高职院校汽车智能与网联课程改革研究

张贺鲲 崔传真

摘要： 随着智能网联汽车的发展，越来越多的高职院校都在探索如何培养懂汽车智能网联技术的技能人才，而人才培养的关键是课堂教学。本文在分析当前汽车智能与网联课程教学现状的基础上，提出一些教学改革措施，尝试打破传统的学科式知识体系，将教学内容项目化，将教学过程理实一体化，突出“做中学”的理念。

Abstract： With the development of intelligent networked vehicles， more and more vocational colleges are exploring how to cultivate skilled talents who understand the technology of intelligent networked vehicles， and the key to talent training is classroom teaching. Based on the analysis of the current teaching status of the automobile intelligence and networking course， this paper proposes some teaching reform measures， trying to break the traditional subject-based knowledge system， project the teaching content， integrate the teaching process with theory and practice， and highlight "learning by doing" concept.

关键词： 智能网联;项目化;理实一体化;做中学

Key words： intelligent network connection;projectization;integration of theory and practice;learning by doing

中图分类号：G642                                      文献标识码：A                                  文章編号：1674-957X（2022）04-0239-03

1  汽车智能网联课程建设背景

随着驾驶安全、资源环境问题的日益凸显，汽车电动化、智能化、网联化和共享化发展加速，智能网联汽车已经成为未来汽车发展的必然方向。2018年，国家发改委发布了《智能汽车创新发展战略》（征求意见稿），将智能汽车作为汽车产业发展新方向，并将人才培养作为重点部署工作。同年，交通运输部与工信部、公安部联合出台了《智能网联汽车道路测试管理规范（试行）》，指导地方有序开展智能网联汽车的道路测试工作。2020年11月，在世界智能网联汽车大会上，我国发布的《智能网联汽车技术路线图2.0》对我国的智能网联汽车发展提出了三个阶段的规划：2020-2025年为发展期，提出到2025年L2和L3级新车销量占比将达到50%;2026-2030年为推广期，我国HA级自动驾驶（高速公路高度自动驾驶）实现规模化应用;2031-2035年为成熟期，2035年以后FA级自动驾驶（完全自动驾驶）乘用车开始应用。

智能网联汽车技术和产业发展是中国汽车工业转型升级的重要机遇，如何紧跟行业动态，是企业和学校面临的共性问题[1]。学校应围绕智能网联汽车，明确产业人才需求，加强复合型人才的培养力度，推动智能网联汽车后市场技能型和服务型人才的有效供给。

2  智能网联汽车人才现状及岗位需求分析

据调查统计，我国智能网联汽车人才缺乏已成为制约我国汽车智能网联汽车产业快速发展的关键因素。《智能汽车创新发展战略》（征求意见稿）提到，深化产教融合，鼓励企业与高等院校合作开发相关专业，协同培养具有创造性的中青年科技人才、管理人才和高级技工。当前很多院校所传授的专业知识与产业实际需求存在一定的差距，现有人才数量与实际岗位需求数量相比严重不足，智能网联汽车发展需要的是复合型人才。根据调研，列举了智能网联汽车的相关岗位需求[2]，如表1所示。

3  智能网联汽车课程改革

3.1 教学现状

以本校汽车智能与网联课程教学为例，由于汽车智能与网联涉及环境感知技术、底盘控制技术、导航定位技术、网络通信技术等，知识体系庞大，现有教材多集中在理论讲授，可参考的成熟的项目化教材较少，大多沿用传统学科式的知识体系，即从各类环境感知传感器到汽车驾驶辅助系统的模式。虽然开设汽车智能与网联这门课程与产业发展相适应，但理论为主的课堂教学无法调动学生学习兴趣，缺少实践环节，学生参与度不够，并没有体现“做中学”的项目化教学思想，因此需要就这种现状进行改进。

3.2 实训室建设

为更好地服务于汽车智能技术专业发展，通过对同类院校和智能网联汽车关联企业的调研，对原有汽车电器实训室进行改造升级，配备图1所示的汽车智能与网联实训设备。

通过上述实训设备能够进行智能网联汽车的拆、装、调、测，支持汽车智能与网联、汽车线控技术等课程的理实一体化教学，并满足智能网联汽车检测与运维1+X考试实践技能训练和大学生科技创新的需要。

3.3 教学内容项目化，教学过程理实一体化

3.3.1 教学内容项目化框架图

根据所属专业人才培养方案、课程标准要求，结合1+X智能网联汽车检测与运维技能等级要求，由校企混编教学团队研讨，确定了图2所示的项目化教学内容，着重培养学生规范检测与运维汽车智能网联系统的能力和职业素养。

课程从整车驾驶辅助系统为切入点，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以任务为中心，组织课程内容和课程教学，将知识点融入到具体的任务中，让学生在完成具体任务的过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力，过程中融入课程思政、工匠精神、劳动教育等。

3.3.2 教学案例

以上述项目化教学内容的项目二为例，围绕泊车辅助系统的装调与检修开展教学，由于泊车辅助系统的核心传感器是超声波雷达，因此学生在学完本项目后应具备超声波雷达的理论知识和应用技能，即在知识目标层面，要求理解超声波雷达的结构和测距原理;在技能目标层面，要求掌握智能网联汽车泊车辅助系统装调与检修技能。在传统的教学过程中，对于超声波雷达的讲授，以理论讲解为主，忽略了“做中学”的思想，因此本文以泊车辅助系统为载体，构建不同的实操任务，将超声波雷达结构和测距原理、泊车辅助系统雷达装调技能、泊车辅助系统摄像头装调技能、智能网联汽车泊车辅助系统电路图识读技能等知识目标和技能目标贯穿其中。

①案例一。

以简易超声波雷达测距系统制作为例阐述教学实施过程。智能网联汽车与传统汽车类似，在故障检修层面都是基于数据流和线束检查，一旦明确是传感器或者控制器故障后，进行更换，学生还是不能理解智能化的本质，因此在教学过程中适当融入了程序编写与调试的任务，突破以汽车故障检修为主的模式，有利于让学生对智能化的本质有更加深刻的理解，也促进大学生科技创新。

在课前、课中、课后教学过程中，构建“1驱6环”教学情境。“1驱”即任务驱动，“6环”即学新知、下任务、定计划、调代码、评结果、拓视野。

1）学新知。本节课程的主要任务是完成基于Arduino的HC-SR04超声波雷达测距系统的制作，课前首先要让学生学会如何将示例程序烧写到Arduino开发板中。通过网络教学平台发布学习资料，布置课前学习任务：熟悉Arduino开发板使用方法。

2）下任务。课上布置课堂任务：制作超声波雷达测距系统。并给出具体功能需求：a）实现4m内测距，周期10ms;b）在上位机中实时显示距离。

3）定计划。定计划主要体现在软件架构设计中，对非软件专业的高职学生而言有一定难度，将整个任务分解为图3所示的子任务：

如图4所示，教师采用类比法启发学生，引入LED控制示例程序，将整个代码分解为不同的功能模块。通过学生分组讨论，粗略完成程序架构设计。例如，在LED控制代码中包括初始化设置，采样周期设置以及核心功能等模块，通过类比，在超声波雷达测距程序中也包含相同的模块，其中核心功能（获取雷达数据和发送雷达数据）是重点和难点。

为解决重点和难点，体现“做中学”的思想，教师引出知识点：HC-SR04超声波雷达的结构和测距原理。在知识点讲授过程中使用教学平台发布课堂问题：如何测量障碍物到超声波雷达的距离？将学生回答情况纳入学生评价体系中。通过学生的分组讨论进一步细化软件架构。

4）调代码。通过上述环节，学生完成代码架构设计，安排学生开始写代码，调试代码，为学生提供所需的Arduino函数库，学生根据需要选择相应的函数。

5）评结果。学生完成代码编写后，烧录到开发板中，检查是否满足功能。并安排学生分组展示成果，为每组的作品进行打分。

6）拓视野。由于简易超声波雷达测距系统测量数据没有经过滤波处理，演示过程中，在上位机界面中会出现抖动现象，因此布置课后拓展任务，通过查找资料，选择简单的滤波方法消除这种现象。

②案例二。

完成上述任务后，学生理解了超声波雷达信号的采集过程，通过制作实物，调动学生的学习兴趣。那么超声波雷达在实车上又是如何发挥作用的，因此以实车为载体设计了倒车辅助系统装调任务，接下来阐述其教学实施过程。

在课前、课中、课后教学过程中，构建“1驱6环”教学情境。“1驱”即任务驱动，“6环”即学新知、下任务、定计划、找问题、评结果、拓视野。

1）学新知。本节课程的主要任务是安装倒车辅助系

统，需要学生具备基本的桑塔纳汽车电路图阅读能力。通过网络教学平台线上发布学习资料，布置课前学习任务：学会识读桑塔纳倒车灯电路图和认识倒车辅助系统。

2）下任务。课上布置任务：给一辆桑塔纳3000加装倒车辅助系统。功能需求：倒车时，倒车雷达和倒车摄像头开始工作，中控显示屏出现倒车影像。

3）定计划。学生分组安装传感器、控制器和执行器。难点在于如何连接线束才能实现在倒车时，倒车雷达和倒车影像开始工作，因此学生需要绘制线束连接示意图。

为解决难点，教师引入例子：倒车灯是如何工作的？启发学生能否借鉴倒车灯的工作原理解决上述难点，安排学生分组讨论。倒车灯只有在倒车时才会点亮，通过类比，可以借助倒车灯电路给雷达控制器供电，给倒车摄像头供电，给显示屏提供倒车信号。

4）找问题、做任务。学生分组完成线束连接示意图绘制后，分组汇报，教师根据绘制情况打分并点评总结注意事项。每组完善线束连接方案后，进行导线的加工与连接。

5）评结果。教师根据倒车辅助系统功能是否正常、导线的处理与加工是否规范对每组进行评分。

6）拓视野。本次任务采用的方法是将超声波雷达控制器、倒车摄像头与倒车灯并联，这样做会增加倒车灯电路中的电流，布置课后拓展作业，查阅资料，分析这样做是否会有安全隐患。

4  总结

智能网联汽车是未来汽车发展的必然方向，培養适应汽车产业发展的新技能人才是关键。而人才的培养最终落实在课堂教学中，在汽车智能与网联课程教学实施过程中，需要真正打破传统的学科式的知识体系，以学生为主体，增强学生的参与感，突出“做中学”。同时还要突破传统高职汽车专业以故障检修为主的教学模式，适当融入编程和算法等要素，扩展学生的视野，提高学生的综合素养。

参考文献：

[1]李然，姚艳南，吕吉亮.高职院校智能网联汽车专业建设方案探究[J].职业教育研究，2019（10）：49-53.

[2]王仁群，单耀辉，李海霞.高职院校智能网联汽车专业人才培养需求分析[J].时代汽车，2021（19）：57-58.

[3]张宇峰.高职院校智能网联汽车技术专业建设研究[J].内燃机与配件，2021（14）：190-191.

[4]金重亮.智能网联汽车实训建设方案[J].时代汽车，2021（24）：37-38.

[5]李祎承，蔡英凤，王海.车辆工程专业智能网联汽车课程改革研究[J].教育教学论坛，2020（51）：165-167.

[6]郝庆民，蔡立峰.技工院校智能网联汽车专业课程开发研究——以浙江交通技师学院为例[J].汽车实用技术，2020（13）：231-232.