車輛工程專業(yè)智能汽車控制技術方向教改探索

聶枝根，陳 崢，王萬瓊

（昆明理工大學 交通工程學院，云南 昆明 650500）

當前，汽車行業(yè)已經成為我國實體經濟發(fā)展的支柱產業(yè)之一，汽車是人們生活中不可或缺的交通工具。先進的人工智能和車輛控制技術承擔越來越多駕駛員的負擔和壓力，智能駕駛將是未來解決交通問題和車輛事故最佳的途徑。隨著智能駕駛汽車革命的到來，5G 技術的創(chuàng)新發(fā)展為我國智能駕駛科技快速發(fā)展奠定了基礎。在這樣的大背景下，智能汽車行業(yè)迎來了巨大的發(fā)展機遇，各高校車輛工程專業(yè)智能汽車控制技術專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索不容松懈[1]。

一、車輛工程專業(yè)智能汽車控制方向探索的背景

（一）智能汽車控制技術行業(yè)發(fā)展背景

隨著經濟和科技的快速發(fā)展，汽車行業(yè)在十九屆五中全會精神的推動下，迎來了前所未有的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。根據(jù)國家戰(zhàn)略規(guī)劃要加快建設汽車強國，到2035年，我國汽車質量品牌具備較強的國際競爭力，高度自動駕駛汽車要實現(xiàn)規(guī)模化應用。《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠景目標綱要》，要加強智能汽車、自動駕駛、車路協(xié)同這三方面的研發(fā)，形成自主可控的產業(yè)鏈。在這樣的國家戰(zhàn)略背景下，以智能制造、云計算、人工智能、機器人等新型工科專業(yè)，將在傳統(tǒng)的工科專業(yè)上進行升級改造。作為汽車行業(yè)人才培養(yǎng)的高校車輛工程專業(yè)，也要在培養(yǎng)未來新興產業(yè)和新經濟需要的復合型新工科人才方面趕上時代的步伐；在智能汽車控制方向的人才培養(yǎng)中進行教學改革和升級，為培養(yǎng)實踐能力、創(chuàng)新能力、具備國際競爭力的高素質汽車行業(yè)復合型人才努力探索出新的教學模式，改善目前人才遠遠滿足不了產業(yè)發(fā)展需求、無法適應智能汽車工業(yè)對人才的需求困局。

（二）智能汽車控制技術專業(yè)方向發(fā)展背景

智能駕駛作為汽車產業(yè)的一項革新技術，目前還處于發(fā)展初期，被公認的四大核心技術分別為：環(huán)境感知、高精定位、路徑規(guī)劃和執(zhí)行控制。技術的發(fā)展要與市場的需求緊密相連，技術的發(fā)展推動市場需求，市場需求返過來推動技術的進一步發(fā)展和完善。隨著應用工程科技的不斷進步，自動駕駛的發(fā)展趨勢已成為必然，自動駕駛的價值依賴于過硬的技術支撐，需要硬件技術不斷以及軟件技術快速升級完善。

地方高校車輛工程專業(yè)智能汽車控制技術方向對學生的培養(yǎng)并不被學生看好，主要原因有以下幾方面：第一，車輛工程對智能汽車控制技術方向投入的教學資源較少，教學體系和教學內容還是以傳統(tǒng)汽車工業(yè)為主，較少涉及智能汽車控制領域，學生對智能汽車前沿科技知識掌握較少，不能較好啟發(fā)學生學習積極性；第二，智能汽車控制技術方向涉及多門學科知識，并且是新學科，可選擇的課程教材較少，授課教師的科研水平會影響學生對智能汽車的認識，如果授課教師學術水平與教授智能汽車控制技術方向課程的要求不匹配，會使學生對智能汽車控制技術這個方向的前景了解不清楚，產生畏難情緒；第三，學生在課堂上學到的知識沒有進行良好的實際實踐融合，學生畢業(yè)面臨就業(yè)的時候，發(fā)現(xiàn)自己在學校所學的專業(yè)知識與用人單位的要求相差甚遠，甚至與汽車行業(yè)發(fā)展速度嚴重脫鉤，不能夠得到汽車企業(yè)和其他用人單位的青睞等。基于以上三點原因，要補充智能汽車控制技術方向人才隊伍培養(yǎng)的短板，對車輛工程專業(yè)智能汽車控制技術方向的教學體系進行改革和探索勢在必行。

二、智能汽車控制技術方向探索的價值

高校車輛工程專業(yè)是我國汽車人才培養(yǎng)的主要陣地，車輛工程專業(yè)對學生的培養(yǎng)質量直接關系著我國汽車行業(yè)發(fā)展的興衰。脫離了汽車行業(yè)發(fā)展動態(tài)的車輛工程智能汽車控制方向的教學會存在各種弊端[2]。智能駕駛的價值依賴于過硬的技術支撐，這就需要培養(yǎng)出實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備過硬技術的卓越汽車專業(yè)人才。

首先，在當前就業(yè)競爭激烈的大環(huán)境下，車輛工程專業(yè)智能汽車控制方向課程體系和教學內容要隨著外部環(huán)境和社會經濟發(fā)展需求不斷改革調整，以達到培養(yǎng)復合型人才的目標，讓畢業(yè)生在就業(yè)的時候可以從容地選擇自己想從事的領域。其次，各高校在人才培養(yǎng)方面都有不同的辦學理念和特色，開設的專業(yè)方向也有不同的發(fā)展背景，人才培養(yǎng)的服務機構和培養(yǎng)的課程類別也存在一定的差異。因此，每所開設車輛工程專業(yè)的高校應該根據(jù)自己的辦學目標，研究開發(fā)出自己獨特的人才培養(yǎng)優(yōu)勢，制定相應的課程體系和教學內容，創(chuàng)辦獨具特色的人才培養(yǎng)模式，為智能汽車行業(yè)培養(yǎng)出高水平的復合型專業(yè)人才。而智能車輛控制技術方向的人才培養(yǎng)要想符合當今汽車行業(yè)發(fā)展趨勢，就需要各高校對其不斷探索和創(chuàng)新，使學生所掌握的專業(yè)知識與時俱進，能夠與汽車行業(yè)的發(fā)展前沿接軌。這樣，學生面臨就業(yè)的時候才可以有更寬的就業(yè)渠道，全面提升智能車輛控制技術方向的學生就業(yè)競爭力。

三、智能汽車控制技術方向探索的舉措

目前，很多地方高校智能汽車控制技術方向在車輛工程的教學活動中，還沒有形成課程之間的有機組成，達不到人才培養(yǎng)的目標要求。因此，各車輛工程專業(yè)在設計智能汽車控制方向課程的時候需認真思考現(xiàn)代工程學科的特點、學科專業(yè)的發(fā)展動態(tài)、課程教學內容的結構體系和人才培養(yǎng)所需知識的效用性等多方面的因素，從而調整更新設計出科學的課程體系，使培養(yǎng)出來的智能汽車控制技術方向的學生能夠全面掌握智能汽車控制的關鍵技術。通過對課程體系的學習讓學生能夠辨別傳統(tǒng)汽車和智能汽車在構成、行駛等各方面的區(qū)別，從而深刻認識未來智能交通系統(tǒng)的基本構架[3]。鑒于此，智能汽車控制技術專業(yè)方向的變革，對專業(yè)方向課程體系建設和教學內容改革、專業(yè)方向教師隊伍建設和專業(yè)方向實踐教學體系建設提出了更高的要求。

（一）智能汽車控制技術方向課程體系建設和教學內容改革

智能汽車控制技術方向的課程體系建設和教學內容改革是關系到能否成功培養(yǎng)復合型汽車人才的關鍵，學院應就此問題精心調研，構建符合本專業(yè)發(fā)展特色的人才培養(yǎng)課程體系，從所授知識的前沿、深度和廣度等方面綜合進行教學內容的選取工作。

1.課程體系建設

課程體系建設特色是對人才培養(yǎng)特色的反映。課題體系的建設要緊密圍繞培養(yǎng)復合型汽車人才這個目標開展工作。作為當代智能汽車技術可大致上分為以下三個方面：基礎支持技術、信息交互技術和先進智能技術，而每種技術對學生需要掌握的專業(yè)知識要求是不一樣的，每種智能汽車控制技術包含的相關領域知識大體框架如圖1 所示。智能汽車人才培養(yǎng)的過程中，避免各種技術的割裂，做到精通所學技術，了解相關技術。

圖1 智能汽車控制技術分類

智能汽車控制技術具有學科之間互相交叉滲透、綜合性較強的特點。涉及多領域學科知識，比如自動控制、信息技術、動力學、大數(shù)據(jù)、交通等，學生需要學習和掌握的課程較多，要打造符合行業(yè)和產業(yè)標準的交叉學科復合型人才，學生需要掌握更全面、更深入、更精湛的智能汽車控制技術相關專業(yè)知識，在設計人才培養(yǎng)課程體系時候需要突破傳統(tǒng)的單一學科課程體系束縛，首先明確所設每一門課程對學生知識水平提升有何作用，其次要明了學生各種能力的培養(yǎng)需要哪些核心課程共同作用才能達成，為學生設計組建跨學科交叉融合的教學試點活動并對教學效果進行評定。

2.教學內容選取

智能汽車控制技術是新興的前沿專業(yè)方向，教學內容的選取上應充分體現(xiàn)幾個因素：現(xiàn)代工科的學科之間的交叉性和綜合性、學生所學專業(yè)知識的效用性、學科專業(yè)發(fā)展的前沿性等，要隨著智能汽車控制行業(yè)發(fā)展趨勢的大環(huán)境變化及時調整、充實更新教學體系結構和教學內容。現(xiàn)在很多地方高校還在沿用傳統(tǒng)的課程教學內容，導致學生接受到的知識陳舊，嚴重脫離智能汽車行業(yè)發(fā)展的速度，掌握的知識滿足不了時代發(fā)展的需求。所以在教學內容的選取上既要注重基礎知識的長期有效性，又要注重前沿知識的更新迭代性，及時更新教學內容，讓學生由淺入深，循序漸進地掌握智能汽車控制技術方向課程的核心專業(yè)知識和實踐技能。如圖2 所示，在傳統(tǒng)的汽車專業(yè)課程內容上增加了前沿知識模塊，可以邀請國內外智能汽車控制領域專家講座、把最新智能汽車控制相關科研成果論文引入課題教學中、請知名汽車企業(yè)專家到校開展智能汽車行業(yè)發(fā)展報告等，為學生提供各種途徑，全面提升學生對智能汽車行業(yè)的認知水平，同時可以啟發(fā)學生對智能汽車控制技術方向的求知欲，使學生學到的智能汽車控制專業(yè)知識可以和汽車行業(yè)良好銜接，成為新時代行業(yè)需求的人才。

圖2 智能汽車控制技術方向的教學內容體系

（二）智能汽車控制技術方向師資隊伍建設

現(xiàn)階段較多智能駕駛科研工作者都是在企業(yè)就職，地方高校面臨從事智能駕駛研究的教師資源短缺的情況，不能夠為人才培養(yǎng)提供充足的教師資源，滿足不了人才培養(yǎng)個性化、多樣化的需求。校方可以招聘不同研究領域的教師，形成研究領域多元化的教師隊伍，將對智能汽車控制技術方向的人才長遠培養(yǎng)起到積極的作用。為了提升智能汽車控制技術專業(yè)方向的建設質量，開設車輛工程專業(yè)智能汽車控制技術方向的院校應該整合各種教學資源為我所用。比如，上課教師可以把慕課、雨課堂、B站等教學平臺與智能汽車控制技術相關的教學資源合理地融入到自己的教學過程中，以達到互為補充、取長補短的作用。工科教師不僅要讓教學與科研有機結合，還要具備較強的工程實踐能力，校方還應鼓勵教師到企業(yè)兼職，這樣可以豐富教師的工程實踐經歷，以便把最前沿的智能汽車控制技術知識傳授給學生[4]。此外，校方還應積極組織教師去進修訪學，提高教師隊伍對智能汽車控制技術方向的學術水平；同時也可以聘請具有豐富智能汽車控制技術實踐經驗的企業(yè)專家到校任教，既可以擁有科研教學水平較高的專任教師，又可以擁有智能汽車控制實踐技能較強的兼職教師。這樣的教師組成結構可以形成優(yōu)勢互補的教學團隊，從而達到師資隊伍高質量建設。配備一支師德高尚、學術水平高、工程實踐能力強、教學經驗豐富的教師隊伍是培育智能汽車控制技術方向卓越人才的必備條件。

（三）智能汽車控制技術方向實踐教學體系建設

智能汽車控制技術是實踐性較強的工程學科方向，目前智能駕駛控制技術尚未成熟，智能汽車也尚未在人們的現(xiàn)實生活中得到應用，學生對智能駕駛的汽車沒有基本的認識，存在著理解障礙，增加了上智能汽車控制技術這個方向的課程難度[3]。而實踐教學是車輛專業(yè)智能汽車控制技術方向培養(yǎng)實踐能力強、具有創(chuàng)新思維人才的關鍵環(huán)節(jié)，在設計教學體系的時候要適當縮減理論課程的學時，增加實踐類課程的學時，充分利用各類實踐教學平臺，為學生全面提升智能汽車控制技術綜合素質完善平臺搭建。實踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)的實踐教學體系如圖3 所示，在多個實踐教學模塊的協(xié)同作用下，學生能加深對理論知識的理解，可以使學生積極參與到智能汽車控制技術實踐教學中。通過實踐教學，讓學生真正領會理論與實際結合和知識要學以致用的真諦，同時學生創(chuàng)新能力和解決問題的實踐能力也得到大幅度提升，激發(fā)學生對智能汽車控制技術的學習興趣，培養(yǎng)學生克服困難的意志品質，讓學生對日后從事智能汽車控制技術相關工作充滿期待和信心。最終形成以理論為基礎，競賽為導向，綜合實踐技能為核心的人才培養(yǎng)模式。

圖3 實踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)的實踐教學體系

地方普通院校開設智能汽車控制技術實車實驗課須投入大量經費，而且實車實驗危險系數(shù)高、場地要求大，有限的實驗設施條件將造成智能汽車控制技術方向的實驗課不能按質按量完成。鑒于此，將搭建智能汽車控制技術的硬件在環(huán)試驗平臺融入教學中，可以加深學生對智能駕駛理論知識的理解。智能駕駛和駕駛模擬器綜合硬件在環(huán)試驗臺如圖4 所示，可以將理論分析、仿真研究和實驗相結合。智能汽車軌跡規(guī)劃和軌跡跟蹤兩個模塊是智能汽車控制最主要的關鍵技術之一，智能駕駛和駕駛模擬器綜合硬件在環(huán)試驗臺可以滿足實驗要求，能成功演示復雜交通環(huán)境下智能汽車控制的各項功能，學生掌握的各種算法均可以在試驗平臺上得到驗證，進而全面提升學生的實踐能力。

圖4 智能駕駛和駕駛模擬器綜合硬件在環(huán)試驗臺

四、結束語

作為一名智能汽車控制技術方向的任課教師，要為培養(yǎng)汽車行業(yè)卓越人才不斷地完善課程體系建設和教學內容的革新，提高科研能力和教學水平從而提升教學質量，為科學構建車輛工程專業(yè)智能汽車控制技術方向的教學體系持續(xù)努力，最終形成“理論與實踐并重、學科與學科交融、傳統(tǒng)與前沿齊精”的教學體系，滿足當代智能汽車控制人才培養(yǎng)的要求。把本專業(yè)方向的學生培養(yǎng)成德才兼?zhèn)涞膹秃闲推嚾瞬牛谥悄芷囆袠I(yè)具備較強的就業(yè)競爭力是教改的目標。當然，教改措施能否順利實施還與學校、教師和學生的自身努力息息相關，每一個參與者都應持續(xù)努力探索和思考。