車輛工程專業智能網聯汽車技術教學改革研究

陳一哲　湯逸群　王輝　魏文婷　劉國承

摘? 要：智能網聯汽車技術發展和應用是我國科技創新支撐加快建設交通強國的重要內容，因此各大高校的汽車學院對相關領域的教學改革極為重視，力求培養出能夠引領技術發展的創新型人才。然而，智能網聯汽車技術是一門多學科交叉的新興技術，其包含的內容復雜、多樣，因此，老師如何教學、學生如何學習至關重要。該文通過對目前的教學模式進行改革，從以教材為主、老師講授為主的教學模式中跳出來，采用線上線下混合教學、翻轉課堂等教學模式，培養學生自主學習、獨立思考的能力。此外，加強校企合作，讓學生接觸到企業中的先進技術和產品，開闊眼界、提高實訓教學質量、培養學生的實踐動手能力，從而提升學生在智能網聯汽車技術方面的綜合能力。

關鍵詞：智能網聯汽車；課程教學改革；車輛工程；教學模式；校企合作

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）26-0023-04

Abstract： The development and application of intelligent networked vehicle technology is an important part of China's scientific and technological innovation to support the acceleration of the construction of a transportation power， so the automotive colleges of major universities should attach importance to the teaching of relevant neighborhoods and cultivate innovative talents who can lead the trend of technology. However， due to the fact that intelligent networked vehicle technology is a multidisciplinary and cross-cutting technology， which contains more content and fewer teaching materials to refer to， how teachers prepare lessons and how students learn have become difficult problems. Through the reform of the current teaching mode， the teaching reform is implemented by jumping out of the teaching mode based on teaching materials and teachers， using online and offline mixed teaching， flipping classrooms and other teaching modes， in order to cultivate students' ability to learn independently and think independently. In addition， it strengthens school-enterprise cooperation， so that students can be exposed to advanced technologies and products in enterprises to broaden their horizons， improve the quality of practical training and teaching， and cultivate students' practical ability.

Keywords： intelligent connected cars; curriculum reform; vehicle engineering; teaching mode; school-enterprise cooperation

回首之前的三次工業革命，美國、英國、德國及日本都得到了這幾次工業革命帶來的紅利，發展出了支柱行業和龍頭企業，而中國始終在扮演著一個追趕者的角色。在數字化時代，中國的部分企業已經走到了世界的最前端，因此眼下的第四次工業革命是中國實現彎道超車的難得機會。智能汽車在這次工業革命中處在一個風口浪尖的位置。《智能汽車創新發展戰略》中指出，到2025年，中國標準智能汽車的技術創新、產業生態、基礎設施、法規標準、產品監督和網絡安全體系將基本形成，能夠實現有條件自動駕駛的智能網聯汽車達到規模化生產，實現高度自動駕駛的智能網聯汽車在特定環境下市場化應用[1]。智能網聯汽車，可以提供更安全、更節能、更環保、更舒適的出行方式和綜合解決方案，是城市智能交通系統的重要環節，是構建綠色汽車社會的核心要素，其意義不僅在于汽車產品與技術的升級，而且有可能帶來汽車及相關產業全業態和價值鏈體系的重塑。目前，我國企業已經布局智能網聯汽車各個產業鏈環節中的大部分生產環節，從而引領中國智能網聯汽車產業實現由大變強。根據iResearch統計數據，2016—2020年我國智能網聯汽車產業規模呈現連續上漲趨勢，2020年產業規模增長到了2 556億元，同比增長54.3%（圖1）。而各大高校在對汽車學院學生的培養方式和質量，會很大程度影響到未來中國智能汽車的進展。各大高校應該與時俱進，跟隨時代潮流，將教研重心轉移到新能源汽車和智能駕駛上來，培養出能引領汽車發展潮流的創新型人才。

高等院校作為人才的搖籃，要走在時代的前列，與企業相合作，為國家輸送具備新時代核心競爭力的人才。目前我國在智能駕駛領域的人才空缺很大，這很大程度上是因為各大高校中，車輛工程專業設置的相關課程無法與科技的發展接軌，學生無法在校期間掌握足夠的知識去面對智能網聯汽車技術中存在的問題。面對人才短缺的情況，一方面要引進人才，加大國際領軍人才與骨干人才引進力度；另一方面則是人才培養，加快復合型專家和科技帶頭人的培養[2]。因此，要結合智能網聯汽車技術的特點以及課程教學中所遇到的問題，提出對課程教學進行改革，將現代教育理念與教學模式融會貫通，加強學生的主觀能動性，提高學習效率，獲得良好的教學效果。

一? 智能駕駛課程中存在的問題

（一）? 課程內容多，涉及學科范圍廣

隨著國家和企業對智能車輛方面的重視，智能網聯汽車的發展飛速，順應著汽車的新四化的要求，智能網聯汽車成為了一個多學科交叉的技術，其內容繁多且包含的基礎學科也較為復雜。隨著時代的發展，其要求也只會越來越高，但高校中的課程更新無法跟上該領域的發展速度。目前，車輛工程的教學大多是以較為傳統的機械基礎學科為主，智能網聯汽車需要掌握環境感知技術、無線通信技術、智能互聯技術、車載網絡技術、先進駕駛輔助技術、信息融合技術、信息安全與隱私保護技術以及高精度地圖與定位技術等[3]（圖2）。大多數院校對智能網聯汽車開設的學時安排都不多，學生在有限的學時內，沒辦法對相關的知識面面俱到。繁多的學習內容，緊迫的課時要求，導致每堂課要求的學習內容過多，學生的課程壓力變大，進而導致學生對該課程有所抗拒。

（二）? 智能網聯汽車自身發展不夠成熟，學生難以理解

智能網聯汽車屬于前端的科技，雖然智能網聯汽車技術在國家近年來發布的眾多政策的驅動下正在逐步興起，但距離落地到大街小巷尚需時日。尤其智能駕駛能力還只處于一個發展階段，現代汽車的智能化水平最多達到了L3水平，要研制出更高智能化水平的汽車還任重道遠。智能汽車發展速度之快，讓其相關理論也日新月異，無法給出系統性的總結，國內外對這一技術的理解也存在差異，增加了老師備課的難度。同時，由于智能網聯汽車的普及程度有限，與傳統汽車不同，學生在日常生活中無法接觸到智能程度較高的汽車，使學生對智能網聯汽車的基本認識不足，增加了學生對課程中關鍵問題理解難度，課上的內容，無法在日常生活中得到體現，甚至影響了部分學生的學習積極性。

（三）? 校企合作不夠深入，實訓教學沒有達到效果

學校和企業應該是一種合作的關系，共同培養出更符合現代社會需求的創新型人才。車輛工程專業實踐教學主要分為實驗課程、集中實踐課程、實習和實踐項目等，而學校往往更加注重理論上的學習，忽視了培養學生的實踐能力[4]。很多與企業合作的實習也只是提供了相應實訓的場地和設備，企業方面并沒有真正地參與到整個教學過程中。實訓的空間、設備以及時間都有限，導致實訓內容還是停留在基礎層面，不能和當前的先進技術接軌。例如，企業中所遇到的難題基本上是在智能控制方面，而汽車專業安排的實訓課程，主要還是傳統的工藝，通過實訓所掌握的知識并沒有達到社會企業對高等院校輸出多學科復合型人才的期望。另外，實訓的教學模式依舊是以指導老師的講授為主導，學生還是處于一個被動的狀態，而缺乏自主學習與實踐的能力，有些指導老師也忽略了對學生學習興趣的培養，導致學生在實訓過程中缺乏興趣，進一步導致了實訓教學的質量和效果不佳。

（四）? 授課模式以及考核方式單一

中共中央、國務院印發的《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020年）》中明確提出，探索并推行創新型教育方式方法，突出培養學生的科學精神、創造性思維和創新能力[5]。課程教學的總體目標是全面、系統地掌握智能網聯汽車技術的基本理論，了解當前相關學科方向的典型應用和研究前沿，具有利用汽車理論、汽車電子、智能交互等知識解決科學技術問題的能力，為創新創造工作打下堅實的理論和技術基礎。受到傳統教學模式的影響，有些院校過分強調老師對學生單方面的知識灌輸，而忽略了學生的整體發展，這一點有違以學生為主體的教學理念。雖然現在大部分相關課程都應用了多媒體設備進行教學，但只是將教材換成了PPT而已，并沒有進行本質上的改變，沒有利用網絡上的信息資源來充實課堂，無法為智能駕駛技術這種抽象的課程創造出生動的教學環境。

二? 智能駕駛課程改革的具體措施

（一）? 介紹重點學習方向，改進課程安排

智能網聯技術的學習是一個相當漫長的過程，僅僅依靠在學校課堂中的學習是無法掌握完全的。因此在課堂上時，教師應該將智能網聯的技術做一個基本的介紹，讓學生了解相關技術的研究方向，并給出各個技術分支的學習路線，讓學生可以從中找到自己感興趣的研究方向重點學習。此外還應改進課程安排，以武漢理工智能網聯技術課程為例，當前課程安排是每周上一次課，一次課上一下午，一個學期只上五周的課程。一下午的課程無論是對老師還是學生都是挑戰，課堂的質量無法保證，一次課程的內容太多，學生也無法消化。應該減少每周的授課時間，增加授課周次，減少每次課程的內容，保證學生可以在一周時間內理解本周的教學內容，并且預習下一周的教學內容。

（二）? 引用實際案例，探討實際問題

當代傳統教學中主要采用教材教學為主，而智能網聯技術的知識點較多且較為復雜，因此可以在授課過程中脫離教材，大量引用國內外行業領頭企業的實際案例進行講解，比如特斯拉、小鵬汽車等企業的發展情況，同時適當地播放智能汽車的相關視頻提高學生的興趣。另外在課堂上，老師要積極和同學進去討論，提高學生的參與度，通過討論了解相關課程的難點，并加以重點關注，主動對學生困惑的問題進行講解。

（三）? 加強校企合作，提高實訓質量

加強學校和企業的合作，將企業上的先進技術代入校園，再將校園的高水平人才輸送到企業，形成良性循環。在實訓的教學過程中將教學內容和企業的需求相結合，讓學生體驗到智能網聯汽車相關的產品，同時也將企業遇到的問題帶到校園中，讓學生團隊動用自己所學的知識去嘗試解決。鼓勵學生組成實訓研究小組，通過各個學生之間的興趣討論和掌握的知識，在指導老師的指點下，完成一個智能網聯汽車相關產品的設計，并以此為基礎進行一個競賽活動，這樣可以讓學生在比賽的過程中學習到新的思路和方法，最重要的是可以培養學生的動手實踐能力，也在一定程度上提高了學生的學習熱情，為學生進入社會后的工作方向形成認識。在校園內提供實訓教室，注意管理規范，讓學生在實訓教室能夠得到一定的動手能力，將課堂上學到的理論知識得到驗證的同時，將教學與科研相結合，讓學生初次感受到了科研與課本的異同[6]。在實訓教學以外還可以組織學生，到行業內的領頭企業中進行參觀，開闊學生的視野，為培養出契合社會發展需要的人才打好基礎。

（四）? 改進教學模式，提高學習主動性

在如今多媒體、互聯網應用成熟的背景下，采用線上線下混合教學的模式，以線上教學為主、線下教學為輔，利用好線上平臺能提供的資源，在線上時為學生提供理論學習和實踐創新條件，例如分享相應的科技論文對理論進行學習，進行仿真實驗示范再讓學生練習加強實踐操縱能力，提高學習效率，在同樣的學習時間里做到課前預習、課中學習、課后復習的效果；在線下時學生可以將線上遇到的問題帶入課堂和老師同學共同討論，提高學生學習的主動性、積極性。在課堂結束時拋出問題，讓學生課后進行資料的查閱，在下一次線下課時，可由學生進行講解，老師進行提問。以選做大作業的模式作為期末考核，如武漢理工大學汽車理論課的期末考核方式（圖3）[7]。這種翻轉教學的模式，提高了學生的學習主動性，培養了學生查閱資料和獨立思考的能力。

三? 結束語

車輛工程是融合機械、能源、材料、人工智能、大數據、信息、控制和計算機等多學科領域知識。如今，新工科背景下，互聯網、大數據、5G、無人駕駛和人工智能等現代信息技術高速發展給車輛專業教學帶來了全新的挑戰和機遇[8]。現如今，智能網聯汽車處于一個飛速發展的時代，因此國內的教學要緊跟時代，對傳統的教學模式進行改革。本文指出了目前各大高校在智能網聯汽車技術教學上存在的問題，主要針對教學內容和課時不匹配，課程內容更新速度與前沿科技發展速度不匹配，校企合作淺表化，授課模式落后等問題進行闡述。并提出了以學生為主體，通過對教學模式、教學內容進行優化，加強學生自主學習能力，讓學生走進企業，讓學生把課堂上學習的理論和目前企業遇到的技術問題關聯起來，在實踐中理解課程。使學生更愉悅地學習，進而培養學生分析問題、解決問題、獲取新知的能力。

參考文獻：

[1] 張國凌.基于智能網聯汽車實驗教學設備的研究[J].時代汽車，2021（23）：40-43.

[2] 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.

[3] 陳林，柯尚偉.智能網聯汽車專業教學的改革研究與探索[J].內燃機與配件，2020（2）：264-265.

[4] 趙廣宣，龐笑笑，徐文博，等.新工科背景下應用型高校車輛工程專業實踐教學探索[J].時代汽車，2022（8）：30-32.

[5] 王介生，魏東，歐陽鑫玉.基于翻轉課堂的組合優化研究生課程教學模式的改革與實踐[J].教育現代化，2019，6（59）：36-38.

[6] 陳宇峰，翁賢鋒，張濤，等.面向汽車智能網聯的研究生高級計算機網絡課程建設研究[J].通訊世界，2019，26（12）：314-315.

[7] 劉珣，汪怡平，余晨光，等.疫情及后疫情期間汽車理論課程在線考核方式探索[J].高教學刊，2022，8（1）：9-13，18.

[8] 汪怡平，朱大虎，劉珣，等.車輛工程專業課程體系開展課程思政案例建設的探討[J].教育教學論壇，2021（46）：153-156.

基金項目：國家自然科學基金“纖維-鋁合金層板復雜深腔構件應力增塑成形與界面增強機制研究”（52175360）；中國科學技術協會“青年人才托舉工程”（2021QNRC001）；武漢理工大學本科“課程思政”示范項目（2021—2022學年第一學期）（82，97）；武漢理工大學 2022—2023學年研究生“課程思政”示范課程項目（16）；2021年武漢理工大學研究生課程資源庫建設項目（05）

第一作者簡介：陳一哲（1990-），男，漢族，山東泰安人，工學博士，副教授，博士研究生導師。研究方向為汽車輕量化技術。

*通信作者：王輝（1984-），男，漢族，湖北武漢人，工學博士，副教授，博士研究生導師。研究方向為汽車輕量化技術。