自動駕駛技術案例課程建設的探索

高秀晶 龍海飛

摘 ?要：以面向研究生的自動駕駛技術案例課程建設作為切入點，在深度分析了傳統教學方案不足的基礎上，探索了課程案例建設。緊密圍繞專業理論知識和研究生課題，以授課研究生為“教”與“學”的主體，提出了集案例展示、理論分析和互動討論的課程案例建設內容和方法，并闡述了與其匹配的教學方法。文章通過探討案例課程建設的經驗和效果，為相關課程的案例教學提供參考意見。

關鍵詞：自動駕駛技術;案例課程;研究生;課程建設

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）34-0096-04

Abstract： Taking the case course construction of automatic driving technology for graduate students as the starting point， based on the analysis of the shortcomings of traditional teaching program， the case course construction was explored. Closely focusing on professional theoretical knowledge and graduate topics， taking students as the main body of "teaching" and "learning"， the course construction contents and methods of curriculum case construction integrating case display， theoretical analysis and interactive discussion were proposed， and the teaching method matching was expound. Finally， this paper provides reference for case teaching of relevant courses by discussing the experience and effect of case course construction.

Keywords： automatic driving technology; case course; postgraduates; course construction

在智能汽車技術產業化需求逐漸增大的背景下，企業對自動駕駛技術人才的需求越來越大。據有關統計，我國智能網聯汽車高技能人才缺口為每年10 萬人左右[1]。2020年，國家發布的《智能汽車創新發展戰略》[2]中明確提出了對進一步加快“智能汽車技術”人才培養的要求。面向自動駕駛、智能網聯汽車領域的專業人才的培養任務迫在眉睫。

自動駕駛技術是一門多學科、多技術領域高度交叉的綜合性課程，是面向智能汽車領域人才培養的不可或缺的專業拓展課程[3]。本課程面向研究生，且學科領域具有一定的難度和復雜度，多學科的覆蓋面較大，對學生的基礎知識的覆蓋面和理論理解能力要求較高。原來的培養方案難以支撐該領域人才培養的需求，因此需要探索一種創新性、綜合性、實用性的課程案例教學方法。

針對難度較高課程的授課方式，“理論-案例-討論”的教學模式被廣泛應用，以案例作為引導，在理論講解的基礎上，讓學生積極融入到討論的啟發式教學備受推崇[4];緊密結合理論知識，結合實際運用，將工程案例形成能夠兼具案例展示、獨立研究、相互討論等特點的案例教學法也是常見的教學方法之一[5]。課程教學參與在拓展學術視野、提高學術素養和提升學術能力等方面具有顯著效果[6]。此外，研究生教育肩負著培養高層次創新性和復合型人才的任務，是一個認為構造的系統、創新動態的系統、多元的網絡系統[7]。面向研究生的課堂教學，要讓學生同時作為“教”與“學”的主體，促進研究生課堂教學參與和知識體系構建。

本項目圍繞自動駕駛技術的感知、決策、控制和執行等四大主要技術領域和授課研究生的實際研究課題，闡述了課程案例庫的建設內容和建設方法;探索了采用校企協同式、師生協同式、課堂互動式、虛擬開發式和實踐教學式的五位一體的教學模式，實現讓理論“串”起來、讓課堂“熱”起來，讓學生“爭”起來的課堂效果，加深學生對專業理論知識的理解水平，提升綜合運用理論知識的能力，培養研究生的學術素養和學術能力。

一、案例課程建設

（一）案例建設基本要求

優質的案例庫是案例教學方法的重要支撐，是對理論知識、發展成果和發展趨勢的綜合整理，也是學習基本知識、掌握關鍵技術、培育學術能力的主要參考。因此案例精選和建設應符合以下幾個基本要求：

1. 圍繞教學大綱要求和內容，符合課程培養目標和培養任務，與教學主體內容或教材內容保持一致。

2. 體現“教”和“學”的主體立場，保障理論知識和技能學習，注重過程能力和方法，以達到實際工程案例提高學生對理論知識的深度理解的目的。

3. 兼備原有技術和新技術的差異性比較，既要闡述原有技術，又能體現新技術的特點;同時，將原有技術和新技術形成對比分析，引導學生提升綜合知識運用能力。

4. 具備充分的啟發性，案例緊密圍繞基本原理、技術應用以及運用基礎知識構建技術方案，引導學生進行發散思考。

5. 具備學術視角、體現學術前沿，面向研究生基本學術素養和研究能力的培養需求。

（二）案例建設內容

以上述的基本要求為前提條件，以自動駕駛的感知、決策、控制和執行四大關鍵技術為主要內容，圍繞以“教”為主和以“學”為主的中心思想，采用“校企協同”和“師生協同”的建設手法，實施課程案例建設，如圖1所示。

1. 以“教”為主的案例

以理論教學為重點，通過深入企業調研，以企業合作工程項目或企業資源為依托，充分發揮校企協同的優勢，進行以理論教學為主的案例建設。因自動駕駛技術方案層見疊出且不盡相同，為了更清晰地教學和引導學術觀點，需通過不同技術方案的案例分析，討論并分析其共性與特性。讓學生加深理解理論知識，并培養其理論知識的綜合運用能力。比如，針對自動駕駛中的高級輔助駕駛系統車道線保持技術系統架構，如圖2所示。列舉基于圖像的車道線識別技術、基于SLAM的建圖與定位技術、基于衛星的定位技術。引導學生判斷技術的共性在于車道線保持，不同的特性在于圖像識別、SLAM和衛星定位。此外，思考其采用不同技術方案的緣由，并分析各自的優缺點。

在建設以“教”為主的案例過程中，同時精選代表性的正面案例（成功案例）和反面案例（失敗/不適當案例）。通過正面案例的技術方案、應用方法等介紹，使學生深刻理解方案的自動駕駛相關技術基本原理和系統架構。此外，結合反面案例，客觀辯證地分析反面案例失敗/不適當的原因，讓學生深入理解針對自動駕駛不同等級的設計要求和開發目的，培養學生對不同技術方案的認識和優劣的基本判斷能力。

2. 以“學”為主的案例

以授課研究生為主體，結合與本課程相關的研究課題，通過師生協同的方式，共同建設教學案例。充分發揮學生主體的本質意義，構建主動思考、平等探討、溝通交流的協商式課堂，如圖3所示。同時，通過以“學”為主的案例，構建學術語言氛圍的課堂環境，激發具備一定學術對話資質的研究生的學術討論激情和欲望。此外，通過討論、溝通和交流，逐步養成對學術進行理性批判的意識和思維，重點培養發現學術問題、理解學術問題、分析學術問題、解決學術問題的素養和能力。

結合研究生在開展課題研究過程中的實際情況，分為兩類。一是實踐過程中已解決的分享型案例;以本課程相關的實際研究課題內容、采用手法、技術方案、基本原理和研究結果作為主要內容進行分享。二是實踐過程中尚未解決的疑問型案例。以本課程相關的實際研究課題內容、采用手法、碰到的問題進行闡述和分析，以解決問題為目標，進行互動式、啟發式的教學。

二、教學方法

（一）教學模式

本案例課程主要采用校企協同式、師生協同式、分組討論式、虛擬開發式及實踐教學式五種形式（見圖4）。培養學生的自主思考和團隊協作的意識和能力，提升學術素養和學術能力，掌握工程實踐的基本方法。

1. 校企協同式

利用聯合培養基地和項目合作等企業資源，建設工程實際案例，邀請企業導師進行案例講解和分享。采用PPT課件為主、板書為輔的課堂教學方式，以理論講解為主，結合板書重點強調和講解以及分析理論性較強的知識點;將案例作為理論教學的支撐，綜合利用視頻等多媒體技術將案例在課堂上進行講授。

2. 師生協同式

結合授課研究生在開展實際的科研課題過程中的成果和問題，通過師生協同的方式，建立案例庫。在教學課堂上，由師生共同進行分享式和疑問式的講授。讓學生更加真實地、直觀地將理論知識和實際案例結合在一起，深入理解理論知識的綜合應用方法。

3. 分組討論式

結合授課學生的研究領域，將授課學生分為每組4-5人的小組，根據教師給出的案例和思考主題，由小組自主選出代表用學術語言對本小組的內容進行闡述，所有學生參與討論交流。改變因傳統的“教師講授，學生接受”的被動式教學方法而造成學生接受度不高的情況，提高學生學習的自主性和積極性。

4. 虛擬開發式

教師給出虛擬委托項目目標和任務，以小組為單位進行開放式的虛擬方案討論和制定。本小組的技術領域無法支撐項目方案制定時，可進行跨小組進行討論和協作，并制定最終方案。由小組自主選出代表，講解方案，由其他小組成員對方案進行評審和提出意見。讓授課學生真正地同時成為“教”與“學”的主體，體驗“思考”“討論”“探索”“講解”“聽授”“評審”“反饋”等一系列的主體感受和行為。

5. 實踐教學式

充分發揮校企協同的作用，利用校內外項目合作或企業資源。讓學生直觀地接觸自動駕駛技術的相關案例，比如自動駕駛試驗車輛、六自由度駕駛模擬系統等試驗設備。通過講解實驗車輛技術方案、實現方法和測試結果等方式，直觀地體會工程案例的開發過程;通過學生動手參與實驗車輛的參數調節和結果觀察等方式，理解算法的實際意義和內涵，使學生對自動駕駛技術理解達到新的高度。

（二）課程考核評價

本課程的考核評價注重全過程考核、實現多元化評價體系，更加重視和反映學生在課堂上的表現。評價指標包括專業知識掌握情況、學習態度、主動性、積極性、協作能力、學術素養、學術能力等綜合指標。

1. 考勤比例10%：學習態度、積極性作為主要指標。

2. 課堂表現20%：積極性、專業知識掌握情況、學術素養作為主要指標。

3. 作業（虛擬技術方案）30%：積極性、主動性、專業知識掌握情況、知識運用能力、協作能力、學術素養和能力作為主要指標。

4. 期末考核30%：全方位進行的考核，整體評價作為考核指標。

5. 突出表現附加10%：作為一項激勵考核，用于在整個教學過程中，表現突出的個人進行的激勵評價。

三、結束語

通過面向研究生的自動駕駛技術課程教學的案例建設，結合以案例為導向的課堂教學，圍繞以“教”為主和以“學”為主的中心思想，采用“校企協同”和“師生協同”的建設手法，闡述了案例課程的建設內容和方法;結合整體課程案例的建設內容，與其匹配了校企協同式、師生協同式、分組討論式、虛擬開發式及實踐教學式的五位一體的教學模式;貫穿整個教學過程，提出了注重課堂表現和綜合能力評價的多元化課程考核體系。通過本課程案例建設的探索，以期培養研究生的理論知識、工程能力、學術素養等綜合能力，達到研究生培養的實際目的，為類似自動駕駛技術的多技術領域交叉融合學科課程教學提供參考。

參考文獻：

[1]王斌.智能制造背景下的應用型汽車專業人才培養研究[J].職教論壇，2018（4）：148-152.

[2]關于印發《智能汽車創新發展戰略》的通知（發改產業〔2020〕202號）[EB/OL].https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202002/t20200224_1221077_ext.html.

[3]何志忠.《智能網聯汽車技術》課程思政研究與實踐[J].時代汽車，2021（11）：80-81.

[4]孔慶軍.基于激發研究生的學習動力與興趣的課程改革研究[J].教育教學論壇，2018（43）：130-131.

[5]段朝霞，邵振.自動控制原理課程的案例教學法研究[J].教育信息化論壇，2021（5）：53-55.

[6]王珊.論研究生課堂教學參與的本質及其實現途徑[J].研究生教育研究，2017（1）：43-46+72.

[7]馬永紅，劉潤澤.研究生教育的本質和發展邏輯探究[J].清華大學教育研究，2020，41（3）：42-51.