具有智能駕駛特色的信息工程專業建設探索與實踐

舒小華，黃曉峰，谷志茹，陳玲姣，王忠美

（湖南工業大學軌道交通學院，湖南 株洲 412007）

信息工程專業培養在信息獲取、傳輸、處理以及應用等相關技術與工程領域內有扎實理論基礎，并有創新精神和實踐能力的高級工程技術人才。盡管信息工程專業是我國較早開設的高校本科專業之一，由于該專業是由計算機技術、通信技術和電子科學技術等學科的交叉結合而成，其學科和特色定位具有一定難度[1]。我校開設的這一專業，因定位模糊、缺乏特色，阻礙了專業的進一步發展。

為了改革和優化人才培養模式，培養適應社會經濟發展需要的高素質應用型人才，我們重新組織論證并修訂了信息工程專業人才培養方案。智能駕駛已成為汽車產業發展的戰略方向[2]，作為交通工程學院的信息工程專業，其學科體系與智能駕駛技術有緊密聯系。依托學校相關學科與上海景格科技股份有限公司在汽車教育方面的優勢資源，我們制定了具有智能駕駛特色的人才培養方案和標準化課程體系，進行了具有智能駕駛特色的信息工程專業建設的探索與實踐。

1 具有智能駕駛特色的信息工程專業培養方案修訂

根據信息工程專業的教學質量國家標準，信息工程專業應包括通信原理、數字信號處理、通信電路與系統、信息理論基礎、信息網絡、工程圖學中至少四個知識領域的核心內容。我們對信息工程專業的核心內容包含通信原理、數字信號處理、通信電路與系統以及信息網絡。我們對培養目標的確定為：培養在信息的產生、獲取、傳輸以及應用等方面具有良好開發能力和素質，具有信息工程專業基本理論和專業知識，能從事與信息有關的工作，掌握以智能駕駛為特色，具備從事智能駕駛信息系統或智能交通系統的研究、設計、開發、管理和維護能力，能適應該專業及相關應用及開發設計等方面工作的高級工程技術人才。培養方案的修訂主要是基于以下考慮。

（1）相比國內其他高校的專業定位，我們在專業定位中進一步增強了信息的獲取、信號的處理、信息的傳輸及應用方面的基礎。與此相應，加強了信息處理、信息傳輸、信息系統硬件的設計。這是因為考慮到在交通信息數據獲取和傳遞后，這些信息都將被處理和應用。

（2）針對信息工程專業的定位模糊與缺乏特色，我們在修訂后的培養計劃中結合交通工程學院的特色，參照服務地方經濟的使命，選擇了信息工程在智能駕駛領域中的應用作為特色。智能駕駛涵蓋了信息的獲取、處理、傳輸及應用等，其主要內容與信息工程的學科與專業建設內容高度一致。因此我們在培養計劃中制定并確立了以智能駕駛作為我們的專業特色與方向。

與前版信息工程專業培養計劃相比，我們將突出以下特色：

①強化實踐動手能力，增加了多個方面的實踐能力的培養。

②專業課以模塊為單位，自成體系，模塊既相互獨立，又體系相關，構成了信息工程的專業架構。既具有寬廣的專業口徑，又具有較深的專業理論基礎素養。

③增設智能駕駛專業課程，強化了信息工程的應用特色，解決前版中定位模糊、缺乏特色的問題。

④拓寬專業知識面，增加基于單片機的系統開發、面向對象的程序開發、智能控制等就業方向。

2 課程模塊化建設

人才培養目標是通過課程體系來實現的[3]。圍繞修訂后的信息工程專業的定位，重新修訂課程體系，基本思路將專業基礎課程及專業課劃分為三個模塊，并在課程設置過程中強化了實踐環節的教學。這三個模塊為電子系統設計模塊、信號與信息處理模塊及通信網絡模塊。

電子系統設計模塊：掌握電子系統的基本原理、分析與設計方法，熟悉軟硬件開發、生產工藝流程等，具備智能駕駛系統的設計與調試能力。

圖1 電子系統設計模塊課程體系及銜接關系

信號與信息處理模塊：掌握信號與信息處理的基本理論、方法、算法設計、軟硬件開發，培養能從事信號與信息處理系統軟硬件設計的專門技術人才，特別是從事智能駕駛與智能交通系統設計與開發。

信號與信息處理模塊課程體系銜接關系如圖2所示。

圖2 信號與信息處理模塊課程體系及銜接關系

通信網絡模塊：掌握通信系統和通信網的基本結構和基本理論，熟悉通信協議的架構和組成，了解通信電子線路的組成、工作原理和性能功能要求，培養能從事通信系統和通信網絡設計、維護和開發的人才，特別是從事智能網聯車和智能駕駛系統的設計與開發。所培養的信息工程技術人才，在常規的信息工程技術基礎上，主要突出兩方面交通特色的信息技術特點：交通工具與交通工具、固定交通設施之間的無線通信；交通工具內部的有線（或者短距無線）網絡技術。

通信網絡模塊中的課程體系銜接關系如圖3所示。

圖3 通信網絡模塊課程體系及銜接關系

與智能駕駛特色相關的課程設置有：車載電子系統、車載電子系統課程設計、智能交通系統、智能交通信息系統課程設計、無線通信與車聯網、車聯網課程設計、交通前沿技術企業專家講座。

3 實驗創新平臺建設

高校實驗實踐教學環節對培養學生的實踐能力和創新能力意義重大[4]。信息工程專業實驗涉及交通、電子、信息處理、通信系統、電氣控制和計算機等交叉學科，考慮各專業、各課程所包含的實踐教學環節的共性和特性，合并相同或相近的實驗內容，建設交通信息工程實驗中心。本著體系完整、課程銜接、不同學科和專業教學相結合的原則，依教學模塊對實驗內容進行融合，設立實驗課程模塊，各實驗模塊可組建更大的實驗教學平臺和系統，形成一系列特色實踐教學項目。實驗中心設交通數據采集與處理實驗室（對應信號與信息處理模塊）、車地通信實驗室（對應通信網絡模塊）及車載電子與電器實驗室（對應電子系統設計模塊）三個專業實驗室。如圖4所示。

圖4 交通信息工程實驗中心功能圖

交通數據采集與處理實驗室開設交通車載傳感器技術、數字信號處理、視頻圖像處理等課程實驗以及開放性綜合實驗等，讓學生掌握交通數據的采集、處理、應用等方面的基本能力。

車地通信利用車聯網技術跟蹤人、車、路和環境等交通時空信息，開設通信系統、車聯網等課程實驗以及開放性綜合實驗等。讓學生了解與掌握車聯網的基本架構、車聯網關鍵技術，使學生對車聯網在交通上的應用有直觀、全面的認識。

車載電器與電子實驗室主要服務于汽車運用工程、汽車故障診斷、汽車電器與電子控制技術、機車電子等課程實驗。

按照“卓越工程師”的培養定位，交通信息工程實驗中心根據實驗內容體系的繼續性，縱向分5個層次，從基礎型（演示、驗證型）、綜合設計型到研究創新型構建了一系列的逐步遞進的教學模塊，每個模塊均設置有圍繞交通信息工程領域的工程實驗項目，其中：

第一層次是以交通信號控制、車聯網、交通視頻監控等智能交通工程實踐基本知識認知、工程基本技能訓練，教學課程中的基礎型實驗為主要教學內容。采取實驗室現場教學和實踐的形式，傳授實驗基礎知識，進行基本方法和技能的訓練。

第二層次是以電工電子課程、計算機課程、網絡通信課程、儀器儀表課程等基礎課程中設計型、綜合型實驗為教學內容，側重培訓學生的軟硬件研發能力，主要采取開放式教學模式。

第三層次是以交通類各專業課程實驗及專業基本實踐環節為主要教學內容，側重培訓學生的工程能力，實驗室和教學資源向學生全面開放。

第四層次是按照智能交通信息流程，在專業課程設計、專業綜合實驗等教學環節中由學生自主選定課題內容，側重培訓學生的創新能力，以3-4人形成課題小組，利用實驗室條件，自主完成。

第五層次是對前面4個層次教學的總結和提高，學生綜合運用前面各教學模塊所學到的專業知識和工程技能，以智能交通為工程背景，完成實習、實訓及畢業設計，實現與企業實際需求對接。

此外，交通信息實驗中心探索校企資源共建共享模式，建立“工程師進課堂圍繞項目講工程、學生進企業參與項目練技能”的實習新機制。邀請上海景格科技股份有限公司、中車時代電動汽車工程師給本科生上課，拓展了學生的視野，鍛煉了學生的工程能力。

4 開設智能駕駛實驗班

智能駕駛技術不僅有助于解決交通安全、道路擁堵、能源消耗、污染排放等問題，更是構建智慧出行、服務新型產業生態的核心要素，以及推進交通強國、數字中國、智慧社會建設的重要載體，已成為新時代汽車產業轉型升級的重要突破口。我院信息工程系與上海景格科技股份有限公司及株洲電力機車研究所聯合辦學，開設了智能駕駛實驗班，旨在培養智能駕駛中電子電路系統、智能網聯車系統、智能信息處理系統等領域的專門技術人才，同時為具有交通信息特色的信息工程專業探索建設模式。

實驗班同樣堅持“寬口徑，厚基礎，強實踐，重創新，樹特色”培養理念，在課程體系設置上，強化交通電子與電路系統、通信和信息處理的基礎理論知識，突出電子信息系統級、模塊級架構的設計和創新能力，形成“信息采集、傳輸及處理”的完整知識體系。著重培養學生在相關行業從事設計、維護、測試、開發等工作的工程意識和創新能力，突出“理論與實踐”相結合的教學路線；采用“導師制+小班授課+項目制培養”的新型教學模式，突出校企聯合協同育人，強化教學、競賽、科研相結合，提升學生自主學習與研究內在動力，促進學生個性發展和高質量成才。

5 校企合作協同育人

針對專業建設中存在的問題[5]，如：教學的課程與實際現實中的應用相差較遠，不能快速融入企業單位的開發需求，實踐環節深度不夠、教師實踐經驗不夠、學生創新能力不強等問題，建立并加強與相關企業的協同育人。

在與相關企業的合作中，企業為我們提供交通產業發展現狀、現實需求及發展趨勢，幫助我們科學合理的設置課程體系，處理好通識教育、學科基礎、專業主干與專業方向課程的關系。在課程設置中做到以社會需求為導向，結合未來智能交通企業的實際要求，突出實用性、時代性和科學性。通過校企合作育人，加強實踐環節建設。學生不僅獲得理論知識，更要獲得職業技能，促進就業。如校企合作完成畢業設計、校企合作開設專業技術培訓等。校企合作提高教師水平。教師到相關企業進行針對性的實踐和鍛煉，豐富教師的實踐經驗，提高教師的動手能力，更新教師的知識結構。

校企合作提高學生的創新能力。目前學生的理論知識還好，但創新能力較差。如可以校企聯合組織學生創新競賽，企業提供場地設備和課題。以及開設企業創新論壇及共同合作開發新產品等，其中與上海景格科技有限責任公司合作開展了協同育人。

6 結束語

經過多年對畢業學生的跟蹤研究，結合我院實際情況，我們針對信息工程培養方案進行了修訂。修訂后的培養方案突出了信息工程的理論在智能駕駛中的應用，增設了系列智能駕駛的特色課程，進一步完善課程體系建設。理論及實踐課程均以模塊為單位進行建設，同時加強了實踐教學平臺的建設，課程體系各自獨立又能合成一個有機的整體。為了探索具有智能駕駛特色的信息工程建設方法，我們開設了智能駕駛實驗班。在新的培養方案實施后，學生對專業更有興趣，學習的目的性更強，學生的專業素質普遍得到了提高。