“車聯網系統”課程教學方法研究

谷志茹 胡久松 黃曉峰 黎朝暉 李軍軍

[摘 要] “車聯網系統”是湖南工業大學交通工程學院信息工程專業開設的一門具有專業特色的核心課程，是省級雙一流專業重點建設課程。課程對學生能力培養的一個重要目標是：能夠根據明確的需求，設計出針對智能交通領域復雜工程問題的解決方案，并在設計中綜合利用無線通信和車聯網的專業知識、新技術，體現創新意識。經過對教學過程的思考設計和反復檢驗，課程整合跨學科理論知識，并分解為具有復雜工程問題特征的項目，圍繞這些復雜工程問題，設計和組織課堂教學，建立包含過程與成果、認知與行為的持續評估體系，激發學生對學習的責任感與主動性。

[關鍵詞] 復雜工程問題;車聯網系統;培養目標;課程體系;研究性教學

[基金項目] 2019年度湖南省普通高等學校教學改革研究項目“以創新能力為導向通網模塊組復雜工程實踐課程建設”;2020年度湖南省學位與研究生教育改革研究項目“湖南省內高校理工科碩士研究生科研創新能力的診斷及優化研究”（2020JGZD056）;2019年度湖南省普通高等學校教學改革研究項目“軌道交通產業校企合作人才培養模式的探索與實踐”;2020年度湖南省普通高等學校教學改革研究項目“面向區域功率器件產業鏈的創新創業教育研究與實踐”（HNJG-2020-0582）

[作者簡介] 谷志茹（1979—），女，新疆烏魯木齊人，博士，湖南工業大學交通工程學院副教授（通信作者），主要從事通信系統研究。

[中圖分類號] G642.0? ? ? [文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）32-0156-04? ? [收稿日期] 2021-01-18

復雜工程問題是工程教育認證持續關注的問題。工程教育的主要目標就是要培養學生能夠深入運用工程原理和各種工程知識，分析和解決復雜工程問題。為了實現這一目標，工程專業必須解決三個問題：如何選擇、準備或設計用于工程師培養的復雜工程問題;如何圍繞復雜工程問題設計和實施主要教學環節，如課程設計、綜合設計、項目參與、企業學習、畢業設計等;如何把復雜工程問題所需要的工程原理和各種工程知識，在主要教學環節中得到充分深入的運用，以培養學生分析、解決復雜工程問題的能力。

湖南工業大學開辦信息工程專業，立足于株洲先進軌道交通裝備和新能源汽車國家級產業集群，面向車載電子電器和智能交通系統等關鍵領域，以培養多學科交叉復雜工程問題的解決能力為目標。這里的復雜工程問題是復雜的社會、經濟和技術有機結合的綜合系統，是多個相互制約和相互影響信息系統有機結合而形成的具有明確目標的整體，符合中國工程教育專業認證協會界定的“復雜工程問題”特征。本專業所考慮的復雜工程問題，應具備下述特征1內容，并同時具備下述特征2～7的部分或全部內容。

特征1：問題的解決需要綜合深入地運用包括數理知識、工程基礎、電子電路、通信系統與信息處理等專業領域的知識，經過分析得到解決。

特征2：問題的解決需要涉及多方面的技術、工程和其他因素，相互間可能有一定沖突。

特征3：需要通過建立合適的抽象模型才能解決，在建模過程中需要體現出創造性。

特征4：問題的解決有賴于新方法和新技術的運用，而無法僅靠常用或傳統的方法加以解決。

特征5：問題中涉及的因素可能沒有完全包含在專業標準和規范中。

特征6：問題相關各方利益不完全一致。

特征7：具有較高的綜合性，包含多個相互關聯的子問題。

“車聯網系統”是信息工程專業為高年級學生開設的，實施“多元化”教學方法和“多層次”質量評價標準的一門課程。本課程將根據課程特點，圍繞如上7個特征設計復雜工程項目，并基于這些項目實施課程教學。

一、“車聯網”系統課程特點

“車聯網系統”培養目標和教學大綱明確，學習本課程應達到如下知識和能力目標。

1.基于無線通信和無線通信的基礎知識，可對車聯網方面的應用需求進行分析，提出相應的解決方案，對短程和中程無線網絡鏈路進行設計，并對設計方案的性能效果進行評估。

2.能將通信、信息、網絡及電子技術的知識綜合應用，以實現復雜工程系統設計、分析，培養解決復雜工程問題的能力。

課程教學大綱明確提出，本課程學生能力培養的一個重要目標是：能夠根據明確的需求，設計出針對智能交通領域復雜工程問題的解決方案，并在設計中綜合利用無線通信和車聯網的專業知識、新技術，體現創新意識。圍繞這一培養目標，本課程要解決的重點問題如下。

以該課程及課程實踐設計復雜工程問題的組織、實施和考核指標，研究本科生“復雜工程教學”體系的實施策略與途徑，建立該體系有效運轉的保障機制。即根據課程的培養目標、教學內容和學情分析，設計復雜工程問題;圍繞復雜工程問題設計和實施課程的主要教學環節;強調按學生個人興趣、需要和水平進行教學與學習的變革，建立包含過程與成果、認知與行為的持續評估體系，并反饋回課程教學環節，從而檢驗和調整教學過程的組織、實施。所以，分析課程的特點至關重要。

如圖1所示，“車聯網系統”的先修課程包括電磁場與電磁波、通信電子線路、通信原理與數據通信、通信網絡技術，車聯網課程設計是“車聯網系統”的三周綜合課程設計。“車聯網系統”是為信息工程專業大四學生開設的，具有專業和行業特色的理論與實踐結合的課程。學生有一定的動手能力和學習能力，但還有待加強，大部分學生學習目標逐漸明確，愿意接受畢業前專業技能和創新能力的培養。學生已學完相關數學課程，有一定的數學基礎，完成專業基礎課程的學習，為本課程中各種應用知識和技術的掌握奠定了基礎。“車聯網系統”的課堂教學內容包括7章：前3章主要講解車聯網基本概念、發展和基礎知識;第4～6章主要論述車聯網專業通信技術，包括DSRC、ZigBee和C-V2X車聯網通信技術;第7章講解具體的應用。在課程實踐部分，基于車聯網理論知識，設計具有復雜工程問題的實踐項目。