車輛工程專業計算機應用能力培養方案設計

劉尊民 薛斌 王國元

摘? 要 汽車是機械、電子、計算機、通信等技術高度集成的工業化產品。隨著汽車新技術的發展，計算機技術扮演著越來越重要的角色。傳統的課程體系及培養模式不能完全適應新時期對車輛工程人才培養的要求，車輛工程專業有必要加強計算機應用能力的培養。從車輛工程培養目標出發，立足于計算機技術在汽車行業的應用背景，探討計算機應用能力培養引入車輛工程專業實踐教學的現代化教育方法與手段，并提出詳盡的培養方案。

關鍵詞 車輛工程;計算機應用;實訓;MATLAB/Simulink

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）22-0083-03

Training Scheme Design of Computer Application Ability for Ve-hicle Engineering Major//LIU Zunmin， XUE Bin， WANG Guoyuan

Abstract Automobile is a highly integrated products， including me-chanical technique， electronic technique， computing technique， com-munication technique， etc. With the development of automobile tech-nology， computing technique plays an increasingly important role. The traditional curriculum system and training pattern， can not com-pletely meet social requirement for vehicle engineering talents in thenew period， so it is necessary to strengthen the training of computer application ability for vehicle engineering major. Based on the trai-ning objectives of vehicle engineering major， the training method of computer application ability for vehicle engineering major is mainly discussed， and a detailed training plan is presented in this article.

Key words vehicle engineering; computer application; practical trai-ning; MATLAB/Simulink

1 引言

現代計算機控制技術已滲透到汽車的各個組成部分，汽車的結構變得越來越復雜，自動化程度也越來越高。控制器是汽車電子的核心單元，每個控制單元的核心也在于控制算法的實現。根據IEEE報告顯示，豪華級別的汽車的軟件代碼長度超過1億行，其中70%來自汽車的車載信息和娛樂系統，30%來自儀表盤、車身電子、發動機和引擎控制以及汽車安全相關部件。即使是30%的代碼，也已經超過一千萬級代碼行數的波音787飛機。其功能構架使用嵌入式硬件和軟件平臺架構實現，以此聯動產生的軟硬件研發、生產的產業價值非常巨大。由此可見，汽車已經進入電子控制時代，而這一切都依賴于計算機技術的發展[1-2]。汽車已經由單純的機械產品向高級的機電一體化方向發展，成為所謂的“智能汽車”，而計算機技術在這一研究方向中起著巨大的作用，這已經是大勢所趨。因此，車輛工程專業學生加強計算機方面的學習顯得非常重要[3-4]。鑒于此，設計車輛工程專業計算機應用能力培養方面的方案，可為車輛工程專業人才培養方案的制訂提供有益參考。

2 項目整體構架方案

因培養對象為車輛工程專業學生，目的是提高該專業學生的計算機應用能力，因此需要制訂詳細的培養方案。該方案分為五個步驟，流程如圖1所示：首先根據學生數量成立項目指導小組，確立小組組長及副組長;小組成立后，根據學生興趣方向設置培訓課程，并開展相關方向的技術培訓工作;培訓結束進行專業組織競賽活動，作為最終學生評估的分值項;設計類實習階段由學生與指導教師討論后確定設計類題目，進行設計工作，最終以作品或成果的形式提交項目組審核，并組織優秀成員進行答辯。流程結束后，由項目指導小組給出成績，并對整個流程進行評估，提出針對下一批學生的優化整改方案。整個流程時間為一年，其中指導小組成立、知識培訓及知識競賽階段為一學期，設計類實習及項目評估為一學期。該培訓計劃獨立在課程體系外，可作為學生創新學分的重要參考點。

3 指導組組織方案

為保障項目的順利實施，成立項目指導小組。指導組分為組長、副組長及小組成員。小組組長為管理工作總負責人，進行培訓任務分配。要求該負責人既了解汽車專業知識，又有計算機軟硬件技術方面特長。副組長協助組長督促組員保質保量完成任務。項目小組成員為項目的主要組織實施者，由車輛工程專業教研室及計算機專業相關教研室人員擔任，作為各任務的項目導師，負責項目具體實施，記錄培訓推進情況。組長可根據需要組織其他技術人員如外聘企業導師加入項目小組，協助完成項目。

在實施過程中，學生實踐能力、綜合素質及創新意識的提高，都依賴于指導組教師的專業技能與基本素養，因為缺乏計算機應用能力及相關專業知識的隊伍，對學生計算機能力的培養僅僅是空談而已。可通過組織相關指導人員定期進行相關培訓與對外交流的方式，造就一支真正適合于車輛專業計算機應用能力培養的師資隊伍。

4 知識培訓方案

要求學生具備基本的計算機知識并完成計算機高級語言編程的學習后開始實施。課程培訓方式類似研究生課程，學生根據自己的選題情況進行選課，一門課程開課次數控制在10次左右，以培養興趣及培養學生的自學能力為主。前三次以概論及基礎知識為主，后面課程以任務模塊及學生匯報為主。可設置以下課程。

1）C++程序設計，培養學生面向對象的模塊化思想。

2）.NET程序設計。選其中的vb.net 或C#模塊教學，培養學生應用高級語言開發能力，可針對汽車銷售企業管理系統模塊化任務介紹。

3）網絡編程。可選asp、PHP或asp.net等為基礎模塊介紹，培養學生對主流網絡開發工具的應用能力;可針對網絡化物流平臺系統介紹，并設計相關的開發模塊由學生自行完成，同時加強學生計算機美工制作方面的培養。

4）嵌入式應用系統開發。培養學生的硬件開發能力，可選51內核單片機系統或ARM核的嵌入式系統進行介紹。結合汽車基礎數據采集系統案例，如瞬時油耗的采集系統、水溫采集及顯示系統，由學生完成基礎模塊的開發。

5）DCS系統開發。培養學生對汽車檢測系統的認識及基本的開發技能。結合實驗室的汽車檢測裝備，設計基本的測試開發模塊，由學生完成相關模塊設計開發。

6）地理信息系統平臺開發。結合車隊定位管理系統，設計基本的模塊如協議解析、地圖匹配、車輛管理等，可選用目前主流的Baidu地圖、Google地圖、MapInfo本地地圖等，由學生自行設計基礎模塊，使學生了解實際應用系統的開發流程。

7）汽車CAD技術。可選Pro/Engineer、UG、CATIA等模塊介紹，基于任務由受訓小組完成汽車典型零件設計、裝配、工程圖繪制、CAM加工、數據管理等。

8）有限元技術。培養學生利用數學近似的方法對真實物理系統進行模擬計算的能力。可選ANSYS、CATIA等平臺進行介紹，使學生在車身零部件和車身整體的結構分析、模態分析和碰撞分析等方面能獨立進行分析求解。

9）MATLAB/Simulink仿真技術。采用MATLAB/Simulink

仿真軟件平臺建立典型汽車電子控制系統的仿真軟件平臺，讓苦澀難懂的控制原理和控制方法變得直觀易懂，同時訓練學生采用“V模式開發流程”進行汽車電子控制系統設計開發的基本能力。

各模塊教學過程中遵循軟件工程學的開發思路，針對具體案例由學生自行完成系統可行性報告、需求分析報告、概要設計報告、詳細設計報告及測試報告等各個環節的規范文檔工作，并使學生了解軟件平臺不過是一個工具，一個好的設計最終決定于設計者本身的技術和經驗。

5 專業知識競賽方案

為學生學習探討汽車電控及計算機知識提供平臺，提高車輛專業學生學習計算機積極性，豐富大學校園生活，培養學生的創新意識和實踐能力。在計算機培養方案流程中組織一次專業知識競賽。專業知識競賽可分為現場競賽環節及作品展示環節。該活動不限參與該計劃的學生，向車輛專業學生開放。針對不同年級學生，大二學生側重于現場知識競賽環節;大三、大四學生作品環節分數占比大于60%，比賽包括現場匯報、評審委員提問及現場打分環節，其基本流程如圖2所示。該流程中所有環節可交付學生會組織實施，指導小組成員協助完成。為提高學生學習及參賽積極性，將獲獎及參賽學生納入學生管理評價體系，并作為培訓結果評估的分值參考項。

6 設計類實訓方案

該環節為項目的最主要環節，結合興趣愛好及專業課程計劃，與項目組導師共同討論確定設計類題目。最終以作品的形式提交項目組，項目組根據提交情況確定優秀作品，并組織學生進行答辯。設計選題可參照如下實訓模塊進行。

汽車總線技術開發、通信測試實訓? 與汽車電子類課程相結合，結合主流汽車總線開發測試平臺，完成汽車子系統總線的設計、測試與仿真，如儀表系統、ABS系統等，側重于總線協議的封裝與測試、系統仿真與實現。引導學生了解J1939協議（用于商用車）、CANOpen協議（用于現場控制、電機控制器等）及ISO 15031-5（用于OBD診斷）。

汽車檢測生產線通信、測試及模塊功能開發實訓? 與汽車檢測類課程結合設計相關模塊，側重于檢測線的通信技術、測試及實現，側重于技術開發，包含自行設計環節。

基于B/S、C/S模式的汽車營銷企業管理系統開發實訓? 與汽車服務類課程相結合，側重于系統開發流程、技術實現過程，由學生完成相關模塊的開發，并形成完整的技術文檔。通過該模塊的設計開發過程，使學生脫離對汽車服務企業的初級認識，上升到設計開發的層面。

物流信息系統平臺開發實訓? 與汽車服務類課程結合，使學生了解物流信息平臺體系及完成開發設計流程，理解汽車服務類的核心開發技術及思想，擺脫認識的層面，并接觸相關的開發過程，了解專業的核心技術——信息化技術。

運輸企業車隊定位管理信息平臺實訓? 與汽車電子類課程相結合，使學生了解地理信息系統相關知識，了解交運系統信息平臺、車隊管理信息系統平臺、車路協同系統平臺的基本情況。并設計相關實訓模塊由學生自行開發，如通信模塊、地圖匹配模塊、數據庫模塊、信息管理模塊、調度平臺模塊及針對車輛管理系統的手機模塊，使學生加深對公交集團、出租車管理系統、企業車隊油耗管理系統等的了解，理解信息化技術在汽車行業中的重要性。

車輛CAD及有限元分析模塊實訓? 與汽車CAD、CAE類課程相結合，完成典型零部件或典型機構的三維設計及計算分析過程。

7 項目評估

由項目指導小組評議本次培養過程與結果，起草并建立評估指標，設計并發放給受訓學生調研表格，或通過網絡平臺由學生以學號登錄后進行評價。參照調研表格數據，由各指導教師對各項評價指標進行評議打分，以此為依據進行項目整體評估，并給出下次培訓的改進意見及措施。

8 總結

針對目前車輛工程專業學生在計算機應用方面知識的欠缺情況，給出詳盡的指導方案，包括項目實施組織、知識培訓、專業知識競賽、實習及課程設計方案。通過該方案的實施，使學生加強對汽車行業新技術的理解，并具備一定的設計開發能力。■

參考文獻

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[4]李慕堯，丁軍君，李芾，等.新時期車輛工程專業學生培養模式思考[J].教育教學論壇，2015（46）：197-198