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摘要：基于节能环保技术支撑的汽车产业转型可持续发展需要，剖析了汽车主要节能环保技术路线即轻量化技术、新能源汽车技术两个研究方向的应用型人才培养存在的矛盾痛点问题，聚焦人才培养体系、课程体系及教学理念等三个层面，探索了学业产出导向的汽车应用型人才培养机制，为高技能水平甚至拔尖汽车应用人才培养奠定基础。汽车节能环保技术研究的应用型人才培养涵盖的研究比较面广，不是简单改革几门课程就可以实现的，或涉及专业内部课程群的顶层设计优化，或涉及新专业的建设与实施，或涉及不同学科专业之间的融合与合作发展，改革实施难度大，人才培养机制构建要充分考虑学业产出导向的课程体系、教学资源建设的可行性及合理性。
关键词：节能环保；应用型本科；人才培养；课程体系
本文引用格式：隋毅等.节能环保背景下汽车应用型人才培养机制研究[J].教育现代化，2020，7（39）：30-33.
Research on the Cultivation Mechanism of Automobile Application-oriented Talents under the Background of Energy Conservation and Environmental Protection
SUI Yi,YAO Ying,HUANG Qi,LEI Zhen-zhen
（Chongqing University of Science and Technology,Chongqing）
Abstract:Based on the energy conservation and environmental protection technology,the automobile industry transition sustainable development needs,this paper analyzes the contradictions and pain points in the cultivation of applied talents in the two research fields of automobile energy-saving and environmental protection technology,namely,lightweight technology and new energy automobile technology,focusing on the talent training system,curriculum system and teaching concept,this paper explores the cultivation mechanism of the automobile application talents oriented by academic output,which lays a foundation for the cultivation of high-skilled and even top-notch automobile application talents.The application-oriented personnel training of automobile energy-saving and environmental protection technology research covers a wide range of research,which can not be realized by simply reforming a few courses,or involves the optimization of the top-level design of the professional internal course group,it may involve the construction and implementation of new specialties,or the integration and cooperative development of different disciplines and specialties,and the implementation of reform is very difficult,the construction of talent training mechanism should fully consider the feasibility and rationality of the curriculum system and teaching resources construction.
Key words:energy conservation and environmental protection;application-oriented undergraduate;personnel training;curriculum system
一 汽车节能环保技术发展及其应用现状
（一）轻量化技术发展对汽车节能环保性能提升的贡献
轻量化一直被视为实现汽车节能减排的有效措施之一，近年来，已有较多汽车轻量化技术研究成果应用于量产车型中，如特斯拉纯电动汽车、凯迪拉克XTS、奥迪A8等。以第四代奥迪A8为例，为合理降低车身重量，车身采用铝板材、热成型高强度钢材、镁合金、挤压铝、铸造铝、碳纤维增强塑料、钢材等多种材料，钢含量仅占40%[1-2]。
研究显示，约75%的油耗与整车质量有关，汽车减重可有效降低油耗及排放。汽车降重10%，其燃油经济性可提高6%~8%，排放可下降4%；汽车降重100kg，油耗可降低（0.3~0.6）L/100km，二氧化碳排放可减少500g/100km[3]。
汽车轻量化技术可通过结构优化设计、材料替代、先进工艺优化三种技术路线实现[4]，其中，结构优化设计主要利用有限元分析手段开展车身降重的可行方案研究，主要工作是减少壁厚及材料使用并进行骨架局部加强；轻质材料替代主要开展高强度钢板、工程塑料、炭纤维增强复合材料、镁铝合金等新材料对车身钢材的部分替代技术研究；先进工艺优化主要研究新材料成型技术等。
（二）新能源汽车技术发展对汽车产业可持续发展的推动
新能源汽车包括纯电动汽车、插电混合动力汽车、燃料电池汽车等，插电混合动力汽车从能量管理算法策略上实现了汽车行驶全工况下少用油甚至部分工况下不用油，节能减排效果明显，纯电动汽车及燃料电池汽车可实现零油耗、零排放[5]。
以配置自动挡，且整备质量为（1205~1320）kg的传统燃油汽车为例，现行的油耗限值标准即《乘用车燃料消耗量限值》（GB 19578-2014）中规定油耗限值为7.2L/100km，而市面上已有的整备质量与该油耗限值对应的整备质量相当或略重的插电混合动力汽车的综合油耗可降低至（1.5~2.7）L/100km，其节油率可达63%~79%[6-7]。以某型插电混合动力汽车为平台，采用更先进的动力总成技术、能量管理算法后，其燃油消耗还可降低12.9%，HC排放可降低37.5%，CO排放可降低59.5%，NO可降低9.1%[8]。
目前，新能源汽车主要研究热点集中在电池管理技术、电池单体技术、电池集成技术、动力总成技术、节能控制算法技术等，该关键技术的先进性与成熟度直接影响新能源汽车节能减排效果，对新能源汽车的降成本、安全性、普及应用亦起到决定性影响。
二当前人才培养机制对节能环保技术发展的适应性研究
（一）支撑汽车轻量化技术研究的学科建设及课程体系适应性分析
目前，我国汽车轻量化技术无论在理论研究还是实际应用方面与国外均有一定差距，体现在一是轻质新材料技术开发步伐相对落后，二是现有的汽车轻量化技术应用主要围绕简单零件替换和轻质材料使用方面，而在铝合金、炭纤维复合材料、高强度钢等多种材料在车身上部分替代传统钢材应用方面发展相对缓慢，导致我国轿车整备质量比国外平均重8%~10%，商用车平均重10%~15%[9-10]。
汽车轻量化技术主要涉及力学、材料科学与工程、机械工程三个一级学科，以及工程力学、机械设计及理论、机械制造及其自动化、车辆工程、汽车服务工程、材料学、材料加工工程等众多二级学科研究领域。开展汽车轻量化技术研究或解决相关问题需要具备多学科交叉融合形成的综合性、系统性知识体系。当前，与轻量化技术研究相关的二级学科的课程体系建设对于独立解决汽车轻量化技术问题仍存在各自的不适应性和不足之处。
车辆工程、汽车服务工程等专业所开设的“汽车新技术”“汽车新材料”“汽车节能技术”等课程涉及汽车轻量化相关的知识模块，其学习目标侧重于汽车轻量化技术应用环节。学生对汽车碰撞、行驶可靠性、耐久性、经济性、排放性等相关技术标准、法规研究较为透彻，当一种新材料技术特性已知时，可开展基于汽车实际使用环境下的新材料在汽车上应用技术方案研究。材料学、材料加工工程等学科开设的专业课程不涉及汽车轻量化技术应用知识，而是聚焦轻质新材料、替代材料自身的研究与制备，主要支撑材料类学生对新材料特性研究与生产工艺制定等相关能力的培养。
轻质新材料在汽车上应用，还应考虑其在车身生产过程中对冲压、焊接等生产工艺的适用性及稳定性，以及在实际使用环境下长期使用的可靠性与耐侯性，而此部分工作恰好存在汽车相关专业、材料类专业学生均不擅长的工作内容，材料本身技术特性研究是材料类学生擅长的研究方向，具体的材料使用条件的研究是汽车类学生擅长的工作，基于具体使用条件下研究材料的技术特性需要二者共同协作完成。
在国内汽车轻量化研究与人才培养中，上述二级学科在各自的擅长技术领域均具有较强的人才培养能力，但很少开展各二级学科间的交叉融合或联合人才培养，这也是国内汽车轻量化技术研究、应用与国外相比仍有不小差距的主要原因。
（二）支撑新能源汽车技术研究的课程体系适应性分析
相对于车辆工程、汽车服务工程专业在本科院校创办的高普及率，国内只有双一流高校、部分重点本科高校的车辆工程、汽车服务工程专业在本科阶段划分了新能源汽车方向，具备完善的新能源汽车人才培养体系，开设有“新能源汽车技术”“新能源汽车构造”“动力电池技术及应用”“电动汽车控制技术”“电机技术与应用”“电动汽车设计”等新能源汽车相关专业，所培养的学生具备一定的理论研究与技术服务能力，毕业后可从事新能源汽车设计、技术管理相关工作。
大多数高校只在汽车相关专业本科阶段开设“新能源汽车技术”“新能源汽车概论”等选修课程，课程设置的目的只是拓宽学生知识面，帮助学生了解新能源汽车的结构、电池、电机、电控等基本知识。
新能源汽车是环保政策引导下的汽车产业转型升级的核心产品，新能源汽车技术研究的重要性不言而喻，当前的新能源汽车技术与传统汽车节能技术相比，其成熟度、成本竞争力及普及应用情况仍有不小差距，需要更多的本科人才投入到动力电池及其集成、电机、电控等基础研究中。
现实的情况是，相对于汽车轻量化技术的本科人才培养规模和成效，新能源汽车技术的本科人才培养、专业设置的普及率处于明显落后阶段，适用于基础研究的人才输出数量远达不到企业需求，这也是国内汽车企业、设计公司从事新能源汽车研究的大多是博士、硕士生，鲜有本科生参与的根本原因。
三 应对节能环保技术发展的汽车应用型人才培养机制研究
在产业政策引导下，汽车朝着节能环保技术方向发展已成为不争的事实。汽车节能环保技术人才培养已逐渐发展为汽车相关专业人才培养的重中之重。在汽车技术转型升级、新技术应用过程中也暴露出人才培养亟需解决问题，一是汽车轻量化技术人才培养是一个综合复杂的难题，需要面对并解决涉及跨专业多学科共建融合问题；二是新能源汽车技术本科人才培养普及率不高是国内多数高校共性问题，需要高校在现有汽车相关专业基础上增设或划分新能源汽车方向。汽车环保技术发展给高校人才培养带来了技能需求多样化、专业化等实际问题，促使汽车人才培养的观念、体系需要作出改变[11-13]。
（一）构建以课下汽车轻量化团队为突破口的多学科共建高层次应用型人才培养机制
汽车轻量化研究涉及至少三个一级学科和众多二级学科，如在各自二级学科专业的人才培养课程体系中进行课程调整，为了培养能够完成新材料研究、新材料在汽车上应用研究的全能型人才，而对现有学科专业进行大刀阔斧式的改革，专业跨度大，人才培养难度及课程任务量严重超纲，且国内外均没有相关改革先例，实施难度大，可行性不高[14-17]。
以汽车相关专业轻量化研究特长教师与具有汽车新材料研究特长的材料类教师为跨学院项目合作伙伴，组建跨学科的学生创新团队、研究团队、项目团队等，搭建相互交流平台，建立可持续发展的团队运行机制，合力开展汽车轻量化技术研究，发挥各学科专业研究专长，相互学习共同进步，弥补专攻材料特性研究的学生不懂材料应用研究的短板，化解主攻材料应用研究的学生不懂材料自身机理研究的矛盾，重点补强各自弱项的研究领域，在不改变原有各学科专业人才培养课程体系的前提下，通过团队运作机制下的人才培养模式探索，实现跨学科综合型人才的培养。
（二）构建本科新能源汽车技术研究方向的常态化人才培养体系
与汽车轻量化技术研究的各自人才培养矛盾焦点不同，新能源汽车技术本科人才培养存在的问题更加清晰，对国内大部分高校而言，即需要解决有无的问题。以高校现有汽车相关专业人才培养框架与课程体系为基础，充分考虑新能源汽车技术发展现状与未来发展趋势，定位企业人才需求，把握专业可建成的特色优势，合理选择教学与研究的新能源汽车技术分支，制定本科人才培养目标人才培养方案及课程体系。
理性融合传统燃油汽车与新能源汽车相同的知识模块，保留并优化现有的关联课程。紧盯课程体系支撑的新能源汽车零部件、先进动力总成、电池集成管理、控制算法、电控技术等划分研究领域或分支，开展高校各自擅长的一种或几种研究领域的人才培养。重点开展新能源相关专业课程建设，落实新能源汽车相关的实验实践教学资源，构建合理的本科新能源汽车技术研究人才培养体系。
四总结
汽车节能环保技术研究的应用型人才培养涵盖的研究面广，不是简单改革几门课可实现的，或涉及专业内部课程群的顶层设计优化，或涉及新专业的建设与实施，或涉及不同学科专业之间的融合与合作发展，改革实施难度大，人才培养机制构建要充分考虑学业产出导向的课程体系、教学资源建设的可行性及合理性[18]。
高校汽车节能环保技术人才培养要紧扣“找准方向，量体裁衣”“顶层设计，论证充分”“探索实践，分步实施”的教学改革理念，切忌“为了改革而改革”思想杂念。聚焦行业、企业技术和用人发展趋势，理清不同汽车节能环保技术对应的多学科专业之间、学科专业内部课程体系的协调发展关系，体现高层次应用型人才培养特色，践行课程-“金课”-“金课群”的螺旋式能力逐步提高的课程发展战略，为后续深入研究汽车节能环保技术，培养高技能水平甚至拔尖汽车应用人才奠定基础。
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