時間:2022-10-27 17:33:07
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目前,隨著新能源汽車技術的快速發展,在電動汽車領域,充電設備已經成為了最重要的部分。電池是一種能量轉換裝置。它能夠將電能轉化為化學能。當電源斷開時就會產生電化學反應和熱釋放出熱量從而導致溫度升高;如果電池中電解液濃度過高則有可能引起電極損壞、老化等問題發生事故或引發安全隱患事件等等一系列的后果都與之有關系統在新能源汽車充電器上,所以新能源汽車電池箱的設計和制造都需要考慮到充電器件中電解液溫度、電流,以及電池是否漏電等問題。
1鋰電池箱泄漏檢測系統
1.1鋰電池箱泄漏檢測概述鋰電池實際上是一種能量儲存裝置,可以在充放電過程中存儲電能,但其容量不能作為一個整體來考慮。所以我們要對充電電流進行監測和控制。由于鋰離子電池的工作原理比較簡單、操作起來容易用便捷等優勢都使得它被廣泛地應用到各個領域當中去了;但是因為目前還沒有統一的檢測方法以及標準規范來約束鋰電池,因此在實際生產過程中很難將這些因素完全協調在一起,這就導致一些問題發生時無法準確判斷出是否存在充放電缺陷。鋰離子電池是一種高電壓、體積龐大的二次電子元器件,由于其內部結構復雜,外部環境對它影響很大,這也導致了充放電過程中產生大量有毒物質。目前市場上主要有兩種檢測方法:第一種為傳統法。第二種則是非破壞性式和自修復性相結合的方式來進行判斷電池是否存在缺陷以及故障源所在位置等問題。其中自修復式檢測方法是指電池在發生充放電時,通過外部的電感和電解液以及內部化學吸附等物質對充電過程產生影響并進行判斷。非破壞性式則是非破壞性性原理進行判斷,主要利用了鋰離子電池中的金屬鎳鎘或錳酸鉀作為電極材料來實現其性能與外界環境因素之間是否存在一定程度上差異從而達到檢測缺陷目的。鋰電池箱的內腔是一個封閉的電路,內部主要存在有內部和外部兩個方面。其中,內部分為三大部分:儲能部件、保護電極以及電解液。而外部包括了蓄電部分(如外殼)還有一些輔助器件(例如插頭、放電管等);內為一個循環系統和多個功能子系統構成電池充電器件。
1.2鋰電池箱的泄漏檢測傳感器
鋰電池充放電過程中,充電電流過大、過流損耗以及溫度上升等因素都會導致鋰電池內阻增大。因此在檢測的時候要對其進行嚴格地控制。(1)充電器件:因為不同類型的蓄電材料有不同特點而具有較大差異性所以需要選擇合適種類和大小來滿足實際需求。(2)儲能器件:由于鋰離子電池體積比較小,容量相對來說也比大并且充電電流會隨著溫度上升迅速增大,所以需要選擇合適的電流值。(3)電池溫度:當鋰離子電池充放電時,其內部會產生大量游離出水,因此在這種情況下就必須采取有效地措施來降低鋰離子電池內阻。由于不同種類蓄電材料有不同特點和特性從而導致了對充電電流、電壓等參數有著不一樣的要求;同時隨著時間推移以及環境變化也可能使得電極電阻不斷發生變化。所以要想實現準確檢測電池充放電過程中內部壓力的大小并且滿足實際需求,就必須選擇合適的電極。
1.3鋰電池箱泄漏檢測的測量裝置
電池箱內氣體檢測鋰離子電池具有高容量、低功耗的優點,但是在充放電過程中,電解液容易產生有毒物質。所以為了降低鋰電汽車安全事故發生概率和減少污染問題的出現。我們選擇了一種無接觸式溫度測量系統來對充電電流進行監控;同時還采用了多種傳感器相結合方式對蓄電量進行采集與監測:電壓型傳感器主要是用來檢測電池箱內氣體泄漏情況、溫度、濃度等數據信息并將其轉化為數字信號,然后進行處理,最終得到電池箱內氣體濃度。鋰電池溫度測量系統的核心裝置是恒溫模塊。該模塊采用的是對不同充電電流下的電池電極進行實時監測。當環境中存在較大變化時就會使其保持在一定穩定值范圍之內,并采集到數據信號傳輸給控制器后經過一系列算法計算出反應時間、電壓等參數,再通過與標準電動車電動汽車容量設定曲線比較得出結果來判斷是否達到了設計要求;當電池溫度過高或者過低時,就會發出報警聲,提醒工作人員及時處理。
2動力電池泄漏檢測現狀
在汽車電池箱內的檢測技術中,動力電池是非常重要和關鍵性的。目前我國新能源汽車發展迅速,但是動力鋰離子能量密度低、循環壽命短。這使得傳統燃油車存在充電效率過低等問題;同時隨著電動車輛使用時間越來越長以及對環境污染日益嚴重這一現實要求下也導致了很多新能源車型被淘汰或者替換出來;所以在這種情況之下我們需要不斷更新技術來提高電池箱的性能和質量,這樣才能滿足市場需求并且能夠有效減少電池產生泄漏現象發生。動力電池的發展和使用,使電動汽車技術不斷進步,但是在實際應用中還存在一些問題。目前我國新能源車用鋰離子動力電源主要有兩種方式:一種是傳統充電模式;另一種則為蓄電式。這兩類方法都是通過電池內部產生大量電流來驅動負載進行工作的,所以能量利用率都比較低并且安全性較差;另外還有一個重要缺陷就是成本較高、使用壽命短等缺點。在動力電池的充放電過程中,充電電流越大,電池容量就越小,當儲電量不足以支持其工作時就會造成蓄電式鋰離子動力電源裝置產生過電壓問題。由于這種情況下鋰鎳材料是不具有記憶效應且體積較大、重量較重并且沒有足夠容量支撐整個系統。但是如果出現了嚴重短路或者斷線等現象則會導致電池失效從而影響到整車的安全運行,所以在電池充放電過程中,需要對其進行嚴格的檢測。
3新能源汽車電池箱泄漏表現及危害
目前,新能源汽車電池箱的主要結構為充電器、蓄電和充電電路組成。其中,充電器包括了鋰離子動力裝置(簡稱儲能器)。在電池工作時,通過對電流進行控制來實現能量的儲存與釋放;而蓄電量則是為了給電動汽車提供一個恒定電壓或者電壓值以供給所需電能及相關設備使用用電需要所用電源的一種重要形式的功能部件——超級電容、放電管和電容器等組成。隨著新能源技術不斷發展以及人們生活水平提高,對電池安全性能及使用壽命提出了更高的要求,所以,新能源汽車鋰離子動力裝置電池箱在充電器方面有很大優勢。由于電池箱的主要組成成分是電極,所以,當充電器中發生泄漏時就會對電池造成損壞。根據不同分類方式來劃分其泄露原因也有所不同。在新能源汽車電池箱運行過程中,需要持續進入濕潤的空氣、氫氣,氫氣在電池堆膜片一端消耗后會出現物理水凝現象。水凝現象中存在的水會直接干擾電池堆膜片的有效性,間接沖擊電池堆的運行效率。在水凝現象持續發生一段時間后,需要利用部分氫氣將過量累積的水分吹走,而這部分氫氣無法進入電池堆與氫氣發生化學作用,而是作為廢氣排出,造成氫泄漏。由于氫氣的爆炸極限在4.00%~75.00%范圍內,一旦泄漏導致車輛行李倉或所處車庫的氫含量超出這一范圍,就會對乘員身體健康、環境安全造成影響。比如,行車或行駛中停車階段,因旁邊車自燃而引發熱失控,泄漏有毒煙氣,造成人員傷亡、環境污染等。
4新能源汽車電池箱泄漏檢測技術
4.1差壓檢測
差壓檢測是新能源汽車電池箱泄漏檢測時常用的技術,主要是將壓力一致的氣體充入基準物件、被檢測物件兩個端頭,促使差壓傳感器兩個端頭處于平衡狀態。此時,一旦被檢測物體出現泄漏(含微小泄漏),差壓傳感器也會在時間推移過程中出現平衡不再的征兆。基于此,可以檢測差壓傳感器輸出以時間為基準的漏氣量信號,判定電池箱是否泄漏。4.2支持向量機電池箱氫氣泄漏故障特征指標,并經PSO優化的徑向基核函數支持向量機在線識別電池箱小流量氫氣泄漏問題。整個應用過程需要借鑒監督式分類方法,經非線性變換,將輸入值變換至一個更加高維的空間。在高維空間內尋找數據最優分類面,區分正常數據、故障數據。即假定一組線性可分數據Xn(∈Rd)的類別為yn(=±1),其中1≤n≤N,高維空間維度為d(實數參數),則分類超平面W(x)對全部數據樣本進行正確分類時,滿足條件為:(WbXy)≥1nTn+根據質量交換方程,電池箱正常運行時,氫氣瓶輸出氫氣流量與電池堆陽極流道內氫氣反應量及質量變化率、尾氣閥氫氣排出量、電池堆完好系統內氫氣經各密封件縫隙泄漏流量(極小,可忽略)、管路氫氣質量變化率(極小,可忽略)的相加值。若設定電池箱氫氣泄漏特征值指標為H(h),則在電池箱無泄漏情況下,該特征值指標約等于零,反之則導致氫氣瓶輸出氫氣流量大于電池堆陽極流道內氫氣反應量及質量變化率、尾氣閥氫氣排出量的相加值,即該特征值指標大于零。基于此,通過判定特征值指標的大小,就可以檢測新能源汽車電池箱是否出現泄漏。
4.3氮氫檢測
氮氫檢測是將帶有壓力痕跡的指示氣體注入電池盒,然后通過氮氣探測器對被測物體的表面進行檢測。當被測對象的表面有泄漏時,氮氣探測器可以檢測到。常規氮氫探測采用的帶壓跡指示氣是5%氫氣和95%氮氣的混合氣,較小的氫氣可以很容易地穿過細小的漏氣孔,從而增加了探測的靈敏度和成本。
5新能源汽車電池箱泄漏檢測技術應用效果驗證
5.1差壓檢測技術應用效果驗證差壓檢測技術的原理是通過測量電池電極壓力和電流值,來確定不同位置上電池組內電荷分布情況,進而判斷是否存在泄漏。目前主要應用在鋰離子動力電動汽車方面。這種方法具有較高實用性、成本低等優點被廣泛采用;但同時因為其操作環境較為復雜以及對設備要求過高容易造成安全事故且不適合大范圍使用;另外還可以通過檢測出電極壓力、電流值和電壓值的異常來判斷電池組故障類型及原因,從而對電池組進行分類,便于檢測。差壓法的優點是可以有效地避免電池內充和外漏,并且能夠保證了充電過程中不存在放電現象。在實際應用時由于其操作環境簡單、易于實現自動化控制且可獲得可靠信息等優勢被廣泛采用;同時也具有一定局限性比如:測試時間較長、成本較高以及無法對電池組進行實時監測等缺點,所以差壓法的適用范圍有限;在實際應用時電池組內充檢測方法可以選擇不同的測試環境,但是目前使用最多的是兩種:容量法和循環伏安法。容量法是在電池組內部進行放電檢測,通過對電池單體的電流變化情況來判斷其是否損壞,并將此數據與實際實驗結果相對比從而得到準確度高、可靠性強的電極電壓。但是由于這種方法需要大量時間才能達到要求且測試環境復雜繁瑣等缺點而不被推廣使用;循環伏安法則主要應用于大中型蓄電裝置中(如發電機)或者容量較大型儲能設備上;差壓法是對電池組進行放電檢測,通過對電池單體的電流變化情況來判斷其是否損壞,并將此數據與實際實驗結果相對比,得到準確度高、可靠性強弱對比較好。
5.2支持向量機技術應用效果驗證
支持向量機是一種統計學習算法,它的原理就是輸入樣本集合中不同維度(如距離、維數等)可能會有一個最優值。通過對這種最佳值進行分析來判斷故障電池是否發生泄漏。支持向量機技術能夠把數據中包含了噪聲和信息不確定性因素所導致的誤差最小化處理,因此可以說在這個過程中是非常有效并且可行度較高且應用較為廣泛的方法之一。支持向量機可以通過計算出輸入的輸出和輸出之間的關系,來判斷是否發生泄漏。但是如果數據是隨機出現,那么就需要進行統計。因此在實際應用中我們要對電池充放電過程中產生的信息量以及充電時間等參數進行分析。
5.3氮氫檢測技術應用效果驗證
檢測結果當電池電極的電勢大于電流電壓時,會出現充電放電現象。但是,如果在電池充放電過程中不小心就可能導致蓄電量過低。而氮氫離子和電解液都能夠使電極內部產生氫氣。通過分析研究發現:該方法是一種有效可行的方式來判斷儲能裝置是否存在泄漏問題;同時也可以檢測出陽極極化以及負極端電位等情況下蓄電電池容量與電流之間關系,從而判斷電池充放電過程中是否存在蓄電箱。檢測結果當電流電壓達到最大的值,則會出現充電現象。在實際應用時,我們可以將該數據直接轉化為一個個低秩的矩陣來進行分析和計算;同時也能夠通過分析計算得到電解液電極內部產生氫氣這一信息;最后還能對陰極極化與負極端電位之間關系進行判斷并得出電池是否存在泄漏問題。
6結語
總之,新能源汽車電池盒的泄漏問題,不但危及乘員的生命安全,還會對環境產生很大的影響,這與新能源汽車的研究和推廣有很大的關系。因此,有關部門在新能源汽車的研發和維修過程中,應該充分運用支持向量機等檢測技術來判斷新能源汽車電池箱是否存在泄漏,并采取適當的管理措施,以確保新能源汽車電池箱安全、平穩地發揮功能。
作者:羅宇輝 單位:興寧市高級技工學校
新能源技術研究2
在全國高校思想政治工作會議上指出:“高校立身之本在于立德樹人”。全面推進課程思政建設是落實立德樹人根本任務的戰略舉措[1-2]。將高校教師隊伍、課程建設和課堂教學有機結合起來,充分發揮“主力軍”、“主戰場”、“主渠道”的作用,專業課程與思政課程同向而行過程中構建全員全程全方位的新型育人體系。充分挖掘各類專業課程和教學方式中蘊含的豐富思政元素,發揮課程的德育功能,將思政教育融入到專業課程教學和改革的各個環節,在“潤物細無聲”的知識學習中融入理想信念、價值傾向、家國情懷的精神指引,做到寓思政于課程、融課程于思政[3-4]。新能源材料與器件專業培養適應國家新能源戰略性新興產業需求,系統培養掌握新能源材料、器件設計與制造工藝、測試技術與質量評價、新能源系統與工程等方面的專業基本理論知識與技能,并有具備較強的研發能力、創新意識和組織管理能力的復合型高級專門人才[5-7]。“鋰離子電池原理與技術”作為新能源材料與器件專業的核心課程之一,具有很強的理論性和實踐性。在“鋰離子電池原理與技術”課程教學過程中將專業知識學習、操作技能培養與課程思政進行有機結合,對學生正確的價值觀、人生觀、世界觀的培養具有重要的意義。本文結合自身教學實踐,以課程中的鋰離子電池概述部分內容為例,通過引入陳立泉院士在該領域研究的事跡、為學生樹立學習的榜樣,加強民族自信心;國內鋰離子電池行業的發展情況和鋰離子電池未來發展的挑戰引入了課程的思政元素,引導學生增強愛國和社會責任感、勇于探索和創新和追求卓越的科學精神。同時,在專業理論知識學習過程中,促使學生將個人專業發展融入國家社會發展。
1《鋰離子電池原理與技術》課程思政建設的必要性
近年來,針對當前日益加劇的能源危機、資源匱竭和環境污染等問題,發展新型電化學儲鋰和轉化技術和器件成為我國社會經濟發展的重大戰略,已被列為國家中長期科技發展規劃綱要中重點和優先發展的方向。鋰離子電池由于具備高能量密度、長循環壽命、低自放電率和環境友好等優勢,作為便攜式儲能器件的主要電源,并在空間技術、國防工業、電動汽車、儲能電站等領域引起廣泛的關注。《鋰離子電池原理與技術》課程思政教學改革前通常只注重專業理論知識和實踐技能的掌握和培養,忽略了理論教學過程中德育素質的培養和提高,培養的專業技術人才缺乏家國情懷、社會責任和擔當。因此,新工科背景下,需要在專業課程學習和實踐能力培養過程中有機融入課程思政,避免專業理論學習和思政教育出現“兩張皮”的情形,實現真正意義上的“立德樹人”的教育目標[8-9]。專業課程作為課程思政建設的基本載體,如何在《鋰離子電池原理與技術》理論和實踐教學全過程中有效融入課程思政,將理論知識學習、實踐能力和價值觀培養融為一體,完成高素質專業人才培養是亟待解決的重要問題。針對《鋰離子電池原理與技術》課程思政教學,首先要對鋰離子電池原理與技術課程特點、內容和人才培養要求等方面進行深入剖析,將教學案例、教學模式、產學研結合情況等方面挖掘課程思政元素有機融入課程教學,圍繞知識傳授和價值引領相結合,達到潤物細無聲的育人效果。
2課程教學與課程思政
2.1理論教學與課程思政
鋰離子電池概述教學內容涉及鋰離子電池發展歷程、現況、發展趨勢和挑戰三部分,現分別從上述部分進行案例講解并挖掘思政元素。通過鋰電領域科學家的研究經歷和我國在鋰離子電池領域取得的偉大成績,培養學生的愛國主義情懷,增強民族自豪感和自信心。同時根據鋰離子電池領域未來發展方向,鼓勵青年學生結合科研和學習方向,積極投身于國家鋰離子電池科技與產業發展當中。
2.1.1我國鋰離子電池發展歷程
1972年,Exxon公司以TiS2為正極、金屬鋰為負極的二次電池呈現出優異的電化學儲鋰性能,但是在充/放電循環過程中負極表面鋰枝晶的形成,容易刺穿隔膜導致鋰離子電池內部短接,造成電池的熱失控引發燃燒爆炸。直到1991年,Song公司利用石油焦做負極,實現了質量能量密度為80Wh·kg-1鋰離子電池的商業化[10]。1997年9月,陳立泉院士科研團隊在解決了一系列鋰離子電池規模化生產過程遇到的的科學、技術與工程問題基礎上,主持完成了我國第一條鋰離子電池產業化的中試生產線,為后續開發新一代動力電池和儲能體系奠定了基礎。引入課程思政:陳立泉院士是我國首位鋰電池材料領域的院士。主要從事鋰電池及相關材料研究,解決了一系列的鋰離子電池產業化和規模化生產的科學、技術與工程問題。陳院士之所以為我國鋰離子電池產業發展做出了杰出成就,與他身上的科研精神息息相關:(1)持之以恒,強烈的社會責任感,陳院士作為鋰電科學研究領域的傳奇人物,一生中40多年如一日奮斗在鋰電池材料和產業化的研究,為我國鋰電池領域做出了杰出的貢獻。(2)腳踏實地,理論聯系實際,由于我國鋰電池領域沒有現成的經驗可借鑒,在我國第一條鋰離子電池中試生產線上,陳院士一年多時間內從“工人”做起,一切具體工作都親力親為。對于這段研究經歷,陳院士認為,在一年多“工人”實踐過程中,深入地了解了每一個生產環節,將理論和實驗室研究與實踐相結合,更符合鋰電生產的產業需求。通過介紹陳立泉院士的科研經歷和取得的成就,將課堂教學與課程思政緊密結合在一起,新能源材料與器件專業學生應樹立崇高的歷史責任感和使命感,學習陳院士艱苦奮斗,腳踏實地、持之以恒,理論聯系實際,與時俱進,以實現中華民族的偉大復興為己任的科學精神。
2.1.2我國鋰離子電池的發展現況
2000年以前,日本以松下、三洋和索尼為首的企業占據全球80%以上的鋰電池份額。2010年,韓國三星和LG成為全球第一和第三大鋰電池生產企業。我國的鋰離子電池商業化生產始于2000年左右,今年來得到迅猛的發展,根據高工產研鋰電研究所(GGII)統計數據顯示,2020年中國是全球最大的鋰離子電池生產國,鋰離子電池全球占比高達53.8%。2020年鋰電池出貨量為143GWh,同比增長22%,預計2025年中國鋰電池市場出貨量將達到615GWh,2021~2025年年復合增長率超過25%。引入課程思政:(1)2020年3月比亞迪量產的“刀片電池”,通過優化模組和結構件組成,將電芯直接成包,穿刺過程中的熱量累積通過電芯厚度的進一步降低得以實現,電池強度和安全性得到明顯提升。相比傳統電池包,刀片電池pack較普通磷酸鐵鋰電池成本下降30%、單位體積能量密度提升50%[11],是我國具有完全自主知識產權的新型鋰電產品。(2)寧德時代的CTP(CelltoPack)技術,又稱無模組設計。CTP技術突破了傳統的“單體成組模組再成組電池包”設計思維。CTP技術使得電池包體積利用率和生產效率分別提高了約20%和50%,此項技術使得動力電池系統和新能源汽車的制造成本大幅降低。同時,減少了傳統模組的生產工序,生產效率提高20%。(3)2021年9月17日,中航鋰在2021世界新能源汽車大會(WNEVC)上發布了中航鋰電面向TWh時代的全新設計技術產品——“One-StopBettery”。One-Stop的設計理念是基于“高度集成與極簡化”的產品設計與制造,實現產品對“高比能、高安全、高可靠、低成本”的要求提出的。采用該項技術的產品,三元鋰電池系統電芯能量密度300Wh/kg,pack能量密度240Wh/kg,續航里程可以達到1000km。磷酸鐵鋰電池系統電芯能量密度200Wh/kg,pack能量密度160Wh/kg,續航里程可以達到700km。(4)長城汽車推出的大禹電池技術突破電池本征、PACK設計、BMS3大維度39個熱失控故障節點,全面保障電池安全,實現“控+導=通”的熱失控安全矩陣,保證在“大容量高鎳電芯”“電池包任意位置”“加熱兩個電芯并連續觸發熱失控”的情況下都能實現不起火、不爆炸。通過了解我國鋰離子電池行業的迅猛發展以及近年取得的巨大成就,作為新時代的大學生要將個人成長、發展與國家發展相結合,樹立堅定理想信念、打牢專業知識基礎,勇于創新和探索,力爭為國家和社會的發展貢獻更多的力量和成果。
2.1.3我國鋰離子電池領域未來的發展方向
在工信部頒布的《中國制造2025》中明確指出:“到2025年、我國動力電池單體能量密度達到400Wh·kg-1、2030年達到500Wh·kg-1”。未來想要達到這一的技術路線規劃目標,還需進一步開發和產業化新型高性能鋰離子電池或者固態電池。新能源材料作為新能源領域戰略性新興產業的重要組成部分,新能源材料產業的發展關系到國民經濟、社會發展和國家安全。雖然近年來我國在新能源材料產業領域不斷拓展,技術水平得到了顯著發展,但依然還存在許多挑戰。引入課程思政:從整體來看,我國新能源材料領域與國外先進水平相比仍存在較大差距,尤其在高附加值的關鍵戰略材料和產品的核心專利技術仍缺乏強有力競爭力。在電解液領域,我國在低溫、防過充、改善SEI膜和阻燃等功能添加劑的設計和生產方面還存在一定的差距。開展鋰離子動力電池先進電極材料的制備和加工工藝技術,鋰離子電池混漿和涂布等先進制造工藝設備等動力電池的關鍵技術的研究,對于解決當前日益加劇的能源危機、資源匱竭和環境污染等問題,實現可持續性發展的目標至關重要[12]。通過了解和認識到我國鋰離子電池未來發展的發展趨勢和面臨的挑戰和機遇,激發學生的能源危機和創新意識,引導學生確定未來的奮斗目標,利用學生已掌握的專業技術理論知識及發現解決問題的能力去迎接這些挑戰和機遇。
3結束語
本文以“鋰離子電池原理與技術”課程中鋰離子電池概述部分為例對該課程中的課程思政進行了案例分析。通過在介紹我國鋰離子電池發展歷程過程中融入陳立泉院士長期以來在鋰離子電池電極材料的研發和我國第一條鋰離子電池中試生產線的研究歷程的事跡,用鮮活的事例培養學生艱苦奮斗,腳踏實地、堅持不懈,理論聯系實際,追求卓越、求實創新的科學精神,以實現中華民族的偉大復興。以達到寓教于學,寓學于踐的目的。在我國鋰離子電池的發展現況部分融入比亞迪發布的“刀片電池”、寧德時代的CTP技術、中航鋰電“One-StopBettery”、長城汽車推出的大禹電池等先進技術,培養作為新時代的大學生要將個人成長、發展與國家發展需求緊密結合在一起,打牢專業知識基礎,培養勇于創新和探索的科學精神。通過介紹我國鋰離子電池領域未來的發展方向,使學生認識到鋰離子電池材料和產業化工藝存在的機遇和挑戰,為未來在鋰電領域奮斗目標指明前進的方向,熟練掌握專業知識,勇于創新和探索,力爭為國家和社會的發展貢獻更多的力量和研究成果。
作者:王博 李悅 呂燕 張金輝 單位:新材料與化學工程學院
新能源技術研究3
1課程背景
21世紀是各種新興能源發展的高峰時期,氫能作為一種來源廣泛且高效的清潔能源受到了全世界的共同關注,在我國氫能燃料電池的相關工作更是被寫進了政府工作報告[1-2]。佛山市是較早布局發展氫能產業的地區之一,并依托本地優越的制造業基礎,形成了良好的氫能發展環境。佛山科學技術學院是佛山市和廣東省共同建設,并依托本地產業發展起來的高水平理工科應用型大學,其辦學宗旨也是要反哺地方產業,為本地的優質企業輸送高水平的理工科人才[3]。因此本校的材料科學與氫能學院便抓住高水平理工科大學建設的契機,重點建設新材料、新能源和節能環保等工科領域,打造能源、環保相關優質課程,為能源產業發展培養高素質的專業人才。電化學測量是新材料、新能源相關專業的一門基礎性課程,隨著新能源領域的快速發展,電化學相關的檢測技術在材料、能源、環境、醫藥檢測等方面的應用也越來越廣,因此我校材料科學與氫能學院將電化學測量作為一門專業基礎課開設,直接面向新能源、新材料等相關專業本科生,力爭為新能源和新材料產業輸送更多的專業型人才[4-5]。《電化學測量》課程系統介紹了電化學的基礎理論知識、電化學測量的實驗基礎、幾種常見的電化學測試方法,包括穩態測量的極化曲線測試、循環伏安測試、電化學阻抗測試、暫態測量的電位階躍、計時安培、計時電量等測試方法。通過本課程的學習,學生應該掌握電化學測試的基本理論、基本技能;能將各種電化學測量熟練應用于電池性能檢測、薄膜耐蝕性檢測等電化學性能檢測中;并具備分析電化學測量數據和解決實際問題的能力,為學生后續專業課程的學習打下堅實的基礎;優秀的畢業生將有可能在相關環保部門、新能源產業公司發揮自己的專業優勢。本校該課程的主要參考書為胡會利主編的《電化學測量》,總學時控制在32學時。
2電化學測量課程的教學現狀分析
2.1學生對專業和專業課程存在認知偏差
學生對新材料、新能源專業的認識不全面,導致認可度欠缺,學習興趣不高,教學質量欠佳[4]。出現這種現象的原因主要有以下兩個方面:一方面是在互聯網盛行的今天,學生在享受獲取信息便利的同時,受到的各種信息污染和“洗腦”也更嚴重。網上盛傳“生化環材”是“四大天坑”專業,導致學生整體對材料類相關專業的認可度不高;甚至還有部分學生是通過調劑才“不得已”來本專業學習,原本對本專業就沒有足夠的了解和興趣會導致這些學生長期處于“混文憑”的狀態,所以最終的學習效果和教學質量就會大打折扣;另一方面巨大的社會生活壓力使大部分學生在學習知識時都崇尚現實利益的快速轉化,而傳統工科類專業課程的學習在經濟利益轉化速度方面相對弱于新興專業;再加上傳統行業受新興行業的市場擠壓,導致學生畢業后薪資待遇和工作環境遠比不過新興產業,因此傳統工科類專業學習會讓學生產生“性價比不高”的錯覺。基于以上兩點,學生對相關專業的認可度不高,導致學習興趣不高,并最終造成教學質量不理想。目前我校材料科學與氫能學院的《電化學測量》這門課是以專業選修課的形式開課,開課年級為大三的本科生。一方面專業選修課的開課形式讓學生覺得沒有專業必修課重要,導致學生對該門課程產生“無所謂”的刻板印象,上課時不認真聽講,課后作業完成度不高,最終使該門課成為一門好拿學分的“水課”。另一方面,授課時間為大三上學期,該年級的本科生剛剛學完一些簡單的化學、物理等公共基礎課,涉及到本專業的基礎必修課比如:物理化學,材料科學基礎等都剛開始學習,這就導致學生對本專業的學科體系認識不夠深入,不清楚學好這個專業需要哪些課程支撐,也不清楚自己未來的就業方向,因而最終導致學生在學習這門課的時候一方面由于專業先導課程基礎薄弱甚至缺失,學起來吃力;同時由于對本專業和相關課程體系的了解不夠全面,導致學生學習興趣不高,從而教學質量也不理想。
2.2授課模式和考核方式單一固化
目前大學課程的授課方式主要以PPT展示的“講授”為主,整個課堂基本都是通過簡單的講解向學生“無差別”、“不間斷”的輸送知識點,學生被動的接受這種“灌輸式”的教育[6]。這種授課模式不僅使學生與老師之間的互動減少,缺乏對所學知識點的反饋;而且學生之間也不能很好的溝通交流分享學習經驗,從而使學生的學習效果大打折扣。此外,電化學測量這門課,不僅需要學習相關的電化學理論知識,更多的是測試方法的實踐操作,以及采用不同的測量技術去解決實際應用問題的能力的培養。目前的“講授”授課模式導致學生只是單純的學習了理論知識,沒有機會給學生演示不同測試方法的具體實踐操作,也不能分析具體的測量技術在解決實際問題中的作用,整個課程的學習更像是流于形式的“紙上談兵”,因而導致學生在學完本課程后只是對理論知識有一個大概輪廓,在遇到實際問題時,又會束手無策。因此目前這種單一“講授”的授課模式對教好電化學測量這門課是嚴重不足的,亟需尋找新的教學模式。同時,大學教育對老師和學生的考核方式也相對單一,造成老師沒有用心教,學生沒有用心學。大多數選修課課程對學生的考核都采用簡單的考試或提交課程論文的方式進行。閉卷考試可以有效考核學生對基本理論知識的掌握程度,但是會導致學生在考試前集中精力背定理公式,缺乏對知識的理解和靈活應用。而采用課程論文的方式來考核學生的學習成果效果更不理想,大部分學生都是網上下載幾篇相似的論文,稍做改動后便上交,對提高學生對這門課的認識,提高他們的專業技能沒有絲毫效果。另一方面,學校對相關授課老師的考核也不是很合理,目前學院主要把學生對老師的課程評分作為授課教師的考核方式,這種考核方式會導致授課老師為了學生滿意而故意放松課堂紀律,并且在考試時為了讓學生取得較好的分數,把閉卷考試換成開卷考試或者直接改成課程論文,并最終導致該門課程的教學質量不佳。
2.3理論知識學習與實際應用脫節
電化學測量是一門需要理論聯系實際的課程,在新能源科學與技術領域具有廣泛應用,屬于基礎性課程。但是目前該門課程的教學內容與實際應用存在一定偏差,導致學生在學完該門課之后不能很好的利用所學的知識解決實際問題[7]。比如:該門課中有教授如何從穩態的循環伏安測試中獲取電化學反應電流密度的方法,但是在遇到實際問題“如何采用電化學方法去評價一塊金屬腐蝕的快慢或者評價一個電鍍過程的快慢”時,學生往往不能靈活的將電化學測試所得的電流密度與腐蝕/電鍍過程的快慢聯系起來,這些都是理論知識不能與解決實際問題的方法相貫通所導致的問題。此外,由于課程教授模式單一,學生沒有親自動手操作的條件,因為缺乏實質性的演練過程,導致學生對所學測試手段和技術的理解還只是停留于書本,在遇到實際問題需要搭建實驗平臺時,就表現的手忙腳亂,不知所措;再加上部分學生的學習目的仍然是簡單的應付考試,對于課堂上理論知識的理解不深入,不靈活,不能很好的將所學的理論知識與實際問題結合起來,因而最終導致這門課的學習效果不好,教學質量不佳。目前我院該門課程目前主要采用PPT展示,通過“講授”的方式讓學生了解電化學的基本理論知識和電化學測量的基本技術手段。但是目前的授課模式缺少實際操作訓練,學生在學習了電化學測試的基本技術手段后,不能有效的通過實際操練來加深和鞏固所學的知識,導致在實際科研和應用中,要使用某種測試手段時,不會根據具體的應用背景和環境選擇合適的測試方法,進行合理的實驗設計[7]。比如,在實際應用中,我們需要通過電化學手段來預測一種有機涂層對金屬防護效果的好壞,并解釋涂層具有這種防腐效果的原因。學生在遇到這類科研問題時,只知道電化學極化曲線和電化學阻抗可以測試電化學反應電流,但是對于具體的實驗設計,比如選擇幾電極體系,選用何種電極等這些都沒有具體的概念;或者即使通過摸索討論設計出了實驗方案,得到了一些測試數據,但是對于所測數據不會進行具體分析,不會將測得的數據轉換成具體問題中的答案,也就沒法解決實際問題,最終影響教學效果。
3提升電化學測量課程教學質量的方法探討
3.1提高專業地位,幫助學生全方位了解專業課程
2020年1月4日,教育部印發《教育部關于在部分高校開展基礎學科招生改革試點工作的意見》指出:自2020年起,在部分高校開展基礎學科招生改革試點,突出基礎學科的支撐引領作用,重點扶持物理、化學、生物、新材料、先進制造等相關專業的發展。意見指出以上基礎專業成績優異的學生可通過綜合考核制直接進入36所試點高校學習,并且在后期的推優、直博、公派出國等都給予適當優先權,建立本-碩-博銜接一體化的培養模式,由此可見國家對基礎性學科的重視程度。佛山是制造業大市,而佛山科學技術學院又是一所地方性高校,其辦學目的是為了服務當地產業,因此作為地方性高校雖然不能享受國家教育改革的利好政策,像以上36所高校一樣實施“強基計劃”,但是我們可以根據地方產業(制造業)的需求,適當的調整培養專業的側重點,突出辦學特色。比如在招生名額的分配、科研經費的投入、科研資源的分配等方面可以優先考慮材料、能源等相關專業,擴大學生的數量和質量,提高教學投入,以此來突出此類專業的重要性。教育改革一直是高等學校教學工作中的重點和難點,為了響應“以人為本”的教育理念,提高全民素質,在高等教育培養方案中就需要開設一定量的選修課,以此來全面提升學生的科學素養和人文素質,這與現代大學教育培養目的——“培養一個全方位發展的普適性人才”相吻合[8]。另一方面現在大學生就業環境不理想,想找到和自己專業完全吻合的工作更是難上加難。專業選修課的開設,不僅可以讓學生在學好現有專業課的情況下,進一步擴大自己對本專業的認知視野,強化知識儲備;而且一般的專業選修課的內容都與實際生產應用以及科技發展前言緊密聯系,這樣就可以彌補現有專業必修課內容的局限性,而且可以讓學生在課堂上了解更多本專業可能的就業前景和方向,提前為后續就業提供一個努力的方向。因此,基于以上分析,學校一方面要在日常選課以及入學后的專業介紹工作上對學生有適當的引導,強調專業及相關課程的重要性。比如學院可在大一新生入學的通識教育課中,對學生進行專業解讀和詳細的介紹,通過邀請國內外專家、學者和技術人員通過講座的形式介紹相關專業的研究進展和就業前景,也可邀請畢業的學長學姐回來給學生介紹他們眼中的專業發展前景和現狀。這樣不僅可以開闊學生的視野,激發學生的學習興趣和動力,而且可以加深學生對本專業相關課程的了解。另一方面在后期的培養方案,包括開課時間、學分安排等方面也要適當的調整,把專業選修課提升到一個適當的位置上來。比如:目前我校的電化學測量開課時間是大三上學期,這對于剛學完公共基礎課,專業課學的還不深,對自己未來發展方面還不明確的學生而言,不僅學起來費勁,而且學習興趣也不高,因此如若能讓學生在學習完物理化學、材料基礎化學等專業課后,在大三下學期對本專業有了更深入的了解后再開課,這樣對于提升學生的學習興趣會有很大幫助,從而提高該門課程的教學質量。
3.2豐富授課模式,將理論知識與實踐應用相結合
新材料、新能源類課程的目標是培養具有實際操作能力和探索能力的工科類學生,因此考慮到本校的辦學特色——服務當地產業、優化產業結構、助力產業升級,《電化學測量》這門課程需要將理論知識與實踐操作相結合,做到理論課為實踐操作提供理論基礎知識,而實踐課又可以幫助驗證理論并進行適當的應用探索[9]。因此可對總學時32課時的課程進行合理分配,其中24課時用來理論知識的教學,主要給學生介紹電化學的基本知識,包括:電化學基本原理、電化學測試的基礎知識,如三電極體系、電解質溶液、電解池、電化學測試儀器等,在了解這些理論知識的基礎上,再具體講解幾種具有代表性的、常用的測試技術,如:穩態極化曲線測試、暫態的電化學階躍、循環伏安、電化學阻抗技術等。學生通過老師的講解可以了解這些測試手段的基本工作原理,熟悉不同場景的實驗方案設計、實驗操作以及相應的測試數據分析。在理論教學時,也不能以單一的“講授”模式進行,可以根據學生的課堂反饋,適時的穿插視頻演示和“無領導小組討論”。視頻演示主要是讓學生更直觀的看到一種測試技術在具體場景中的使用情況,老師不僅可以結合相關場景給學生解釋這種技術的應用,還可以幫助學生了解該專業課知識在后期找工作或者深造時的作用。“無領導小組討論”模式主要是為了讓學生充分參與課題,主動學習。這種模式下,學生五人為一個小組,對課本的某一章節的內容進行發散學習,由一人對書本的基礎知識進行講解,另外兩人通過文獻查閱,市場調研對基礎知識的應用進行介紹和擴充,剩下兩人負責其他同學的疑難問題解答,最后小組之間針對這次講解相互打分,并將分數作為平時成績的一部分。這樣一種全員參與的學習模式,不僅可以調動學生的學習主動性,而且可以激發不同小組之間的良性競爭,有助于學生更好的將知識學活學透。另外的8個學時用于實驗操作和“產教研融合”教學。實驗操作課時是向學生介紹電化學實驗所需的基本裝置和設備,比如:三電極體系具體是什么,常用的電解池有哪幾種,以及電化學工作站的基本使用方法等。然后再選取幾個代表性的實驗課題,引導學生根據實際的課題選擇合適的方法進行一整套的實訓。“產教研融合”教學需要加強“高校合作”和“校企聯動”。對于電化學測量的“產教研融合”教學可以選取目前電化學測量應用最廣的三個產業方向——“鋰離子電池”、“電催化產氫”、“綠色電化學合成”進行重點介紹。一方面可邀請國內外“材料、能源”類的專家院士給學生介紹相關專業的前言研究,并普及電化學測量課程的相關知識在這些前沿科技如新能源電動汽車上的具體應用;另一方面帶領學生去相關企業參觀,并邀請企業的技術專家進行實地演練和實例講解,同時分享企業的人才需求類型,以及勝任這項工作可能需要掌握的課程知識,比如:船舶檢修人員是如何利用電化學技術預測船體的服役壽命等。通過一系列的講座和實踐,帶領學生熟悉并掌握:“拿到課題→分析課題→設計實驗方案→搭建實驗平臺→實驗測試→數據分析→數據總結→現象解釋和問題答疑”這一套完整的解決問題的思路和實踐操作流程,幫助學生在遇到實際問題時,能夠快速運用所學的電化學測量知識解決實際問題。通過上述理論和實踐相結合的教學方法,幫助學生全面了解電化學測量的基礎知識,并為以后學生采用電化學測量技術解決實際問題打下堅實的基礎。
3.3多元化師生考核模式,加大教師授課和學生學習投入
考核是老師教學和學生學習的總指揮棒,對于老師教學的考核機制,可以將“學生總評打分”與“資深教師聽課打分”兩種評價方式相結合,一方面從學生的角度去評價該教師授課的情況,從講解是否通俗易懂、知識儲備是否豐富深厚等各方面去評價,另一方面資深教師通過適當的聽課來評價和教導任課老師一些上課的經驗,比如怎樣使講課更生動,怎樣調動學生的學習熱情等。此外,現今社會知識更新換代快,作為老師也需要不斷學習新知識和新的上課模式。目前就存在部分教師上課仍然使用的是較老的課件,雖然舊的課件相對經典,但是其不能反應最新的前沿知識,而且大多數舊的課件多以文字為主,沒有圖片、動畫,不夠生動,學生在上課時就覺得枯燥無味,也沒法激起學生的學習興趣,因此還需要定期對老師的授課課件進行評比打分,這樣才能讓教師投入更多精力去更新完善課件,并上好一門課。作為學生的考核可以通過以下幾種方式來完善和細化[10]。一種常規的考核方式是:針對《電化學測量》該門課程的特殊性,通過期末閉卷考試和課堂綜合實驗來考核學生的基本理論知識和實驗操作技能。此外,我們還可以將課程討論加入到教學環節,作為考核的一部分,通過課堂“無領導小組討論”及時了解學生的學習情況,調動學生的積極性,讓學生改掉被動學習的毛病。并以此來培養學生形成“發現問題→分析問題→解決問題→疑難反饋”這一思維習慣和獨立解決問題的能力。只有從以上幾個方面對學生和老師的考評方式進行綜合的優化,才能更好的提高這門課的教學質量和學習效果。
4結語
佛山是新能源、新材料等相關產業的重要基地,并且已經初步形成了以氫能為基礎,著重發展新能源汽車的新能源產業。電化學測量是新能源和新材料相關專業的基礎性課程之一,分析探討目前電化學測量課程的教學現狀,找出教學效果不盡如人意的原因,并基于此提出合適的提高教學質量的方法,有利于培養更多的專業基礎扎實、實踐能力強的、適應國家新能源、新材料戰略需求的高素質應用人才,為佛山以及廣東省的新能源、新材料等產業發展提供更有利的人才保障,從而推動我國新能源、新材料產業的高速發展。
作者:杜小青 聶寶華 陳宇 陳東初 單位:佛山科學技術學院,材料科學與氫能學院
新能源技術研究4
1引言
從技術角度來看,新能源汽車技術專業是一個高度技術性的教育領域,負責培養合格的新能源汽車裝配調試員、質量檢驗員、維護修理人員、充電樁技術維護人員等等。現在在中等職業教育層次已經開設了新能源汽車技術相關專業的同時,在高等職業教育層次開設新能源汽車技術專業,將面臨著更大的挑戰和更高的要求,需要制定更具創新性、持續性的專業建設體系。2高職新能源汽車技術專業建設現狀的問題
2.1課程體系不夠系統
新能源汽車技術專業畢業的學生,面向新能源汽車技術相關職業崗位,大多數學生將進入新能源汽車研發制造、服務與維修等相關企業,從事新能源汽車裝配調試、質量檢驗、維修保養等工作,是復合型技術技能人才,新能源汽車技術專業的課程體系應該包含公共平臺課、專業群平臺課、專業課、專業拓展課和公共拓展課等部分,然而,不是所有的教育培訓機構都有這樣一個,結構合理完善的新能源汽車技術專業課程體系。還有,在汽車職業教育中,實踐教學是提升學生職業技能最有效的途徑之一,教學中的實踐教學項目不但要與理論教學中某個重要的知識點相對應,還要切實立足工作崗位,對應企業崗位的實際技能要求,學校應該提供能夠滿足新能源汽車技術專業實踐教學的條件,但是一些學校在這些基礎設施建設方面的投入不充足,不能建立一個完善的理論和實踐結合的課程體系。還有,新能源汽車是新興的事物,大家對其帶來的新興崗位了解還不夠,市場調研、調查研究不充足,這就導致了課程體系與職業崗位銜接不緊密,課程體系中存在實踐課程與崗位需求不匹配,存在短缺不夠系統全面的問題。
2.2處在發展階段
現在新能源汽車主要包括插電式混合動力汽車、純電動汽車和氫燃料電池車,現階段就新能源汽車本身的結構和技術特征來看,它主要還是在傳統的內燃機車的基礎上進行電動化改造而來的,它保留了一部分傳統汽車的結構,不同的汽車企業設計研發的新能源汽車技術標準沒有完全統一,因此目前新能源汽車技術本身還處在更新迭代的階段。就現階段,新能源汽車上保留的傳統汽車技術和改進的新技術對應的相關知識內容,這些知識點在授課課時占比分配、新舊融合等方面還沒有做到很好的有機統一。在將來,隨著科學技術的發展,隨著對更新更清潔能源的發掘、研究投入力度的加大,新的能源的有效開發利用,隨時都有可能帶來汽車能源結構的變革,新能源汽車技術也將隨之而發生改變,新能源汽車技術本身還處于發展階段,因此新能源汽車技術專業的發展也存在著不確定性。
2.3教師整體教學能力不高
新能源汽車技術專業作為新興的專業,在大多數開設了新能源汽車技術專業的學校,雖然新開設了專業,但是并沒有及時引進那些研究或從事新能源汽車技術專業相關的專業人才,在大多數學校的新能源汽車技術專業任課老師中,大部分是從傳統汽車檢測與維修專業的老師當中抽調而來的,他們中的一些甚至都還沒有接受過系統的新能源汽車技術專業方面的培訓,就直接轉崗或兼任新能源汽車技術專業課教師;還有一部分老師是從新能源汽車技術相關企業從業人員中請來的兼職教師,這部分企業兼職教師專業能力很強,但是教學水平不高,部分老師責任心不夠強,而且缺乏有效監督,這些都直接導致教學效果不好。如此,新能源汽車技術專業教師隊伍的培養沒有跟上新能源汽車技術專業開設的步伐,是造成新能源汽車技術專業教師的專業教學水平整體不高的根本原因。
3高職新能源汽車技術專業建設的策略
3.1升級改造教學設施
對于職業教育來說,一個專業使用的教學資料,應該根據其對應行業崗位要求的發展情況修訂并及時更新。就現階段新能源汽車的結構和技術特征來講,它是傳統汽車技術和新能源汽車技術的結合體,包括機械技術、電子電控技術等。要建立理論與實踐相結合的教學單元,并制定分階段和循序漸進的教學方案。理論課教學應包括當下新能源汽車技術相關的基礎理論知識,實踐課程的開設,應該最大限度為學生創造更好的實際操作訓練的條件和機會,新能源汽車目前的直接動力來源是電,不同品牌車型的工作電壓從幾十伏到上千伏不等,這樣在實踐教學過程中,教師和學生都不可避免的要接觸到高于人體安全耐受電壓(36伏)的“高壓”電,這就會存在觸電的危險,因此新能源汽車技術專業的實踐教學場地必須按照國家標準做好用電安全的保障措施,確保工作場地、工作人員、車輛工具等方面的高壓安全,因此新能源汽車技術實踐教學場地應該與傳統的汽車檢測與維修實踐教學場地區分開來,應該配備專門的工量具以及實驗教學設備。在實踐教學中,教師應該具備運用這些新能源汽車技術相關的教具、實車、專用工具或仿真實訓平臺等實驗設備進行實踐教學指導的能力,以及能對這些設備進行安全性檢查、性能測試、使用操作、拆卸維護的能力。
3.2教師專業能力建設
新能源汽車技術專業是一個新興的實用型專業,它對理論和實踐技術水平要求都高,任教新能源汽車技術專業專業課程的老師,除了要有扎實的理論基礎之外,還要具備新能源汽車技術專業相關的實踐能力。在新能源汽車技術專業課教師選用時,可以考慮將是否具備相關的企業從業經歷作為任教的條件之一。新能源汽車技術還處在發展階段,這就要求老師們能隨時關注行業發展動態,掌握目前和未來的行業發展情況。要定期組織專業課教師進行新技術培訓,教師下企業開展實踐鍛煉、企業調研等活動,開闊教師眼界,不斷提高教師理論和實踐水平。要積極組織開展有豐富從業經驗的新能源汽車行業人才進課堂的教研活動,讓企業專家與老師學生交流分享技術經驗,探討當下行業工作崗位需求,幫助教師和學生更好的了解行業現狀和未來發展趨勢,使教師能夠跟蹤行業發展情況,總結崗位核心能力,以培養提升學生的綜合素質和崗位能力為最終目標,及時更新課程內容,調整課程結構。
3.3立足崗位注重培養學生崗位技能
立足新能源崗位技能要求,新能源汽車技術專業的學生培養,不僅要重視對理論知識及實踐能力的培養,還應當注重培養學生的崗位適應能力和持續發展的能力,這就要求學生在學校教育的過程中,要注重對學生責任、安全、環保、創新意識方面的培養。現階段,與新能源汽車技術相關的企業有很多,比如新能源汽車整車研發制造企業、新能源汽車電池等零部件研發制造企業、新能源汽車電池回收企業、新能源汽車銷售與售后服務企業、充電站運營維護企業、汽車共享租賃企業等等,通過對這些用人企業單位的調研,總結分析他們對對應職業崗位能力的需求可知,新能源汽車技術專業的學生應具備新能源汽車各系統和充電站(充電樁)的檢測、診斷、拆裝、維護、調整等專業基本能力,具備共享汽車租賃等相關行業的管理與維護能力;能根據服務工作的需要制定合理的工作計劃、按照工作計劃組織實施并做好質量檢查評估,同時在服務工作中能滿足客戶、環境保護、安全文明生產等方面要求。立足崗位技能要求,新能源汽車技術專業,要合理調配專業科目與基礎教育科目之間的課時比例,在基礎教育課時得到滿足的前提下,應適度增加專業核心課的教學課時數量,比如新能源電力電子技術、新能源汽車驅動電機技術、電動汽車構造與原理、混合動力汽車構造與原理、新能源汽車電控技術、充電站技術等課程。并根據行業發展情況及時更新理論和實踐教學內容,確保學生的技能學習滿足行業企業需要,為學生畢業后能“零距離”上崗打下堅實基礎。
3.4積極建立校內校外實踐基地
新能源汽車的推廣應用時間還不長,而且新能源汽車技術也處在不斷發展變化的階段,新能源汽車技術專業是一個實用型的專業,它的興起還不足十年的時間,也處在發展變化的階段,教學資料和設施并不充足,新能源汽車技術專業畢業的學生,要有對新能源汽車及相關設施(如充電樁)進行安裝、調試、維護保養、拆裝、檢測的能力,要有對充電站(充電樁)、共享汽車租賃行業管理與維護的能力。為此學校應當增加對新能源汽車技術專業的基礎投入,積極建設具備培養這些職業崗位能力的實驗實訓場地,建立新能源汽車技術專業校內實踐基地。與此同時,學校應當積極尋找專業對口的企業,如新能源汽車整車制造企業、新能源汽車銷售服務企業、新能源汽車電池研發生產企業等,與企業建立良好的合作關系,搭建好校企交流平臺,建立校外實訓基地,安排學生訪問企業,為學生提供課外實踐學習機會,定期邀請企業專家為教師提供理論及實踐培訓,確保學校教育實時對接企業行業的崗位技能需要。
3.5積極探索教法改革
新能源汽車技術專業是新興的熱門專業,要積極探索教研教改,按照教、學、做合一的總體原則,根據課程性質,可以采用班級授課、現場教學、分組教學、實踐訓練、討論、講座等多種形式組織教學;改革教學方法,采用任務驅動法、案例教學法、引導文教學法等方法;不斷創新教學手段,利用網絡、多媒體等信息化手段,倡導學生利用信息化手段自主學習、自主探索,積極開展師生教學互動,達到共同學習、共同提高的目的。新的教學法的應用,可以適應學生的學習習慣,可以取得更好的教學效果,比如在傳統汽車技術教學中成熟運用的項目教學法,這種基于具體項目的教學模式,可以使教育培訓更具有針對性,更好地滿足教育培訓需求,并提高培訓效率。員工在從事新能源汽車產業鏈上下游相關工作過程中,尤其從事研發制造和售后維修服務方面的工作中,需要有高水平的專業理論基礎和熟練的實際操作技能。在高等職業教育機構的新能源汽車技術專業教育教學中,如果運用項目教學法,它能將教學設想、相關教學活動和內容以及知識結構等內容融合起來,從而提供了更多的內容作為項目教學實施的一部分,有助于學生對理論知識的理解,以實際工作崗位中的工作任務為項目,開展對應的實際操作教學工作,在理論和實踐教學過程中,學生以項目任務的執行者身份收集和維護所學項目的相關信息,最大程度讓學生能以主人翁的姿態主動接受相關崗位知識和技能。在應用項目教學過程中,突出了學生在學習中的主人翁作用,采用項目教學模式還有助于增加學生學習更多知識和探索新技術的機會,提高新能源汽車技術專業學生的專業技能。學生通過合作模式完成學習任務,是項目教學模式的實施特點,學生通過團隊協作才能更好的完成學習任務,學生的職業素養也能得到提升。
3.6建立多元的質量管理和效果評價體系
學生畢業后就業能不能滿足新能源汽車技術相關企業崗位要求,是學校教育質量評估的重要標準。新能源汽車技術專業應該制定完善的教學質量管理機制,以便更好地實現專業人才培養目標。不論是在二級院系層面還是在學校層面,都要建立一套關于教學質量的自我診斷和改善的機制,做好相關的質量標準建設,包括課堂教學質量評價標準,學生畢業設計、實習實訓標準,專業調研、人才培養等標準。在日常教學過程中,通過聽課、巡課、評教等方式進行課堂教學督導,嚴明教師的教學紀律,加強課堂運行管理,不斷完善教學管理機制,開展定期的教學質量自我診斷和改善工作,積極做好畢業生的就業管理與評價工作,建立起學生、學校、企業三方的畢業生質量評價機制。這樣,通過具體實施、過程監督、質量評價、改善提高,最終達成人才培養的目標。在學生的學習效果的評價方面,新能源汽車技術專業應該建立起一個多元的效果評價體系,做到及時診斷分析、發現問題、查擺原因、提出整改措施,不斷改進提高,形成教學質量改進機制。多元化的評價體系包括:評價主體多元化,評價內容綜合化,評價方法多樣化。評價主體多元化,包括學生自我評價、任課教師評價、實習用人單位評價和第三方機構評價;評價內容綜合化是對專業知識、操作技能、職業素養水平的綜合評價方法;評價方法多樣化包括對項目完成情況考核、理論考試、實操考試、社會實踐能力等的評價。
4結論
高職新能源汽車技術專業作為新興的專業,是一個高度技術性的教育領域,在高等職業教育層次開設,要制定更具創新性、更可持續和更有效的教學體系。針對目前有發展不明確,教師整體教學能力不強,課程體系不系統等問題,要更新教學材料,積極探索教法改革,加強教師隊伍教學能力建設,立足崗位注重培養學生崗位技能,積極建立校內校外實訓基地,建立多元的學習效果評價體系,建立完善的教學質量管理體系。為培養有堅定的理想信念,職業道德高尚,職業能力較強的的高技能人才搭建起優質的教育平臺。
作者:彭波 單位:湖南交通職業技術學院