到具備元認知能力的“認知工程師\"，需要培養Prompt工程能力、多模態信息整合能力、人機協作決策能力。

（3）AI助教的功能分層：底層（知識圖譜構建）、中間層（個性化推薦引擎）、交互層（自然語言對話接口），形成智能教育服務的三層架構。

1.3模式的核心特點

圖1所示，為三元交互教學模式的核心技術支撐體系。

（1）虛實融合。

虛擬仿真：通過3D建模還原電動汽車構造、高壓安全操作等高危場景，降低實訓成本與風險。

實操強化：結合真實設備（如驅動電機拆裝臺架）進行技能驗證，形成“虛擬預演－實操驗證”的閉環。

（2）數據驅動。

如圖2所示，基于交互式大模型的教學設計圖框架，結合認知科學理論與技術實現路徑，旨在構建“教師－學生-AI”三元協同的智慧學習生態系統。智能系統實時采集學生操作數據（如故障診斷耗時、步驟正確率），生成個性化學習報告，教師據此調整教學策略。

（3）協同創新。

如表1所示，教師、學生與機器共同參與項目開發（如校企合作研發輕量化車身材料），通過“問題導向－技術驗證-方案迭代”培養創新能力。

2三元交互教學模式的產業適配性重構

2.1師資隊伍轉型路徑

（1）雙師型教師認證：要求教師每2年完成1次企業頂崗實踐，獲取CATL電池工藝工程師、華為數字能源認證專家等企業資質。

（2）企業導師庫建設：與寧德時代、蔚來汽車等企業共建導師資源池，實施\"學期中嵌入式教學\"（如企業專家每周1天駐校指導）。

（3）AI助教系統：部署新能源汽車故障診斷知識圖譜，自動生成典型維修案例庫，輔助教師設計差異化實訓任務。

2.2教學資源動態升級機制

（1）活頁式教材開發：建立\"核心模塊 + 企業定制模塊\"架構，如《動力電池系統》基礎教材搭配比亞迪刀片電池專項手冊。（2）數字孿生實訓場：構建1：1虛擬整車環境，支持高壓部件帶電操作模擬（如虛擬電擊防護訓練）。（3）設備迭代基金：設定實訓設備年更新預算不低于 15% 5重點投向充電樁智能檢測儀、氫燃料電池測試臺等新裝備。

2.3 教學方法創新矩陣

教學方法創新矩陣如表2所示。

3 實施路徑

3.1產教融合實施路徑

（1）產業學院共建范式。

股權合作模式：學校以場地 + 師資入股，企業以設備 + 技術入股，共建“新能源汽車技術服務中心\"，承接區域4S店技術外包業務。

訂單班升級版：設立如“吉利新能源工程師班”、“華為數字能源班\"，校企共同制定涵蓋8大技術域（電驅動、智能座艙等）的培養方案。

（2）生產性實訓基地建設。

在校內建設“光儲充放”四位一體示范站，學生參與光伏發電預測、儲能系統調度、充電樁運維全流程。

引入企業真實生產任務，如為物流園區設計換電站布局方案，實訓成果直接轉化為企業解決方案。

案例－自動駕駛技術實訓：學生基于ROS（機器人操作系統）開發路徑規劃算法，機器提供虛擬交通場景測試，教師點評代碼效率與決策邏輯。

（3）技術攻關協同機制。

針對電池衰減預測、熱失控預警等產業痛點，組建教師 + 學生 + 企業工程師的聯合攻關小組。

設立“創新工分制”，學生參與橫向課題可兌換學分、專利署名權等激勵。

3.2教學新融合實施路徑

（1）課程設計分層化。

基礎層：理論課程結合AR技術展示新能源汽車的電池包結構，教師講解原理。

技能層：通過VR模擬新能源汽車的整車故障排查，學生分組競賽，機器提供即時評分。

創新層：開放實驗室資源，學生利用機器學習算法優化能量管理策略，教師指導專利撰寫。

案例：動力電池拆裝實訓中，MR眼鏡疊加標準操作流程，壓力傳感器監測工具握持姿態。

（2）評價體系多元化。

過程性評價：機器記錄實訓操作軌跡，評估規范性；

成果性評價：小組完成企業真實課題（如新能源汽車的充電樁布局優化），教師與企業導師聯合評分。

案例-動力電池管理系統（BMS）教學：教師通過仿真軟件演示SOC（剩余電量）估算算法，學生利用硬件在環（HIL）設備調試BMS參數，機器對比仿真與實測數據，教師指導誤差修正。

（3）師資能力升級。

教師需掌握數字孿生技術、數據分析工具（如Python、MATLAB在新能源汽車的電池性能分析中的應用），實現從“知識傳授者”向“技術整合者”轉型。

4討論

4.1質量保障體系

（1）能力認證雙通道。

學生畢業需同時獲得 \"7+x 職業技能證書“（如新能源汽車裝調與測試證書）和“企業崗位認證“（如上汽通用電驅系統維修認證）。

（2）動態反饋系統。

部署教學大數據平臺，實時采集實訓設備操作數據、AI助教問答記錄，生成學生能力圖譜。建立畢業生跟蹤數據庫，定期比對校友崗位晉升數據與在校實訓表現的相關性。

（3）持續改進機制。

每季度召開專業建設指導委員會，根據企業技術路線圖調整 20% 以上課程內容。實施“熔斷式\"教材更新，當某技術領域市場占有率突破 30% 時，立即啟動相關教材修訂。

4.2 預期成效

（1）學生端。

實現\"入學即入職\"，畢業生具備獨立處理動力電池均衡、電機控制器故障等復雜問題的能力，企業試用期通過率提升至95% 。

（2）教師端。

80% 以上教師獲得企業認證資質，形成“教學－科研-服務\"三位一體的發展路徑。

（3）產業端。

每年為區域新能源汽車產業鏈輸送 300+ 名精準匹配人才，推動本地化配套率提升15百分點。

5 討論

5.1挑戰與對策

（1）技術壁壘。

由于高端設備成本高（如氫燃料電池測試臺架），可聯合企業共建實訓基地，采用“設備共享 + 課程輸出”模式。通過建立跨學科教研組（車輛工程 + 計算機科學 + 教育技術）；開發該領域專用預訓練模型（如AutoEV-GPT）。

（2）教師適應性與學生依賴性。

開展“數字技術 + 教學法”雙軌培訓，鼓勵教師參與企業橫向課題，提升技術敏感性。設計“無機器輔助”考核環節（如手繪電路圖），強化基礎理論掌握，避免“唯技術論”。

通過設計漸進式培訓課程（從基礎Prompt編寫到系統參數調節）；建立人機協作能力認證體系（分青銅－白銀－黃金三級）等措施，設置師生適應周期。

5.2 未來趨勢

隨著元宇宙、工業互聯網技術發展，三元交互模式將向“四維拓展”（增加產業端要素），形成“師－生-機-產”協同生態，例如：學生通過數字孿生工廠遠程調試生產線設備；教師與企業工程師聯合開發行業認證課程，實現教學標準與崗位需求無縫對接等。

6 結論

三元交互模式通過重構教學要素的關系網絡，實現了從\"人傳知識\"到\"人機共生\"的范式轉變。未來需進一步突破多模態認知同步、神經增強交互等關鍵技術，最終構建符合智能時代特征的工程教育新生態。

（注：課題來源于2025年山東省高等教育學會高等教育研究專項一一《“師/生/機”三元交互教學新范式的探索與研究》項目編號：SDGJ2025E11。）

參考文獻

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