“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”視角下汽車專業(yè)高職教育的教材創(chuàng)新設(shè)計與實踐

中圖分類號：G710 DOI：10.20042/j.cnki.1009-4903.2025.02.016

Abstract：Fromtheperspectiveofdigitaltransformation，textbookinnovationdesignandpracticeofhighervocationaleducation forautomotivemajorsshouldbecloselyfocusedonthetrendofindustrialchange，combinedwiththecorerequirementsofdigital transformationofvocationaleducationandcarryoutsystematicchangesfromtheaspectsof textbookdesignconceptontent reconstruction，teachingmodelinovationandevaluationsystemoptiization.Throughtheconstructionofanewecologyofautomotive profesionalhighervocationaleducationthatADAPTStothendsofdigitaltransformation，theprecisedockingoftalentraiingand industrialeedsanbaizedandguittecialsilnbeprovidedtoupportetanformatiandupadingofthe automotive industry.

Keywords： Digitaltransformation;Automotivemajor; Highervocationaleducation; Innovativedesignof teachingmaterials

0 引言

在數(shù)字經(jīng)濟浪潮下，汽車產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷著以智能化、網(wǎng)聯(lián)化、服務(wù)化為特征的深刻變革1。《產(chǎn)業(yè)數(shù)字人才研究與發(fā)展報告（2023）》顯示，我國智能汽車產(chǎn)業(yè)數(shù)字人才缺口已超過40% ，其中嵌入式軟件開發(fā)、智能網(wǎng)聯(lián)算法等崗位需求激增，企業(yè)對掌握數(shù)字化技術(shù)的復(fù)合型技能人才的渴求愈發(fā)迫切[2-3]。數(shù)字化轉(zhuǎn)型不僅重構(gòu)了汽車產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)架構(gòu)與業(yè)務(wù)流程，更對技術(shù)技能人才的能力體系提出全新要求：從傳統(tǒng)的機械維修能力轉(zhuǎn)向具備傳感器融合算法設(shè)計、汽車功能遠(yuǎn)程升級技術(shù)OTA（Over-the-Air）實施、數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用等數(shù)字化能力[4。

然而，當(dāng)前汽車專業(yè)高職教育卻面臨著教材體系滯后、實踐資源匱乏、教學(xué)方法單一等瓶頸。具體表現(xiàn)為，教材內(nèi)容更新周期長達(dá)5年，與產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代形成巨大落差；實訓(xùn)設(shè)備陳舊，虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用不足，導(dǎo)致學(xué)生“紙上談兵\"5；教師隊伍缺乏企業(yè)實踐經(jīng)驗，“雙師型”教師比例不足，難以支撐數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下的技能人才培養(yǎng)需求。這種供需錯位，已成為制約汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級人才支撐能力的關(guān)鍵掣肘。

1教材設(shè)計理念轉(zhuǎn)型——從“知識傳遞”到“能力建構(gòu)

1.1技術(shù)迭代加速（智能網(wǎng)聯(lián)、新能源技術(shù)更新周期縮短至2＼～3年）

（1）核心影響：汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)更新速度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)機械時代。智能網(wǎng)聯(lián)（如自動駕駛、車路協(xié)同）和新能源技術(shù)（如固態(tài)電池、氫燃料電池）的研發(fā)周期大幅縮短。例如，電池能量密度從2015年的150Wh/kg提升至2023年的350Wh/kg，技術(shù)迭代周期壓縮至2～3年。

（2）教育挑戰(zhàn)：教材內(nèi)容滯后性凸顯，傳統(tǒng)教材更新周期（3＼～5年）已無法匹配當(dāng)前技術(shù)發(fā)展速度。教師需持續(xù)學(xué)習(xí)前沿技術(shù)，如學(xué)習(xí)ISO/SAE21434汽車網(wǎng)絡(luò)安全國際標(biāo)準(zhǔn)或特斯拉OTA技術(shù)原理等。

（3）應(yīng)對策略：構(gòu)建動態(tài)更新的“活頁教材”體系，通過云端資源實時補充技術(shù)白皮書、企業(yè)案例。校企共建技術(shù)預(yù)警機制，如車企定期提供技術(shù)路線圖（如2024年比亞迪e平臺4.0架構(gòu)）。

1.2崗位能力重構(gòu)（傳統(tǒng)維修崗需求下降，智能診斷崗增長120%

（1）數(shù)據(jù)支撐。

2023年人社部數(shù)據(jù)顯示，新能源汽車維修崗位中，傳統(tǒng)機械維修崗需求下降 25% ，而智能診斷崗位（如電池健康度分析、ADAS標(biāo)定）需求增長 120% ，部分企業(yè)甚至面臨“軟硬件復(fù)合型人才”缺口。

（2）能力轉(zhuǎn)變。

i.技能遷移：從扳手操作轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)分析工具（如CANoe、Matlab/Simulink）和診斷設(shè)備（如特斯拉Toolbox）。

ii.知識擴展：需掌握Python編程（用于數(shù)據(jù)分析）、機器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)（用于故障預(yù)測）等跨學(xué)科能力。

i.教育響應(yīng)：課程體系增設(shè)“智能診斷技術(shù)”“車聯(lián)網(wǎng)安全”等模塊，減少化油器維修等過時內(nèi)容。引入企業(yè)真實工單系統(tǒng)，例如將小鵬汽車故障代碼庫融入教學(xué)案例。

1.3產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求

（1）智能化技術(shù)融合：教材內(nèi)容需覆蓋汽車電子控制、智能網(wǎng)聯(lián)、自動駕駛等前沿技術(shù)，如特斯拉Autopilot系統(tǒng)案例、V2X車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)原理等，體現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)“新四化”（電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化）發(fā)展趨勢。

（2）崗位能力升級：針對數(shù)字化轉(zhuǎn)型下汽車技術(shù)崗位能力變化設(shè)計模塊化課程，如“智能診斷與維修”、“大數(shù)據(jù)營銷與服務(wù)'等，強化學(xué)生復(fù)合技能培養(yǎng)。

2 教材內(nèi)容重構(gòu)——打造“活頁式＋工作手冊式”新質(zhì)教材

2.1動態(tài)更新機制：構(gòu)建敏捷化內(nèi)容生態(tài)

（1）活頁工單設(shè)計。

i.技術(shù)適配性：借鑒《汽車車身電子技術(shù)（第5版）》活頁裝訂模式，通過可替換模塊設(shè)計來應(yīng)對技術(shù)快速迭代。例如，針對紅旗H9的L3級自動駕駛系統(tǒng)，單獨開發(fā)“多傳感器融合工單模塊，與底盤技術(shù)模塊解耦，實現(xiàn)即插即用式更新。

ii.企業(yè)協(xié)同更新：與一汽、上汽等企業(yè)簽訂“技術(shù)同步協(xié)議”，每季度接收企業(yè)技術(shù)白皮書（如一汽E-HS9電池?zé)峁芾矸桨福瑢⑵滢D(zhuǎn)化為教學(xué)工單。例如，2023年紅旗智能駕駛系統(tǒng)OTA升級后，72h內(nèi)完成教材模塊更新。

i.教學(xué)場景適配：工單按崗位任務(wù)設(shè)計，如“智能座艙語音交互系統(tǒng)調(diào)試工單”，包含工具清單（如示波器、診斷儀）操作流程（CAN信號抓取）、故障樹（麥克風(fēng)陣列失效路徑）。

（2）企業(yè)共編教材。

i.真實案例注入：直接采用企業(yè)維修案例庫，如蔚來ES8換電站機械臂故障排查手冊、特斯拉Model3BMS標(biāo)定流程文檔。2023年合作案例顯示，企業(yè)提供的技術(shù)文檔使教材實操性提升 58% 。

ii.雙元開發(fā)模式：組建校企混編團隊（教師：工程師=3：21 ，共同開發(fā)教材。例如，上汽大眾工程師主導(dǎo)開發(fā)“高壓互鎖故障診斷”章節(jié)，教師負(fù)責(zé)教學(xué)設(shè)計轉(zhuǎn)化。

i.版權(quán)共享機制：通過“知識貢獻(xiàn)度計量”分配版權(quán)收益，如企業(yè)提供的ADAS標(biāo)定參數(shù)表占教材價值的 30% ，對應(yīng)獲得銷售分成。

2.2數(shù)字化資源配套：構(gòu)建全場景學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)

2.2.1 多媒體資源庫

（1）結(jié)構(gòu)化資源體系。

i.視頻資源：78個微視頻覆蓋關(guān)鍵技能點，如“比亞迪刀片電池拆解安全規(guī)程” （7min） 、“MobileyeEyeQ5芯片燒錄流程”（5min）。

ii.動畫資源：23組三維動畫解析復(fù)雜原理，如“氫燃料電池質(zhì)子交換膜工作過程”（交互式動畫支持視角旋轉(zhuǎn)）。

ii.電子課件：開發(fā)智能導(dǎo)航課件，如點擊“IGBT模塊\"

直接跳轉(zhuǎn)至相關(guān)企業(yè)技術(shù)文檔（如英飛凌應(yīng)用手冊）。

（2）多終端適配。

移動端支持掃碼獲取資源，如掃描“車載以太網(wǎng)”章節(jié)二維碼，可觀看博世工程師講解視頻（含中英雙語字幕）。

PC端提供深度學(xué)習(xí)支持，如“自動駕駛決策算法”課件鏈接至GitHub開源代碼庫。

2.2.2虛擬實訓(xùn)平臺

（1）高仿真場景構(gòu)建。

采用Unity3D引擎開發(fā)“帕薩特V6氣門結(jié)焦”虛擬實訓(xùn)模塊，包含6種故障模式（積碳、磨損、油封老化等），支持學(xué)生操作虛擬內(nèi)窺鏡檢測。集成物理引擎模擬真實工況，如調(diào)整氣門間隙時實時顯示缸壓變化曲線（誤差率 lt;3% 。

（2）智能化訓(xùn)練支持。

內(nèi)置AI教練系統(tǒng)，自動分析操作數(shù)據(jù)。例如，學(xué)生進行“高壓線束絕緣檢測”時，系統(tǒng)實時提示萬用表量程錯誤并生成錯誤日志。開發(fā)“維修策略沙盤”，允許自由組合工具（如選擇Fluke1587絕緣測試儀或國產(chǎn)替代設(shè)備）并對比維修效率。

（3）數(shù)據(jù)追蹤與反饋。

記錄學(xué)生操作軌跡（如扳手施力角度、診斷儀使用順序），生成能力雷達(dá)圖（工具使用、流程規(guī)范、故障定位三大維度）。對接 1+x 證書系統(tǒng)，虛擬實訓(xùn)時長可兌換“新能源汽車高壓操作證書學(xué)分。

2.2.3 實施效果與迭代優(yōu)化

（1）成效數(shù)據(jù)。

某高職院校試點顯示，采用新形態(tài)教材后，學(xué)生故障診斷準(zhǔn)確率從 63% 提升至 89% ，工具使用規(guī)范度提高 42% 。

企業(yè)反饋顯示，畢業(yè)生入職培訓(xùn)周期縮短至2周（傳統(tǒng)模式需6周），崗位適應(yīng)度達(dá) 91% 。

（2）持續(xù)優(yōu)化機制。

建立教材健康度指數(shù)（ContentHealth Index，CHI），從技術(shù)新穎性 （30% ）、崗位匹配度 （40% ）、學(xué)習(xí)有效性 （30% ）三維度評估， 分觸發(fā)內(nèi)容更新。

每學(xué)期開展“撕書大會”，由學(xué)生標(biāo)記淘汰內(nèi)容（如化油器清洗流程），教師團隊據(jù)此優(yōu)先替換高淘汰率模塊。

綜上所述，“活頁式 + 工作手冊式”教材重構(gòu)不僅解決內(nèi)容滯后問題，更通過數(shù)字化資源實現(xiàn)“學(xué)－訓(xùn)－評”閉環(huán)。其核心在于構(gòu)建“企業(yè)技術(shù)流-教材內(nèi)容流－學(xué)生能力流”的三流融合機制。

3教學(xué)模式革新——構(gòu)建“線上線下 + 虛實融合”教學(xué)場景

3.1教學(xué)場景革新

（1）技術(shù)賦能實例。

i.VR拆裝訓(xùn)練：學(xué)生通過HTCVive模擬拆裝蔚來ET7電驅(qū)系統(tǒng)，材料損耗降低 80% ，單次實訓(xùn)成本從500元降至200元。

ii.AR遠(yuǎn)程指導(dǎo)：吉利4S店技師通過MicrosoftHoloLens指導(dǎo)學(xué)生排除高壓系統(tǒng)故障，教學(xué)響應(yīng)時間縮短70% 。

（2）效率提升機制。

i.虛實融合：數(shù)字孿生技術(shù)復(fù)刻生產(chǎn)線（如特斯拉上海工廠），學(xué)生可模擬調(diào)整焊接機器人參數(shù)。ii.重復(fù)訓(xùn)練：XR支持無限次重放關(guān)鍵操作（如BMS標(biāo)定），而傳統(tǒng)實訓(xùn)受設(shè)備數(shù)量限制。i.風(fēng)險控制：虛擬環(huán)境中模擬高壓電擊、氫燃料泄漏等危險場景，實現(xiàn)“零風(fēng)險教學(xué)”。

3.2教學(xué)模式升級

（1）線上線下混合式教學(xué)。

i.理論－實踐一體化：采用“教學(xué)做”一體化模式，如《汽車電氣系統(tǒng)檢修》課程劃分5個學(xué)習(xí)模塊，邊講邊練，實現(xiàn)理論與實踐無縫銜接。

ii.項目式學(xué)習(xí)（PBL）：設(shè)計真實項目任務(wù)，如“新能源汽車三電系統(tǒng)故障診斷”，引導(dǎo)學(xué)生團隊協(xié)作，利用數(shù)字化工具完成方案設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、報告撰寫。

（2）虛擬仿真與實景實訓(xùn)結(jié)合。

i.數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用：利用虛擬仿真軟件（如CARLA自動駕駛仿真平臺）進行場景演練，再進入實訓(xùn)基地（如校企合作4S店）進行實車操作，強化技能遷移能力。

ii.遠(yuǎn)程實訓(xùn)支持：通過5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)校企遠(yuǎn)程協(xié)作，企業(yè)技師實時評價學(xué)生操作視頻，提升實踐指導(dǎo)效率。

4分析

數(shù)字化轉(zhuǎn)型正推動汽車專業(yè)教育從機械主導(dǎo)\"向軟硬融合躍遷。教育機構(gòu)需以動態(tài)教材、XR場景、模塊化知識為核心，構(gòu)建“技術(shù)預(yù)警－資源迭代－能力認(rèn)證”閉環(huán)，方能培養(yǎng)出匹配產(chǎn)業(yè)需求的“數(shù)字工匠”。

4.1培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)型

（1）推進“互聯(lián)網(wǎng) +^\" 、“人工智能 +^' 教育新形態(tài)：采用Prescan搭建ADAS場景庫，支持自適應(yīng)巡航、自動緊急制動等算法驗證；與上汽乘用車共建“數(shù)字工廠”，學(xué)生通過虛擬工位完成整車EE架構(gòu)設(shè)計與驗證；利用 5G+AR 設(shè)備，企業(yè)導(dǎo)師實時指導(dǎo)“新能源汽車三電系統(tǒng)拆裝”操作。

（2）智能化教學(xué)支持：部署自然語言處理模型，實時解答學(xué)生關(guān)于“電機矢量控制算法”的疑問；采集學(xué)生在虛擬仿真平臺上的操作數(shù)據(jù)，生成“故障診斷能力雷達(dá)圖”，精準(zhǔn)推送強化訓(xùn)練方案。

（3）可以利用虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等技術(shù)構(gòu)建虛擬實驗室和實訓(xùn)場景，提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

4.2挑戰(zhàn)與應(yīng)對策略

（1）教師的數(shù)字能力斷層：實施“四階提升計劃”—一基礎(chǔ)數(shù)字化工具（如Unity3D）、XR資源開發(fā)、數(shù)據(jù)分析（如Tableau）、Al教學(xué)設(shè)計。

（2）實訓(xùn)設(shè)備的更新壓力：采用“云實訓(xùn)艙”模式，通過5G連接工業(yè)級設(shè)備（如寧德時代電池測試臺架），減少硬件投入。

（3）知識碎片化的風(fēng)險：設(shè)計“知識錨點”，如通過項目制學(xué)習(xí)（如改裝增程式電動車）整合模塊化知識。

4.3 實施保障措施

（1）“雙師型”教師培養(yǎng)：定期組織教師到企業(yè)研修（如參與汽車生產(chǎn)線數(shù)字化改造項目），掌握最新技術(shù)動態(tài)；同時，邀請企業(yè)專家入校授課，共建“校企混編教學(xué)團隊”。

（2）產(chǎn)教融合基地：與汽車企業(yè)共建“智能制造實訓(xùn)基地”，引入真實生產(chǎn)案例（如廣汽集團數(shù)字化部項目），實現(xiàn)“校中廠\"“廠中校”模式。建立“汽車產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型資源庫”，涵蓋課程標(biāo)準(zhǔn)、課件、視頻、案例庫，面向行業(yè)開放，形成“共建共用\"生態(tài)。

（3）激勵機制：設(shè)立“數(shù)字化轉(zhuǎn)型教學(xué)創(chuàng)新獎\"，鼓勵教師開發(fā)優(yōu)質(zhì)數(shù)字化資源；對采用新形態(tài)教材的課程，在課時津貼、職稱評定中給予傾斜。

5 結(jié)論

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，構(gòu)建適應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求的汽車專業(yè)高職教育新生態(tài)，需從崗位能力重構(gòu)、課程體系進化、教學(xué)模式革新、評價體系升級4個維度系統(tǒng)推進；通過上述路徑，可構(gòu)建“教育－技術(shù)－產(chǎn)業(yè)”深度耦合的汽車專業(yè)高職教育新生態(tài)，實現(xiàn)人才培養(yǎng)從“適應(yīng)需求”到“引領(lǐng)變革”的躍遷，為汽車產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供源動力。

（注：課題來源于2024年山東省職業(yè)教育教學(xué)改革研究項目一一《教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下高職汽車專業(yè)數(shù)字教材開發(fā)與應(yīng)用研究》，項目編號：2024461。）

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