智能网联汽车背景下的车辆专业教学改革和探索

◆文/山西 王虹霞 高瑞娟 谷志朋 王欲进

在现如今，新一代信息通信技术以及人工智能技术正在高速发展，智能网联汽车作为这些新技术集成的载体，将成为新一轮产业转型升级的重要标志和依托。我国十分重视智能网联汽车的发展，并出台了一系列政策以促进智能网联汽车的快速发展，以求在新一轮产业转型升级中争得先机。2019年9月，国务院发布了《交通强国建设纲要》，《纲要》中提出在今后的发展中要进一步加强智能网联汽车(智能汽车、自动驾驶、车路协同)的发展；同年12 月，工信部对《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》公开征求意见，进一步明确了未来我国智能网联汽车的量产规模、商业化应用范围等发展目标。2020 年 2 月，国家发革委等 11 部委联合印发《智能汽车创新发展战略》，明确提出了建设中国标准的智能汽车的发展方向、实现智能汽车强国的战略目标，提出：实现有条件自动驾驶的智能汽车达到规模化生产，实现高度自动驾驶的智能汽车在特定环境下市场化应用，并清晰规划了技术创新、产业生态、基础设施、法规标准、产品监管和网络安全等六大体系重点任务。

但是，智能网联汽车产业的快速发展和相关技术人才缺失之间的矛盾日益突出。为了加快智能网联汽车人才培养与储备，我国教育部先后发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》、《高等学校人工智能创新行动计划》等一系列政策文件，均将完善智能网联汽车相关领域人才培养体系作为了重要工作内容。因此，探索智能网联汽车新工科课程模式、推动多学科交叉复合型新工科专业建设、形成智能网联汽车专业人才培养体系、培养智能网联汽车专门人才不仅是响应国家政策的号召，同时也是市场所需。

然而，智能网联汽车是一个近年来新兴的前沿科学，现阶段国内高校尚缺少相关课程，课程体系急需建立和完善，本文将在太原学院机电与车辆工程系现有专业汽车服务工程的基础上，以《汽车智能化技术》课程为载体，探索研究《智能网联汽车背景下的车辆专业教学改革》项目的可行性以及创新点。

一、专业课程体系构建

专业课程体系的构建应围绕专业人才培养目标，符合当前市场需求的应用型本科车辆工程课程体系，本项目依靠咨询专家教授、外聘企业专家的方式，充分发挥校企合作的企业优势，以《汽车智能化技术》课程为依托探索智能网联类课程的体系构建。

1.课程体系优化

在课程体系开发的过程中，要充分体现车辆智能化和网联化的融合，在保留当前车辆专业精品课程的基础上(如汽车理论等)，增加专业课程(如智能网联汽车关键技术等)。专业课程体系的优化设计如表1所示。其中，学科基础课程中的自动控制原理等作为专业核心课程的前续课程，保证学生能够理解并掌握智能网联车和智能车辆相关的专业基础知识。

表1 专业课程优化设计

2.在线课程设计

由于智能网联汽车研究较为前沿，学生难以将其与实际相结合，从而容易降低对问题自主探索的兴趣。此外，该课程可用的成熟教材较少，导致传统教学中以教材为主的教学方式难以施行。因此，经过对智能网联汽车相关专业课程内容的分析，结合在线课程内容结构化的要求，设计了智能网联汽车的在线课程，分8个模块进行。第一部分：智能网联汽车概述，主要介绍智能网联汽车的定义及内涵，激发学生对智能网联汽车技术的兴趣，并对智能网联汽车的技术和架构有一个总体把握；第二部分：智能网联汽车感知技术，主要介绍智能网联汽车的环境感知技术；第三部分：车联网技术，介绍车内网、车际网、车云网相关知识；第四部分：高精地图和定位技术，主要介绍北斗导航、GPS定位技术；第五部分：智能决策和行车路径规划，主要介绍多传感器融合技术、车辆行为预测及决策技术；第六部分:智能网联汽车线控技术；第七部分：智能网联汽车大数据技术；第八部分：智能网联汽车信息安全技术。

3.仿真教学平台的构建

为了使学生能够更加理解智能网联汽车的相关技术，零距离接触前沿技术，并考虑到实验设备的缺乏，搭建仿真教学平台，平台的搭建分四个阶段进行。

(1)构建理论教学与数字仿真教学平台，推动新工科教学模式改革。本阶段将依托我校相关学科优势资源开展智能网联汽车跨学科理论教学体系创建和数字仿真教学平台构建。梳理并建立符合智能网联汽车产业需求的人才培养方案和跨学科标准化课程体系、教材体系和评价体系。搭建与理论教学密切结合的数字仿真教学平台，形成各关键教学内容的仿真实例。

(2)构建硬件在环教学平台，促进教学立体化。本阶段将依托“汽车智能化技术研究”创新团队，搭建驾驶模拟器、感知系统在环、控制执行系统在环等硬件在环平台，结合智能网联汽车环境感知、决策规划、控制执行典型算法开发，建立实践教学实例，可以使学生同时进行理论学习与实践学习。运用现有的汽车智能集成控制硬件在环试验平台、dSPACE 开发系统、CANoe 和Atos 总线调试工具等大量的硬件在环设备，确保本阶段硬件在环教学平台建设的顺利搭建。

(3)构建实车教学平台，建立学生实践能力培养机制。本阶段将依托我校与北京和绪科技有限公司科技股份有限公司的优势资源，基于北京和绪汽车虚拟实训中心系列产品、汽车仿真教学软件(图1)，建立智能网联汽车实车教学平台，使得学生可以零距离接触全球最先进的人工智能科技，自主设计开发自动驾驶程序算法，推动实车教学平台的实践应用。本阶段将建立学生实践能力培养机制，在实践研究的基础上进行理论升华。

图1 汽车仿真教学软件

(4)智能网联汽车“2+1+1”人才培养模式探索与实践。本阶段将依托理论教学与数字仿真教学平台、硬件在环教学平台以及实车教学平台，采用“理论与实践结合”的方式，设计和实现“2+1+1”人才培养模式。鼓励学生走出课堂、走出传统的教学模式，接触前瞻技术，从而形成完善的智能网联汽车新工科人才培养体系。

二、主要特色和创新之处

通过以上对《汽车智能技术》课程的体系构建，可得出《智能网联汽车背景下的车辆专业教学改革和探索》包括以下创新之处。

1.打造全新的智能网联汽车“一心两翼三平台”教学体系

智能网联汽车涉及多学科交叉，知识体系庞杂，国内高校尚缺少智能网联汽车相关课程，而现有的教育课程知识陈旧，与实践和社会需求脱节，相关的理论和实践教学体系急需建立和完善，本项目的顺利开展将构建一套全新的智能网联汽车跨学科一体化教学体系。

以《汽车智能化技术》为依托，梳理并建立符合智能网联汽车产业需求的人才培养方案和跨学科标准化课程体系，建设智能网联汽车实践教学所需的数字仿真教学平台、硬件在环教学平台以及实车教学平台，在此基础上建立新型的学业评价方法，形成智能网联汽车“一心两翼三平台”教学体系。

2.多平台一体化实践教学体系构建与应用实践

本项目拟建立的课程实践教学平台覆盖数字仿真教学平台、硬件在环教学平台以及实车教学平台，具有多平台、跨系统的典型特征，充分、深度结合各个平台的优势资源，可实现智能网联汽车新工科人才一体化培养体系的构建。

通过采用“一体化”标准，增强课程模块的整体性和系统性，将理论课程和实践课程有机的联系起来，对新工科学生学习行为内在特征和行为规律进行分析，并据此从不同层次进行多平台一体化实践教学体系构建，充分发挥数字仿真教学平台、硬件在环教学平台以及实车教学平台的优势，创新的建立“2+1+1”人才培养模式。

三、总结

本项目结合我校智能网联汽车专业人才培养发展实际，依托我校现有相关学科和北京和绪科技有限公司在汽车教育方面的优势资源，构建了智能网联汽车新工科人才培养“一心两翼三平台”体系，制定了符合智能网联汽车产业需求的人才培养方案和标准化课程体系，并建立了配套的数字仿真、硬件在环以及实车教学平台体系，从而培养具备创新能力、产业视角和实践经验的智能网联汽车专业创新型人才。

同时，本项目的顺利实施将建立智能网联汽车新工科人才培养的新体系和新模式，能有效地打破课堂与实践的边界，使工科教育步入以设计、实践及综合为核心的正确轨道上来；形成以学生为主体的启发式、探究式、研究式教学方法，实现前沿技术引领、深度学科交叉的多层次人才全过程培养。通过本项目，可以培养大批适应时代发展和技术变革的智能网联汽车专业创新人才，可以为推动我国智能网联汽车产业发展、建设汽车强国提供智力支撑和人才保障。