以无人F1赛车为平台培育智能网联汽车创新创业人才

毕栋　兰建平　杨亚会

摘 要：目前我国智能网联汽车人才供需严重失衡，复合型、创新型人才培养是应用型本科院校研究重点。文章以湖北汽车工业学院智能科学与技术专业开展的大学生无人驾驶方程式大赛（FSAC）为例展开研究，探索“智能网联汽车创新创业人才”培养新模式。分析了该专业人才培养目标及FSAC大赛考核知识技能点，通过以赛促教的路径探索专业人才培养方案及教学模式，以提高智能网联汽车人才培养质量。

关键词：以赛促教 FSAC比赛 智能网联汽车 人才培养

Cultivating Innovative and Entrepreneurial Talents for Intelligent and Connected Cars with Unmanned F1 Racing Cars as a Platform

Bi Dong Lan Jianping Yang Yahui

Abstract：At present， there is a serious imbalance between the supply and demand of intelligent networked automobile talents in China， and the cultivation of compound and innovative talents is the research focus of applied undergraduate colleges. The article takes the Autonomous Driving Formula Competition （FSAC） for college students conducted by Hubei Automotive Industry Institute of Intelligent Science and Technology as an example to explore a new model of "intelligent and connected automobile innovation and entrepreneurial talents" training. The article analyzes the training objectives of the professional talents and the FSAC competition assessment knowledge and skill points， and explores the professional talent training plan and teaching mode through the path of promoting education by competition to improve the quality of intelligent networked automobile talent training.

Key words：promoting education by competition， FSAC competition， intelligent connected vehicles， talent cultivation

汽車产业正在向智能化、网联化与共享化方向发展，以智能网联汽车为载体，结合人工智能、物联网、大数据与5G通讯等前瞻技术，构建以自动驾驶、车联网、智慧物流与出行为主题的智慧交通生态服务系统正在形成。随着汽车 “三化”的发展，我国智能网联汽车人才供需关系存在严重失调，人才数量和质量存在问题，复合型、创新型技术人才非常匮乏。为此，高校应做好人才培养的前端工作，培养学生自主学习能力、创新能力、专业复合应用能力。如何开展智能网联汽车人才模式、提高人才培养质量是高等院校不断探索研究的热点。笔者对湖北汽车工业学院开设的新专业（智能科学与技术）通过“以赛促教”的路径展开探索研究，以中国汽车工程学会认定的FSAC大赛展开赛项内容分析，对智能网联汽车人才培养方案提出优化意见，深入改革教学内容、教学方法，着力培养面向智能网联汽车的创新创业人才。

1 智能网联汽车创新创业人才需求分析

智能网联汽车 （Intelligent and Connected Vehicle，ICV）是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与X（车、路、人、云等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现安全、高效、舒适、节能行驶，并最终实现替代人来操作的新一代汽车[1]。2015年国务院印发的《中国制造2025》标志着我国已启动智能网联汽车（ICV）国家战略发展规划[2]，以智能网联汽车为代表的新兴产业融合已展现出了良好的产业前景和发展趋势。

1.1 人才基数需求

根据中国汽车人才研究会2017年统计，我国智能网联汽车行业人才总量不足2万人，人才瓶颈已经成为行业发展的重要制约因素[3]。ICV行业对高层次复合型创新创业人才的需求更为全面和深入， “人工智能+汽车”复合型人才供不应求，是急需培养的高端行业人才。传统汽车主机厂（一汽、东风、吉利、长安等）、新兴造车势力（蔚来、小鹏、爱驰等）、互联网企业（百度、阿里等）以及汽车零部件企业（大陆、博世、航盛）等企业在智能网联汽车领域均有业务板块与产业布局，人才基数需求量大。另外，中国在汽车关键零部件上的研制尚需发展，如核心控制器（MCU等）、执行器（EPS等）、传感器（激光雷达、视觉传感器等）、控制芯片等方面人才需求数量奇缺，总量严重不足。

1.2 专业能力需求

从专业技术角度看，智能网联汽车（ICV） 集中运用了汽车工程、人工智能、计算机、微电子、自动控制、通信与平台等技术，是一个集环境感知、规划决策、控制执行、信息交互等于一体的高新技术综合体[4]。智能网联汽车专业技术跨领域、跨行业、跨学科的特征明显，传统单一学科人才难以满足工程实际需要，势必需要有多学科交叉融合的复合型创新创业人才提供智力和专业支持。

ICV对专业能力的需求除体现在智能算法、数据、ADAS技术、人工智能（图像等）、环境感知、导航与定位、网络与信息安全、通信技术、芯片、集成控制以及试验测试等专业基础知识方面，还需要从业者具备较强的自主学习能力和创新应用能力，在技术研发过程中具备创新意识和解决实际问题的能力。

1.3 区域经济发展需求

智能网联汽车产业链分布广泛，从上游的感知、决策、执行、通信等关键系统，到中游的智慧座舱、自动驾驶整体解决方案等系统集成，再到下游的出行、物流、数据增值等应用服务，其产业蓬勃发展，涉及行业广，设置就业岗位多，拉动区域经济发展作用突出。

从湖北来看，汽车产业是经济发展排名第一的支柱产业。而汽车产业的发展重心正在从传统汽车制造转向新一代信息与控制技术与汽车产品的深度融合，随着汽车智能化、网联化、共享化的快速发展，迫切需要有熟悉汽车行业的信息与控制领域的复合型创新创业人才。

2 FSAC比赛在ICV人才培养结构中的重要地位

智能网联汽车（ICV）人才需要的是跨学科交叉融合的复合型、应用型创新创业人才，而实践教学环节又是应用型本科院校人才培养过程中的重要组成部分。ICV对跨领域、跨行业、跨学科提出了具体需求，传统单一学科难以提供满足人才培养需求的实践平台，且ICV实践平台建设缺乏系统专业的指导意见，资源耗费巨大，学生通过参加大学生无人驾驶方程式汽车大赛（FSAC），在赛事规则手册的理论指导下，可以提升学生专业技能及动手能力，并使得交叉专业理论知识得到综合应用，推动了ICV人才培养模式的标准化、专业化。

FSAC是由中国汽车工程学会举办的行业专业赛项，该赛项由政校企研共同制定，高校、企业参与度较高，理论指导性强，专业性搞，校企共建专业指导委员会，形成完善的人才培养体系，进而成为高校ICV创新创业人才培养的重要培训基地和实践平台。

2.1 FSAC专业人才培养目标

中国大学生无人驾驶方程式大赛（FSAC）是一项由高等院校汽车相关专业在校本科生及以上学历学生组队参加的无人驾驶汽车设计与制造比赛。各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计和制造出一辆具备感知、识别、执行的无人驾驶赛车。并且需要该赛车具备有人驾驶的设定，需要在加速、制动、操控性等方面具备优异表现，能够成功完成全部或部分无人动态赛事环节的比赛。

FSAC作为中国汽车工程学会大学生系列赛事中最高水平的创新大赛，主要培养汽车、电子、自动控制、通信、自动化、光學等领域的高端跨界人才。赛事以相对低廉的成本，对无人驾驶技术所需的尖端人才进行技术测试和路径验证，使学生可以借助赛事的进行开展对商用无人驾驶技术的研发。

以F1方程式赛车为平台，旨在建设面向智能网联汽车前沿方向的跨学科交叉、专业融合的新工科人才培养体系，以培养工程实践能力强、创新能力强、具备国际化视野的高级汽车创新船业人才为办学目标[5]。

2.2 FSAC比赛赛事解读

FSAC大赛的基础车型为纯电动方程式赛车，在此基础上，完成车辆执行器的线控或者电控改装，并通过加装智能传感器设备和智能决策控制装置，完成车辆的有人和无人驾驶行为。无人方程式的赛车的设计、制造和测试等一系列工作需要在组委会颁布的当前赛季《大学生无人驾驶方程式大赛规则》范围内进行，赛季周期为一年，保证了赛车设计制造的规范性、安全性。大赛最终要完成静态赛项和动态赛项两部分内容，静态赛项包括赛车设计答辩和无人驾驶系统设计答辩，动态赛项包括赛车操控性测试（有人模式）以及无人模式下的直线加速、8字绕环、告诉循迹测试，各高校在两个赛项中展开竞技，根据所获总分进行赛事排名。FSAC比赛为高校智能网联汽车人才培养提供了系统成熟的实践平台，从理论指导、人才培养内容、职业能力、工程规范等方面提供了切实可行的途径。

（1）理论指导

《大学生无人驾驶方程式大赛规则》包含了赛车通用规范、赛车的设计和制造要求及限制、无人驾驶系统的规则要求及限制。规则要求涉及汽车的车身底盘、电动汽车的三电设计（电机、电池、电控）、整车电气和无人驾驶等技术领域，大赛规则为赛车的功能实现、行业设计规范、制造规范、测试规范提供系统成熟的理论指导，使学生了解和掌握ICV核心部分（人工智能+汽车）的设计制造全流程。

（2）ICV专业知识实践技能培训

无人驾驶方程式赛车的设计制造是一个系统化工程，跨学科、跨专业交叉融合，要求学生独立打造一辆完备的电动无人方程式赛车，过程中培养学生机械、车辆、控制、电气等方面的实践技能，同时要求学生具备一定的创新设计能力，以此培养学生完备的工程设计理念、方法和创造能力。

（3）ICV职业能力培养

赛车的设计制造是一个限期性的行为，要求学生具备良好的实践规划能力，在理论学习和实践环节通过制定严格的任务时间节点，合理规划时间，平衡其他事务与学习的关系[6]。在日常工作过程中，学生要学会分析和解决问题，对于具体的设计目标，要学会运用所学知识分析出具体设计内容和设计方法，并快速学习完成当前任务所需的实践技能。同时要注重团队协作能力与人际交往能力，通过多渠道建立人际关系，锻炼学生交流沟通能力，并提供接触社会渠道，促进对外交流能力。

3 FSAC比赛在人才培养过程中的探索实施

湖北汽车工业学院汽车工程师学院是一个新成立的新工科试点改革学院，开设有智能科学与技术（智能网联汽车）和计算机科学与技术（智能网联汽车- 中法双学位）和两个专业。其人才培养目标是面向汽车智能化、网联化产业人才需求，引入法国工程师精英教育模式，利用FSAC创新创业实践平台等实施工程实践教学模式，致力于培养智能科学与技术专业学科复合型、高级应用型工程技术人才。

3.1 依托FSAC平台构建人才培养新模式

在跨学科人才培养模式中，基于“信息→车辆←控制”学科交叉，以计算机学科为主轴，逐步融合软件工程、电子工程、通讯工程、控制工程以及车辆工程等多个学科专业知识点。以FSAC创新创业实践基地为依托，开展工程实践教育与培训，建立学生“智能网联”与“新能源汽车”人才培养体系，开设有计算机类、信息通信类、数学物理类、嵌入式类、通识类、人工智能类、车辆与控制类基础与专业课程，如下图1所示。

3.2 “以赛促教”，促进ICV专业教师人才队伍建设

组建FSAC指导教师团队，整合校间资源优势，根据教师不同的学科背景，利用各自技术资源优势，互补不足，共同参与到参赛学生的指导工作中。通过“以赛促教”的方式，教师可以完善自己在ICV领域的知识体系，针对无人车的设计制造工作，通过具体实践提高专业技能，结合赛事的系统化、专业化特征，有助于提升教师综合素质和工程素养，促使指导教师团队在职业素养和职业技能上的进步（如下图2所示），更好的应用到ICV人才培养过程中。

3.3 “以赛促学”，赛创融合

FSAC大赛主要面向国内各高校的硕士、博士生群体，而学院ICV人才培养目标主要是在读本科生，如何建立梯次学习团队，形成长效性机制，是首要解决的问题。由博士生担任指导教师，硕士生作为各功能模块负责人，本科生作为主要参与人，一是确保竞技团队能长期保持一定的数量和良好的梯队结构，形成开放、稳定的优秀学生团队，二是推动学生团队内部形成“以老带新、薪火相传”的协作学习、自主学习的良好氛围，形成ICV人才培养的长效机制。另外，以无人驾驶F1赛车为平台，可以开发出智能感知层、规划决策层、执行控制层不同技术层级的实践教学案例和教学环节，让ICV技术不仅仅存在于理论与教材，学生更能实际参与其中。以赛促学，部分学生参与到比赛竞技团队，基于F1赛车平台开发的教学案例与实践教学环节，可以将ICV人才培养过程惠及到专业所有学生，使学生不仅可以学习到ICV专业知识，更能培养学生的创新意识、职业素养与专业能力。

3.4 加强合作，贴合企业需求

应用型本科院校的教学改革与企业需求是紧密联系起来的，FSAC大赛为应用型本科院校及时掌握企业实际需求提供了一个很好的平台，我校东风HUAT车队由东风商用车赞助，并获得东风汽车技术中心、格陆博科技有限公司等企业的大力支持。在参赛中，积极与企业专家沟通交流，探讨校企合作的模式，了解企业对人才的衡量标准、企业工作岗位的要求。竞赛以后，将企业用人标准和岗位需求应用到实践教学中，对教学情境进行重新设计，让学生更贴近企业实际生产环节，提高学生适应企业工作岗位要求的能力。学院教师指导团队与合作企业共同制定专业的人才培养方案，确定课程设置和教学内容，基于学校政策，专任教师还可到合作企业下厂锻炼一年，参与企业课题，在企业实践过程中积极同行业专家学习交流，提升专业技术能力。

4 FSAC比赛在人才培养改革的效果

我校东风HUAT车队（无人驾驶项目组）于2018年2月正式成立，初期队员涵盖机械、电信、材料、车辆等多学科，随着2019年试点学院（汽车工程师学院）智能科学与技术本科专业以及交通运输专业硕士点的获批，学院更多的本硕学生参与其中，成为竞技团队中坚力量。车队于2018年11月在珠海首次参加中国大学生无人驾驶方程式大赛（第二届），湖北汽车工业学院携A13号赛车首次亮相，获得总成绩三等奖。

基于无人驾驶F1赛车平台，车队每届培养研究生约6名，培养主力本科队员20余名，参与学生普遍具有较强的动手能力和丰富的专业理论，还具备良好的心理素质、吃苦耐劳和团队协作精神，能够更快地适应企业工作岗位的要求。

通过FSAC比赛，指导教师团队的专业技能、业务水平得到大幅提高，交叉学科综合应用能力得到提升，一批高素质“双师型”教师被打造出来。教师将FSAC比赛技术开发经历、参赛经历转化成实践教学案例，使更多的学生实际参与到ICV人才培养方案中。目前专业指导教学有6名，他们在引领教学改革、促进校企合作等方面发挥了积极作用。

5 结语

实践证明，以无人F1赛车为平台，通过“以赛促教”的方式能够根据市场需求调整课程设置，优化教学资源，丰富教学内容;对专任教师综合素质、学生复合应用能力起到了关键作用，为应用型本科院校培养智能网联汽车创新创业人才提供了一条行之有效的途径。

教育部办公厅第二批新工科研究与实践项目：E-JX20201523，东风HUAT智能汽车产业学院发展探索与实践;

教育部办公厅第二批新工科研究与实践项目：E-JX20201524，汽車产业新工科人才培养实践创新平台建设;

湖北汽车工业学院校级教研项目：JY2020051，新工科背景下大学生以赛促学（FSAC）工程能力培养模式研究与实践。

参考文献：

[1]中国汽车工程学会.节能与新能源汽车技术路线图 [M].北京：机械工业出版社，2016.

[2]汽车工业蓝皮书.《2018年智能网联汽车发展报告》.

[3]中国汽车工程学会，国汽（北京）智能网联汽车研究院有限公司.中国智能网联汽车产业发展报告（2019）[M].北京：社会科学文献出版社，2019.

[4]李克强，戴一凡，李升波等.智能网联汽车（ICV）技术的发发展现状及趋势[J]. 汽车安全与节能学报，2017（1）：1-14.

[5]王思山，周晓，薛建云，杨亚会.新工科背景下的汽车嵌入式人才校企产学研合作模式探讨[J].汽车教育，2020（19）：40-42.

[6]朱恒伟，张琦等.新工科背景下的车辆工程专业人才培养模式的研究[J].汽车教育，2019（22）：208-210.