智能網聯汽車背景下的車輛專業教學改革和探索

◆文/山西 王虹霞 高瑞娟 谷志朋 王欲進

在現如今，新一代信息通信技術以及人工智能技術正在高速發展，智能網聯汽車作為這些新技術集成的載體，將成為新一輪產業轉型升級的重要標志和依托。我國十分重視智能網聯汽車的發展，并出臺了一系列政策以促進智能網聯汽車的快速發展，以求在新一輪產業轉型升級中爭得先機。2019年9月，國務院發布了《交通強國建設綱要》，《綱要》中提出在今后的發展中要進一步加強智能網聯汽車(智能汽車、自動駕駛、車路協同)的發展；同年12 月，工信部對《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035 年)》公開征求意見，進一步明確了未來我國智能網聯汽車的量產規模、商業化應用范圍等發展目標。2020 年 2 月，國家發革委等 11 部委聯合印發《智能汽車創新發展戰略》，明確提出了建設中國標準的智能汽車的發展方向、實現智能汽車強國的戰略目標，提出：實現有條件自動駕駛的智能汽車達到規模化生產，實現高度自動駕駛的智能汽車在特定環境下市場化應用，并清晰規劃了技術創新、產業生態、基礎設施、法規標準、產品監管和網絡安全等六大體系重點任務。

但是，智能網聯汽車產業的快速發展和相關技術人才缺失之間的矛盾日益突出。為了加快智能網聯汽車人才培養與儲備，我國教育部先后發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》、《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》、《高等學校人工智能創新行動計劃》等一系列政策文件，均將完善智能網聯汽車相關領域人才培養體系作為了重要工作內容。因此，探索智能網聯汽車新工科課程模式、推動多學科交叉復合型新工科專業建設、形成智能網聯汽車專業人才培養體系、培養智能網聯汽車專門人才不僅是響應國家政策的號召，同時也是市場所需。

然而，智能網聯汽車是一個近年來新興的前沿科學，現階段國內高校尚缺少相關課程，課程體系急需建立和完善，本文將在太原學院機電與車輛工程系現有專業汽車服務工程的基礎上，以《汽車智能化技術》課程為載體，探索研究《智能網聯汽車背景下的車輛專業教學改革》項目的可行性以及創新點。

一、專業課程體系構建

專業課程體系的構建應圍繞專業人才培養目標，符合當前市場需求的應用型本科車輛工程課程體系，本項目依靠咨詢專家教授、外聘企業專家的方式，充分發揮校企合作的企業優勢，以《汽車智能化技術》課程為依托探索智能網聯類課程的體系構建。

1.課程體系優化

在課程體系開發的過程中，要充分體現車輛智能化和網聯化的融合，在保留當前車輛專業精品課程的基礎上(如汽車理論等)，增加專業課程(如智能網聯汽車關鍵技術等)。專業課程體系的優化設計如表1所示。其中，學科基礎課程中的自動控制原理等作為專業核心課程的前續課程，保證學生能夠理解并掌握智能網聯車和智能車輛相關的專業基礎知識。

表1 專業課程優化設計

2.在線課程設計

由于智能網聯汽車研究較為前沿，學生難以將其與實際相結合，從而容易降低對問題自主探索的興趣。此外，該課程可用的成熟教材較少，導致傳統教學中以教材為主的教學方式難以施行。因此，經過對智能網聯汽車相關專業課程內容的分析，結合在線課程內容結構化的要求，設計了智能網聯汽車的在線課程，分8個模塊進行。第一部分：智能網聯汽車概述，主要介紹智能網聯汽車的定義及內涵，激發學生對智能網聯汽車技術的興趣，并對智能網聯汽車的技術和架構有一個總體把握；第二部分：智能網聯汽車感知技術，主要介紹智能網聯汽車的環境感知技術；第三部分：車聯網技術，介紹車內網、車際網、車云網相關知識；第四部分：高精地圖和定位技術，主要介紹北斗導航、GPS定位技術；第五部分：智能決策和行車路徑規劃，主要介紹多傳感器融合技術、車輛行為預測及決策技術；第六部分:智能網聯汽車線控技術；第七部分：智能網聯汽車大數據技術；第八部分：智能網聯汽車信息安全技術。

3.仿真教學平臺的構建

為了使學生能夠更加理解智能網聯汽車的相關技術，零距離接觸前沿技術，并考慮到實驗設備的缺乏，搭建仿真教學平臺，平臺的搭建分四個階段進行。

(1)構建理論教學與數字仿真教學平臺，推動新工科教學模式改革。本階段將依托我校相關學科優勢資源開展智能網聯汽車跨學科理論教學體系創建和數字仿真教學平臺構建。梳理并建立符合智能網聯汽車產業需求的人才培養方案和跨學科標準化課程體系、教材體系和評價體系。搭建與理論教學密切結合的數字仿真教學平臺，形成各關鍵教學內容的仿真實例。

(2)構建硬件在環教學平臺，促進教學立體化。本階段將依托“汽車智能化技術研究”創新團隊，搭建駕駛模擬器、感知系統在環、控制執行系統在環等硬件在環平臺，結合智能網聯汽車環境感知、決策規劃、控制執行典型算法開發，建立實踐教學實例，可以使學生同時進行理論學習與實踐學習。運用現有的汽車智能集成控制硬件在環試驗平臺、dSPACE 開發系統、CANoe 和Atos 總線調試工具等大量的硬件在環設備，確保本階段硬件在環教學平臺建設的順利搭建。

(3)構建實車教學平臺，建立學生實踐能力培養機制。本階段將依托我校與北京和緒科技有限公司科技股份有限公司的優勢資源，基于北京和緒汽車虛擬實訓中心系列產品、汽車仿真教學軟件(圖1)，建立智能網聯汽車實車教學平臺，使得學生可以零距離接觸全球最先進的人工智能科技，自主設計開發自動駕駛程序算法，推動實車教學平臺的實踐應用。本階段將建立學生實踐能力培養機制，在實踐研究的基礎上進行理論升華。

圖1 汽車仿真教學軟件

(4)智能網聯汽車“2+1+1”人才培養模式探索與實踐。本階段將依托理論教學與數字仿真教學平臺、硬件在環教學平臺以及實車教學平臺，采用“理論與實踐結合”的方式，設計和實現“2+1+1”人才培養模式。鼓勵學生走出課堂、走出傳統的教學模式，接觸前瞻技術，從而形成完善的智能網聯汽車新工科人才培養體系。

二、主要特色和創新之處

通過以上對《汽車智能技術》課程的體系構建，可得出《智能網聯汽車背景下的車輛專業教學改革和探索》包括以下創新之處。

1.打造全新的智能網聯汽車“一心兩翼三平臺”教學體系

智能網聯汽車涉及多學科交叉，知識體系龐雜，國內高校尚缺少智能網聯汽車相關課程，而現有的教育課程知識陳舊，與實踐和社會需求脫節，相關的理論和實踐教學體系急需建立和完善，本項目的順利開展將構建一套全新的智能網聯汽車跨學科一體化教學體系。

以《汽車智能化技術》為依托，梳理并建立符合智能網聯汽車產業需求的人才培養方案和跨學科標準化課程體系，建設智能網聯汽車實踐教學所需的數字仿真教學平臺、硬件在環教學平臺以及實車教學平臺，在此基礎上建立新型的學業評價方法，形成智能網聯汽車“一心兩翼三平臺”教學體系。

2.多平臺一體化實踐教學體系構建與應用實踐

本項目擬建立的課程實踐教學平臺覆蓋數字仿真教學平臺、硬件在環教學平臺以及實車教學平臺，具有多平臺、跨系統的典型特征，充分、深度結合各個平臺的優勢資源，可實現智能網聯汽車新工科人才一體化培養體系的構建。

通過采用“一體化”標準，增強課程模塊的整體性和系統性，將理論課程和實踐課程有機的聯系起來，對新工科學生學習行為內在特征和行為規律進行分析，并據此從不同層次進行多平臺一體化實踐教學體系構建，充分發揮數字仿真教學平臺、硬件在環教學平臺以及實車教學平臺的優勢，創新的建立“2+1+1”人才培養模式。

三、總結

本項目結合我校智能網聯汽車專業人才培養發展實際，依托我校現有相關學科和北京和緒科技有限公司在汽車教育方面的優勢資源，構建了智能網聯汽車新工科人才培養“一心兩翼三平臺”體系，制定了符合智能網聯汽車產業需求的人才培養方案和標準化課程體系，并建立了配套的數字仿真、硬件在環以及實車教學平臺體系，從而培養具備創新能力、產業視角和實踐經驗的智能網聯汽車專業創新型人才。

同時，本項目的順利實施將建立智能網聯汽車新工科人才培養的新體系和新模式，能有效地打破課堂與實踐的邊界，使工科教育步入以設計、實踐及綜合為核心的正確軌道上來；形成以學生為主體的啟發式、探究式、研究式教學方法，實現前沿技術引領、深度學科交叉的多層次人才全過程培養。通過本項目，可以培養大批適應時代發展和技術變革的智能網聯汽車專業創新人才，可以為推動我國智能網聯汽車產業發展、建設汽車強國提供智力支撐和人才保障。