“车联网系统”课程教学方法研究

谷志茹 胡久松 黄晓峰 黎朝晖 李军军

[摘 要] “车联网系统”是湖南工业大学交通工程学院信息工程专业开设的一门具有专业特色的核心课程，是省级双一流专业重点建设课程。课程对学生能力培养的一个重要目标是：能够根据明确的需求，设计出针对智能交通领域复杂工程问题的解决方案，并在设计中综合利用无线通信和车联网的专业知识、新技术，体现创新意识。经过对教学过程的思考设计和反复检验，课程整合跨学科理论知识，并分解为具有复杂工程问题特征的项目，围绕这些复杂工程问题，设计和组织课堂教学，建立包含过程与成果、认知与行为的持续评估体系，激发学生对学习的责任感与主动性。

[关键词] 复杂工程问题;车联网系统;培养目标;课程体系;研究性教学

[基金项目] 2019年度湖南省普通高等学校教学改革研究项目“以创新能力为导向通网模块组复杂工程实践课程建设”;2020年度湖南省学位与研究生教育改革研究项目“湖南省内高校理工科硕士研究生科研创新能力的诊断及优化研究”（2020JGZD056）;2019年度湖南省普通高等学校教学改革研究项目“轨道交通产业校企合作人才培养模式的探索与实践”;2020年度湖南省普通高等学校教学改革研究项目“面向区域功率器件产业链的创新创业教育研究与实践”（HNJG-2020-0582）

[作者简介] 谷志茹（1979—），女，新疆乌鲁木齐人，博士，湖南工业大学交通工程学院副教授（通信作者），主要从事通信系统研究。

[中图分类号] G642.0      [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）32-0156-04    [收稿日期] 2021-01-18

复杂工程问题是工程教育认证持续关注的问题。工程教育的主要目标就是要培养学生能够深入运用工程原理和各种工程知识，分析和解决复杂工程问题。为了实现这一目标，工程专业必须解决三个问题：如何选择、准备或设计用于工程师培养的复杂工程问题;如何围绕复杂工程问题设计和实施主要教学环节，如课程设计、综合设计、项目参与、企业学习、毕业设计等;如何把复杂工程问题所需要的工程原理和各种工程知识，在主要教学环节中得到充分深入的运用，以培养学生分析、解决复杂工程问题的能力。

湖南工业大学开办信息工程专业，立足于株洲先进轨道交通装备和新能源汽车国家级产业集群，面向车载电子电器和智能交通系统等关键领域，以培养多学科交叉复杂工程问题的解决能力为目标。这里的复杂工程问题是复杂的社会、经济和技术有机结合的综合系统，是多个相互制约和相互影响信息系统有机结合而形成的具有明确目标的整体，符合中国工程教育专业认证协会界定的“复杂工程问题”特征。本专业所考虑的复杂工程问题，应具备下述特征1内容，并同时具备下述特征2～7的部分或全部内容。

特征1：问题的解决需要综合深入地运用包括数理知识、工程基础、电子电路、通信系统与信息处理等专业领域的知识，经过分析得到解决。

特征2：问题的解决需要涉及多方面的技术、工程和其他因素，相互间可能有一定冲突。

特征3：需要通过建立合适的抽象模型才能解决，在建模过程中需要体现出创造性。

特征4：问题的解决有赖于新方法和新技术的运用，而无法仅靠常用或传统的方法加以解决。

特征5：问题中涉及的因素可能没有完全包含在专业标准和规范中。

特征6：问题相关各方利益不完全一致。

特征7：具有较高的综合性，包含多个相互关联的子问题。

“车联网系统”是信息工程专业为高年级学生开设的，实施“多元化”教学方法和“多层次”质量评价标准的一门课程。本课程将根据课程特点，围绕如上7个特征设计复杂工程项目，并基于这些项目实施课程教学。

一、“车联网”系统课程特点

“车联网系统”培养目标和教学大纲明确，学习本课程应达到如下知识和能力目标。

1.基于无线通信和无线通信的基础知识，可对车联网方面的应用需求进行分析，提出相应的解决方案，对短程和中程无线网络链路进行设计，并对设计方案的性能效果进行评估。

2.能将通信、信息、网络及电子技术的知识综合应用，以实现复杂工程系统设计、分析，培养解决复杂工程问题的能力。

課程教学大纲明确提出，本课程学生能力培养的一个重要目标是：能够根据明确的需求，设计出针对智能交通领域复杂工程问题的解决方案，并在设计中综合利用无线通信和车联网的专业知识、新技术，体现创新意识。围绕这一培养目标，本课程要解决的重点问题如下。

以该课程及课程实践设计复杂工程问题的组织、实施和考核指标，研究本科生“复杂工程教学”体系的实施策略与途径，建立该体系有效运转的保障机制。即根据课程的培养目标、教学内容和学情分析，设计复杂工程问题;围绕复杂工程问题设计和实施课程的主要教学环节;强调按学生个人兴趣、需要和水平进行教学与学习的变革，建立包含过程与成果、认知与行为的持续评估体系，并反馈回课程教学环节，从而检验和调整教学过程的组织、实施。所以，分析课程的特点至关重要。

如图1所示，“车联网系统”的先修课程包括电磁场与电磁波、通信电子线路、通信原理与数据通信、通信网络技术，车联网课程设计是“车联网系统”的三周综合课程设计。“车联网系统”是为信息工程专业大四学生开设的，具有专业和行业特色的理论与实践结合的课程。学生有一定的动手能力和学习能力，但还有待加强，大部分学生学习目标逐渐明确，愿意接受毕业前专业技能和创新能力的培养。学生已学完相关数学课程，有一定的数学基础，完成专业基础课程的学习，为本课程中各种应用知识和技术的掌握奠定了基础。“车联网系统”的课堂教学内容包括7章：前3章主要讲解车联网基本概念、发展和基础知识;第4～6章主要论述车联网专业通信技术，包括DSRC、ZigBee和C-V2X车联网通信技术;第7章讲解具体的应用。在课程实践部分，基于车联网理论知识，设计具有复杂工程问题的实践项目。