基于KAPIV理念的智能汽車技術專業課程體系改革與實踐

摘要：傳統的智能汽車技術專業課程體系由一批較為獨立的課程組成，知識點之間的關聯不夠清晰，導致學生學習缺乏較為明確的學習目標，知識的應用能力不足，難以建立專業整體框架。據此，結合孫康寧教授提出的教學方法——KAPI（或KAPIV）教學方法，打破原有以課程為劃分的體系結構，通過項目驅動，對智能汽車技術專業課程體系進行重構，打破傳統的教學模式，使學生根據需要進行分階段學習，將理論與實踐結合起來，從而達成教學一體化培養的新形態課程，完成培養具有工匠精神的應用型人才的任務。

關鍵詞：KAPIV；智能汽車技術；項目驅動；教學一體化

中圖分類號：G712 收稿日期：2024-06-15

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.10.031

1 前言

隨著我國汽車市場向智能化轉型邁進，自動駕駛技術逐步走向成熟，L2級及以上駕駛輔助系統市場占比持續增長。汽車不再僅僅是孤立的機械設備，而是越來越多地與外部環境相連，變得智能化、互聯網化和電動化，受需求側和供給側雙重驅動，智能駕駛技術的發展已勢不可擋。汽車行業急需培養既精通軟件技術又深諳汽車工程的復合型人才，以應對未來智能化汽車行業的挑戰與機遇。為應對此挑戰，合肥職業技術學院增設了智能汽車技術專業，以滿足行業發展需求。

孫康寧教授課題團隊于2017年提出了一種全新的教學方法——KAPI（或KAPIV）教學方法，針對材料工程相關課程進行改革，開創了新工科建設的新格局[1]。

KAPIV教學方法中最為特色的是項目驅動驅動理念，基于這一理念對智能汽車技術專業課程體系進行改革，堅持知識傳授與價值引領相結合，在專業教育中融入思政教育內容。通過項目化融入智能汽車技術專業核心課程體系的核心知識點，培養實踐能力、實際工程中遇到的復雜問題解決及立德樹人的基本要素，使智能汽車技術課程體系具有了高階性、創新性、挑戰度[2]。

2 智能汽車技術專業課程體系教學現狀

智能汽車技術專業是高職院校汽車專業新開設的專業，涉及傳感器、計算機、大數據、云計算、人工智能、無線通信、導航定位、模式識別、機器視覺、智能控制等多種先進技術，是一門跨學科、跨領域的全新專業[3]。由于其知識點涉及范圍太寬泛且新穎，給教師的課堂教學以及學BUlBMP2cxKXai7r8Y80Agg==生學習都帶來了一定的挑戰。

2.1 課程教學內容滯后

汽車產業本質上屬于技術密集型領域，其知識體系龐大而復雜。隨著智能網聯汽車技術的發展，汽車行業進入新的發展階段，“軟件定義汽車”帶來了更多的可能性和想像空間。先進數智技術的賦能，讓智能網聯汽車產業知識光速迭代。AI大模型、5G車聯網、區塊鏈、多模態等新技術持續涌現，另各方造車勢力不遺余力在智能化、網聯化方向“內卷”“外卷”。目前很多職業院校在進行專業建設時，還只停留在傳統知識體系和課程教材資源上，所培養出來的學生將與產業端完全脫節。

2.2 學生缺乏實踐

奇瑞大學校長助理、奇瑞股份人力資源部副部長畢全國就分享過兩個數字：學生離職率高達75%，專業使用率不足10%。唯有基于企業真實環境，融入行業最新技術和標準，開展項目實踐教學，讓學生在真實職業環境中應用知識、技術和技能，職業院校才能培育出契合企業需求的新型汽車人才。然而，目前市面上為職業教育專門開發的智能網聯汽車實訓臺架價格十分昂貴，部分高職院校只能象征性地采購很少的數量，這使得在教學環節中遠遠無法滿足學生的實訓需求，學生實踐操作不足[4]。

2.3課程思政生搬硬套

高等學校的專職教師，并不能單純地把教育重點放在培養學生專業發展、能力發展上，還要培養學生形成正確的情感態度和價值觀。智能網聯汽車技術是順應社會需求應運而生的熱門專業，專業教師需要結合自身的教育教學經歷、實踐經驗以及教學的特點，探索把思想政治教育與智能網聯汽車技術專業知識結合起來。但由于專業課教師并非思政專業科班出身，在挖掘思政元素時，往往無法達到“潤鹽于水，潤物無聲”的效果[5]。

2.4 缺乏高水平教師

汽車技術的迭代和發展向汽車專業的教育提出了更高的行業要求，也向教育者和教育內容提出了更高的培養要求。有技術的人才往往更愿意在企業中發揮自己的才能，學校的教師由于缺少相關的職業經歷，在教學中無法做到與行業需求緊密相連，更無法提供企業級的實訓內容，這讓教學效果大打折扣。

3 知識體系設計

為解決專業課程之間相互聯系松散，不同課程間知識點時有重復的問題，智能汽車技術課程體系跳出原有課程體系框架，以全方位培養為主線，以包含專業核心知識和能力的全國大學生智能汽車競賽項目為驅動，提出了專業核心知識點體系[6]。該體系以工程實踐能力培養為導向，對原有課程體系、知識結構進行梳理和整合，優化課程體系，滿足學生工程實踐能力培養目標，對畢業要求形成強有力支撐作用[7]。

3.1 知識體系結構

以《第十八屆全國大學生智能汽車競賽》（室外ROS無人車賽（職教組） 比賽規則）為基礎，根據本賽項重點考察參賽學生的能力建立智能汽車技術專業核心課程核心知識點體系，分為C語言程序設計基礎、機器人操作系統（ROS）應用、SLAM地圖構建與自主導航技術和智能汽車傳感器技術四部分。利用思維導圖的形式梳理出來，共31個L1級核心知識點、111個L2級核心知識點和310個L3級核心知識點。圖1所示展示了L1級核心知識點。

3.2 教學資源建設

本課程體系在項目驅動下，以目標為導向，建成了優質的智能汽車技術專業教學資源庫。教學資源庫的建設對于老師來說，可以快速地在資源庫中獲取想要的素材，有效提高了教師的工作效率及教學效果，促進了教學創新[8]。同時也可以給學生更多的學習資源，滿足他們的個性化學習需求，拓展了學習的時間和場所，學生可以通過教學資源庫進行自主學習，拓寬知識面，提高學習興趣和能力。

以“智能汽車傳感器技術”部分為例，將微課視頻、課程標準、課程練習、實時測驗等融入智慧教學平臺。微課視頻每次針對一個L3級核心知識點展開論述，根據高職學生的認知特點和規律，時長一般為8～10 min。一個微課短視頻為了突出主題，基本上對應一個核心知識點。學生在項目用到相關知識的時候可以迅速定位到相應內容進行學習。微課可以貫穿學生的整個學習過程，碎片化學習的特點加上多種終端設備的結合，讓學生可以隨時隨地學習知識。特別是在提升和延伸階段，微課可以提高課堂教學效率和提升不同發展水平的學生的學習能力[9]。

4 能力體系建設

4.1 設計一體化實訓項目

結合本專業的核心知識體系和解決實際問題的能力要求，KAPIV項目組精心設計了多個實訓項目。讓學生在實訓中真正懂技術、學技能、適崗位。提升學生的能力和素質，提高就業質量。

4.2 建立項目驅動新模式下的能力要求體系

以“智能小車路徑規劃”項目為例，梳理了項目支撐的能力要求，搭建了由21個L1級核心知識點、75個L2級核心知識點組成的能力體系，如圖2所示。可以讓學生綜合性地學習這些知識，并將它們應用到實際項目中去。

智能小車配備了先進的車載設備，包括毫米波雷達和單線激光雷達，以及32線激光雷達和雙目視覺在車頂，為學生提供了豐富的數據源和感知信息，如圖3所示。學生可以利用這些數據來進行各種實驗和研究，例如車道線檢測、車輛/行人檢測、路徑規劃和路徑跟蹤等[10]。通過修改和移植仿真實驗中的相關算法到實際車輛上進行測試，學生可以直觀地體驗到理論知識在實際應用中的效果和局限性，培養他們的創新能力和解決問題的能力。

5 品德教育融入教學

以“智能汽車傳感器技術”部分為例，每個章節引入思政育人環節，如實訓環節讓學生動手操作感悟工匠精神，課堂討論梳立良好價值取向，在最新發展與應用單元了解本專業的前景與現狀，激發學生愛國、創新精神。以“視覺傳感器”教學案例為例，KAPIV項目組將視覺傳感器比作智能網聯汽車的“眼睛”，以此引入課程思政內容“中國天眼”FAST。“中國天眼”是耳熟能詳的國之重器。截至目前，已發現900余顆新脈沖星。低噪聲放大器是“中國天眼”接收機的核心零部件，此前都靠進口，為解決“卡脖子”問題，把關鍵技術掌握在自己手里，天眼團隊用了近2年的時間自主研發出國產高性能低噪聲放大器。反復試驗、多次失敗、越挫越勇的艱難攻關幾乎貫徹了FAST建設階段的每一個環節。以此案例培養學生不畏艱難困苦，勇攀科學巔峰的品質。

6 建立規范的項目運行機制

為保證項目運行常態化，結合合肥職業技術學院智能汽車技術專業培養方案的要求建立了一套規范的項目管理機制。

6.1 學生選拔機制

a.根據項目發出邀請，對項目感興趣的同學，可申請加入。

b.采用座談方式，讓學生自我介紹，包括愛好、特長、技能及自己期望成長發展方向等，進而初步判斷學生所具備的能力或潛能，以及興趣方向與項目方向是否一致。

c.通過向其父母、老師、輔導員、同學等對該同學進行全面地了解，聽取他們意見。

d.指導教師根據項目需求，提前設置問題向學生提問，通過深入交流，結合以上所獲取信息，交流討論出甄選初步結果。

6.2 日常運行管理機制

汽車學院的“鑄魂”工作室成為KAPIV項目組“大本營”。項目學生成員采用雙師制（指導教師和實訓室管理教師）管理，教師以項目為牽引，建立區別于傳統模式的個性化人才培養方案，采用靈活多樣的培養形式和行之有效的培養措施。根據項目所涉及的環節、知識及能力，論證各門課程的開設方式。確定線下開設、線上自學的課程。通過MOOC和翻轉課堂訓練學生自主學習的能力和創新意識，通過項目實踐鍛煉學生的動手能力和創新能力。在項目中學生自學為主，老師指導為輔，讓學生樹立知識學習主人翁意識。另外考慮行業前瞻性，KAPIV項目組會定期邀請有豐富工程經驗的專家高工來學院開設專題講座。例如“智能網聯新能源汽車產業和技術分析及專業建設建議”“人工智能最新進展及典型應用”“新能源發展現狀”等講座，有效縮短了學生與企業之間的距離，為學生提供了認識行業、提前接觸社會的寶貴機會。項目進行中，指導老師密切跟蹤學生的學習動態，以定期進行“小組匯報”為抓手，通過認真傾聽、互評互助、指導總結等方式，掌握學生在項目期間的學習情況，幫助學生進行個性化學習計劃調整，實現對學生的全程考核。

6.3 評價機制

研究制定科學、全面的評價體系，既能反映學生個體的真實水平，又能調動他們的積極性。評價體系包含專業核心課程和核心知識點的掌握程度，學生的創新點和先進性，實踐動手能力，項目作品的完整性、實用價值和學生的品德等，既重視單個因素，又重視綜合整體評價。KAPIV項目組為提升教學管理效率，提高學生學習積極性，提高教學質量，建組機制采用彈性制，實現普通班和KAPIV項目組融通，學習進度落后或者不適應的學生可轉入普通班學習，對科創有濃厚興趣的普通班學生也可在指導導師考核后進入項目組學習，為了KAPIV項目組的穩定，每次流通名額控制應在30%以內。

6.4 組建教師團隊

以項目所涉及的專業核心課程及知識為依據，篩選本專業骨干教師，組成指導教師組。指導教師組既有專業指導教師，也包含創新設計、實踐制作等方面的指導教師。制定篩選教師的基本原則、條件和標準。制定相關的政策、文件保障課題研究與實施的順利進行，包括教師團隊工作量的認定等。

7 實施效果

近年來，隨著智能汽車技術專業KAPIV課程體系改革的持續推進，學生在“鑄魂工作室”討論知識、調試設備，學習氛圍非常濃厚，如圖4所示。

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圖4 指導老師指導KAPIV項目組成員

改革前，學生學習積極性不夠，知識點松散，無法構建知識體系，在實訓的過程中無法將學到的知識與實訓項目建立聯系，無法做到學以致用，創新能力的培養就更無從談起。改革后，學生首先根據項目需要的知識點通過線上線下多種渠道自主學習，形成知識體系后，再通過實訓項目將大部分知識點串聯起來，形成閉環。在這個過程中，除了專業課教育融入思政教育外，本身在項目組中通過團結協作解決問題的過程也對學生有潛移默化的影響。經過KAPIV項目訓練，先后在大學生競賽以及大學生創新項目中取得了一系列的佳績。2023年安徽省職業院校技能大賽（高職組）智能網聯汽車技術賽項獲安徽省三等獎2次。

8 結語

KAPIV課程模式具有較好地解決課程之間聯系松散、課程之間的融合度不變、綜合應用能力以及創新能力培養不足等問題，將培養模式形成科學系統的方案，培養方向較全面，可推廣至本院的汽車制造與檢測專業、汽車電子技術專業以及汽車營銷專業等其他專業建設上。根據不同專業的培養目標以及相關專業的核心知識點，設計滿足相關專業培養需求的項目。為深化三教改革，深化產教融合、校企合作，實現產業、專業、就業“三業”一體，做到教育鏈、人才鏈、產業鏈、創新鏈“四鏈”融通，繼續創新探索產教融合、工學交替等靈活多樣的辦學形式奠定基礎。

參考文獻：

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作者簡介：

王仁亮，男，1991年生，助教，研究方向為車輛動力學、職業教育。