以無人F1賽車為平臺培育智能網聯汽車創新創業人才

畢棟　蘭建平　楊亞會

摘 要：目前我國智能網聯汽車人才供需嚴重失衡，復合型、創新型人才培養是應用型本科院校研究重點。文章以湖北汽車工業學院智能科學與技術專業開展的大學生無人駕駛方程式大賽（FSAC）為例展開研究，探索“智能網聯汽車創新創業人才”培養新模式。分析了該專業人才培養目標及FSAC大賽考核知識技能點，通過以賽促教的路徑探索專業人才培養方案及教學模式，以提高智能網聯汽車人才培養質量。

關鍵詞：以賽促教 FSAC比賽 智能網聯汽車 人才培養

Cultivating Innovative and Entrepreneurial Talents for Intelligent and Connected Cars with Unmanned F1 Racing Cars as a Platform

Bi Dong Lan Jianping Yang Yahui

Abstract：At present， there is a serious imbalance between the supply and demand of intelligent networked automobile talents in China， and the cultivation of compound and innovative talents is the research focus of applied undergraduate colleges. The article takes the Autonomous Driving Formula Competition （FSAC） for college students conducted by Hubei Automotive Industry Institute of Intelligent Science and Technology as an example to explore a new model of "intelligent and connected automobile innovation and entrepreneurial talents" training. The article analyzes the training objectives of the professional talents and the FSAC competition assessment knowledge and skill points， and explores the professional talent training plan and teaching mode through the path of promoting education by competition to improve the quality of intelligent networked automobile talent training.

Key words：promoting education by competition， FSAC competition， intelligent connected vehicles， talent cultivation

汽車產業正在向智能化、網聯化與共享化方向發展，以智能網聯汽車為載體，結合人工智能、物聯網、大數據與5G通訊等前瞻技術，構建以自動駕駛、車聯網、智慧物流與出行為主題的智慧交通生態服務系統正在形成。隨著汽車 “三化”的發展，我國智能網聯汽車人才供需關系存在嚴重失調，人才數量和質量存在問題，復合型、創新型技術人才非常匱乏。為此，高校應做好人才培養的前端工作，培養學生自主學習能力、創新能力、專業復合應用能力。如何開展智能網聯汽車人才模式、提高人才培養質量是高等院校不斷探索研究的熱點。筆者對湖北汽車工業學院開設的新專業（智能科學與技術）通過“以賽促教”的路徑展開探索研究，以中國汽車工程學會認定的FSAC大賽展開賽項內容分析，對智能網聯汽車人才培養方案提出優化意見，深入改革教學內容、教學方法，著力培養面向智能網聯汽車的創新創業人才。

1 智能網聯汽車創新創業人才需求分析

智能網聯汽車 （Intelligent and Connected Vehicle，ICV）是指搭載先進的車載傳感器、控制器、執行器等裝置，并融合現代通信與網絡技術，實現車與X（車、路、人、云等）智能信息交換、共享，具備復雜環境感知、智能決策、協同控制等功能，可實現安全、高效、舒適、節能行駛，并最終實現替代人來操作的新一代汽車[1]。2015年國務院印發的《中國制造2025》標志著我國已啟動智能網聯汽車（ICV）國家戰略發展規劃[2]，以智能網聯汽車為代表的新興產業融合已展現出了良好的產業前景和發展趨勢。

1.1 人才基數需求

根據中國汽車人才研究會2017年統計，我國智能網聯汽車行業人才總量不足2萬人，人才瓶頸已經成為行業發展的重要制約因素[3]。ICV行業對高層次復合型創新創業人才的需求更為全面和深入， “人工智能+汽車”復合型人才供不應求，是急需培養的高端行業人才。傳統汽車主機廠（一汽、東風、吉利、長安等）、新興造車勢力（蔚來、小鵬、愛馳等）、互聯網企業（百度、阿里等）以及汽車零部件企業（大陸、博世、航盛）等企業在智能網聯汽車領域均有業務板塊與產業布局，人才基數需求量大。另外，中國在汽車關鍵零部件上的研制尚需發展，如核心控制器（MCU等）、執行器（EPS等）、傳感器（激光雷達、視覺傳感器等）、控制芯片等方面人才需求數量奇缺，總量嚴重不足。

1.2 專業能力需求

從專業技術角度看，智能網聯汽車（ICV） 集中運用了汽車工程、人工智能、計算機、微電子、自動控制、通信與平臺等技術，是一個集環境感知、規劃決策、控制執行、信息交互等于一體的高新技術綜合體[4]。智能網聯汽車專業技術跨領域、跨行業、跨學科的特征明顯，傳統單一學科人才難以滿足工程實際需要，勢必需要有多學科交叉融合的復合型創新創業人才提供智力和專業支持。

ICV對專業能力的需求除體現在智能算法、數據、ADAS技術、人工智能（圖像等）、環境感知、導航與定位、網絡與信息安全、通信技術、芯片、集成控制以及試驗測試等專業基礎知識方面，還需要從業者具備較強的自主學習能力和創新應用能力，在技術研發過程中具備創新意識和解決實際問題的能力。

1.3 區域經濟發展需求

智能網聯汽車產業鏈分布廣泛，從上游的感知、決策、執行、通信等關鍵系統，到中游的智慧座艙、自動駕駛整體解決方案等系統集成，再到下游的出行、物流、數據增值等應用服務，其產業蓬勃發展，涉及行業廣，設置就業崗位多，拉動區域經濟發展作用突出。

從湖北來看，汽車產業是經濟發展排名第一的支柱產業。而汽車產業的發展重心正在從傳統汽車制造轉向新一代信息與控制技術與汽車產品的深度融合，隨著汽車智能化、網聯化、共享化的快速發展，迫切需要有熟悉汽車行業的信息與控制領域的復合型創新創業人才。

2 FSAC比賽在ICV人才培養結構中的重要地位

智能網聯汽車（ICV）人才需要的是跨學科交叉融合的復合型、應用型創新創業人才，而實踐教學環節又是應用型本科院校人才培養過程中的重要組成部分。ICV對跨領域、跨行業、跨學科提出了具體需求，傳統單一學科難以提供滿足人才培養需求的實踐平臺，且ICV實踐平臺建設缺乏系統專業的指導意見，資源耗費巨大，學生通過參加大學生無人駕駛方程式汽車大賽（FSAC），在賽事規則手冊的理論指導下，可以提升學生專業技能及動手能力，并使得交叉專業理論知識得到綜合應用，推動了ICV人才培養模式的標準化、專業化。

FSAC是由中國汽車工程學會舉辦的行業專業賽項，該賽項由政校企研共同制定，高校、企業參與度較高，理論指導性強，專業性搞，校企共建專業指導委員會，形成完善的人才培養體系，進而成為高校ICV創新創業人才培養的重要培訓基地和實踐平臺。

2.1 FSAC專業人才培養目標

中國大學生無人駕駛方程式大賽（FSAC）是一項由高等院校汽車相關專業在校本科生及以上學歷學生組隊參加的無人駕駛汽車設計與制造比賽。各參賽車隊按照賽事規則和賽車制造標準，在一年的時間內自行設計和制造出一輛具備感知、識別、執行的無人駕駛賽車。并且需要該賽車具備有人駕駛的設定，需要在加速、制動、操控性等方面具備優異表現，能夠成功完成全部或部分無人動態賽事環節的比賽。

FSAC作為中國汽車工程學會大學生系列賽事中最高水平的創新大賽，主要培養汽車、電子、自動控制、通信、自動化、光學等領域的高端跨界人才。賽事以相對低廉的成本，對無人駕駛技術所需的尖端人才進行技術測試和路徑驗證，使學生可以借助賽事的進行開展對商用無人駕駛技術的研發。

以F1方程式賽車為平臺，旨在建設面向智能網聯汽車前沿方向的跨學科交叉、專業融合的新工科人才培養體系，以培養工程實踐能力強、創新能力強、具備國際化視野的高級汽車創新船業人才為辦學目標[5]。

2.2 FSAC比賽賽事解讀

FSAC大賽的基礎車型為純電動方程式賽車，在此基礎上，完成車輛執行器的線控或者電控改裝，并通過加裝智能傳感器設備和智能決策控制裝置，完成車輛的有人和無人駕駛行為。無人方程式的賽車的設計、制造和測試等一系列工作需要在組委會頒布的當前賽季《大學生無人駕駛方程式大賽規則》范圍內進行，賽季周期為一年，保證了賽車設計制造的規范性、安全性。大賽最終要完成靜態賽項和動態賽項兩部分內容，靜態賽項包括賽車設計答辯和無人駕駛系統設計答辯，動態賽項包括賽車操控性測試（有人模式）以及無人模式下的直線加速、8字繞環、告訴循跡測試，各高校在兩個賽項中展開競技，根據所獲總分進行賽事排名。FSAC比賽為高校智能網聯汽車人才培養提供了系統成熟的實踐平臺，從理論指導、人才培養內容、職業能力、工程規范等方面提供了切實可行的途徑。

（1）理論指導

《大學生無人駕駛方程式大賽規則》包含了賽車通用規范、賽車的設計和制造要求及限制、無人駕駛系統的規則要求及限制。規則要求涉及汽車的車身底盤、電動汽車的三電設計（電機、電池、電控）、整車電氣和無人駕駛等技術領域，大賽規則為賽車的功能實現、行業設計規范、制造規范、測試規范提供系統成熟的理論指導，使學生了解和掌握ICV核心部分（人工智能+汽車）的設計制造全流程。

（2）ICV專業知識實踐技能培訓

無人駕駛方程式賽車的設計制造是一個系統化工程，跨學科、跨專業交叉融合，要求學生獨立打造一輛完備的電動無人方程式賽車，過程中培養學生機械、車輛、控制、電氣等方面的實踐技能，同時要求學生具備一定的創新設計能力，以此培養學生完備的工程設計理念、方法和創造能力。

（3）ICV職業能力培養

賽車的設計制造是一個限期性的行為，要求學生具備良好的實踐規劃能力，在理論學習和實踐環節通過制定嚴格的任務時間節點，合理規劃時間，平衡其他事務與學習的關系[6]。在日常工作過程中，學生要學會分析和解決問題，對于具體的設計目標，要學會運用所學知識分析出具體設計內容和設計方法，并快速學習完成當前任務所需的實踐技能。同時要注重團隊協作能力與人際交往能力，通過多渠道建立人際關系，鍛煉學生交流溝通能力，并提供接觸社會渠道，促進對外交流能力。

3 FSAC比賽在人才培養過程中的探索實施

湖北汽車工業學院汽車工程師學院是一個新成立的新工科試點改革學院，開設有智能科學與技術（智能網聯汽車）和計算機科學與技術（智能網聯汽車- 中法雙學位）和兩個專業。其人才培養目標是面向汽車智能化、網聯化產業人才需求，引入法國工程師精英教育模式，利用FSAC創新創業實踐平臺等實施工程實踐教學模式，致力于培養智能科學與技術專業學科復合型、高級應用型工程技術人才。

3.1 依托FSAC平臺構建人才培養新模式

在跨學科人才培養模式中，基于“信息→車輛←控制”學科交叉，以計算機學科為主軸，逐步融合軟件工程、電子工程、通訊工程、控制工程以及車輛工程等多個學科專業知識點。以FSAC創新創業實踐基地為依托，開展工程實踐教育與培訓，建立學生“智能網聯”與“新能源汽車”人才培養體系，開設有計算機類、信息通信類、數學物理類、嵌入式類、通識類、人工智能類、車輛與控制類基礎與專業課程，如下圖1所示。

3.2 “以賽促教”，促進ICV專業教師人才隊伍建設

組建FSAC指導教師團隊，整合校間資源優勢，根據教師不同的學科背景，利用各自技術資源優勢，互補不足，共同參與到參賽學生的指導工作中。通過“以賽促教”的方式，教師可以完善自己在ICV領域的知識體系，針對無人車的設計制造工作，通過具體實踐提高專業技能，結合賽事的系統化、專業化特征，有助于提升教師綜合素質和工程素養，促使指導教師團隊在職業素養和職業技能上的進步（如下圖2所示），更好的應用到ICV人才培養過程中。

3.3 “以賽促學”，賽創融合

FSAC大賽主要面向國內各高校的碩士、博士生群體，而學院ICV人才培養目標主要是在讀本科生，如何建立梯次學習團隊，形成長效性機制，是首要解決的問題。由博士生擔任指導教師，碩士生作為各功能模塊負責人，本科生作為主要參與人，一是確保競技團隊能長期保持一定的數量和良好的梯隊結構，形成開放、穩定的優秀學生團隊，二是推動學生團隊內部形成“以老帶新、薪火相傳”的協作學習、自主學習的良好氛圍，形成ICV人才培養的長效機制。另外，以無人駕駛F1賽車為平臺，可以開發出智能感知層、規劃決策層、執行控制層不同技術層級的實踐教學案例和教學環節，讓ICV技術不僅僅存在于理論與教材，學生更能實際參與其中。以賽促學，部分學生參與到比賽競技團隊，基于F1賽車平臺開發的教學案例與實踐教學環節，可以將ICV人才培養過程惠及到專業所有學生，使學生不僅可以學習到ICV專業知識，更能培養學生的創新意識、職業素養與專業能力。

3.4 加強合作，貼合企業需求

應用型本科院校的教學改革與企業需求是緊密聯系起來的，FSAC大賽為應用型本科院校及時掌握企業實際需求提供了一個很好的平臺，我校東風HUAT車隊由東風商用車贊助，并獲得東風汽車技術中心、格陸博科技有限公司等企業的大力支持。在參賽中，積極與企業專家溝通交流，探討校企合作的模式，了解企業對人才的衡量標準、企業工作崗位的要求。競賽以后，將企業用人標準和崗位需求應用到實踐教學中，對教學情境進行重新設計，讓學生更貼近企業實際生產環節，提高學生適應企業工作崗位要求的能力。學院教師指導團隊與合作企業共同制定專業的人才培養方案，確定課程設置和教學內容，基于學校政策，專任教師還可到合作企業下廠鍛煉一年，參與企業課題，在企業實踐過程中積極同行業專家學習交流，提升專業技術能力。

4 FSAC比賽在人才培養改革的效果

我校東風HUAT車隊（無人駕駛項目組）于2018年2月正式成立，初期隊員涵蓋機械、電信、材料、車輛等多學科，隨著2019年試點學院（汽車工程師學院）智能科學與技術本科專業以及交通運輸專業碩士點的獲批，學院更多的本碩學生參與其中，成為競技團隊中堅力量。車隊于2018年11月在珠海首次參加中國大學生無人駕駛方程式大賽（第二屆），湖北汽車工業學院攜A13號賽車首次亮相，獲得總成績三等獎。

基于無人駕駛F1賽車平臺，車隊每屆培養研究生約6名，培養主力本科隊員20余名，參與學生普遍具有較強的動手能力和豐富的專業理論，還具備良好的心理素質、吃苦耐勞和團隊協作精神，能夠更快地適應企業工作崗位的要求。

通過FSAC比賽，指導教師團隊的專業技能、業務水平得到大幅提高，交叉學科綜合應用能力得到提升，一批高素質“雙師型”教師被打造出來。教師將FSAC比賽技術開發經歷、參賽經歷轉化成實踐教學案例，使更多的學生實際參與到ICV人才培養方案中。目前專業指導教學有6名，他們在引領教學改革、促進校企合作等方面發揮了積極作用。

5 結語

實踐證明，以無人F1賽車為平臺，通過“以賽促教”的方式能夠根據市場需求調整課程設置，優化教學資源，豐富教學內容;對專任教師綜合素質、學生復合應用能力起到了關鍵作用，為應用型本科院校培養智能網聯汽車創新創業人才提供了一條行之有效的途徑。

教育部辦公廳第二批新工科研究與實踐項目：E-JX20201523，東風HUAT智能汽車產業學院發展探索與實踐;

教育部辦公廳第二批新工科研究與實踐項目：E-JX20201524，汽車產業新工科人才培養實踐創新平臺建設;

湖北汽車工業學院校級教研項目：JY2020051，新工科背景下大學生以賽促學（FSAC）工程能力培養模式研究與實踐。

參考文獻：

[1]中國汽車工程學會.節能與新能源汽車技術路線圖 [M].北京：機械工業出版社，2016.

[2]汽車工業藍皮書.《2018年智能網聯汽車發展報告》.

[3]中國汽車工程學會，國汽（北京）智能網聯汽車研究院有限公司.中國智能網聯汽車產業發展報告（2019）[M].北京：社會科學文獻出版社，2019.

[4]李克強，戴一凡，李升波等.智能網聯汽車（ICV）技術的發發展現狀及趨勢[J]. 汽車安全與節能學報，2017（1）：1-14.

[5]王思山，周曉，薛建云，楊亞會.新工科背景下的汽車嵌入式人才校企產學研合作模式探討[J].汽車教育，2020（19）：40-42.

[6]朱恒偉，張琦等.新工科背景下的車輛工程專業人才培養模式的研究[J].汽車教育，2019（22）：208-210.