车辆工程专业智能网联汽车技术教学改革研究

陈一哲　汤逸群　王辉　魏文婷　刘国承

摘  要：智能网联汽车技术发展和应用是我国科技创新支撑加快建设交通强国的重要内容，因此各大高校的汽车学院对相关领域的教学改革极为重视，力求培养出能够引领技术发展的创新型人才。然而，智能网联汽车技术是一门多学科交叉的新兴技术，其包含的内容复杂、多样，因此，老师如何教学、学生如何学习至关重要。该文通过对目前的教学模式进行改革，从以教材为主、老师讲授为主的教学模式中跳出来，采用线上线下混合教学、翻转课堂等教学模式，培养学生自主学习、独立思考的能力。此外，加强校企合作，让学生接触到企业中的先进技术和产品，开阔眼界、提高实训教学质量、培养学生的实践动手能力，从而提升学生在智能网联汽车技术方面的综合能力。

关键词：智能网联汽车；课程教学改革；车辆工程；教学模式；校企合作

中图分类号：G640 文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）26-0023-04

Abstract： The development and application of intelligent networked vehicle technology is an important part of China's scientific and technological innovation to support the acceleration of the construction of a transportation power， so the automotive colleges of major universities should attach importance to the teaching of relevant neighborhoods and cultivate innovative talents who can lead the trend of technology. However， due to the fact that intelligent networked vehicle technology is a multidisciplinary and cross-cutting technology， which contains more content and fewer teaching materials to refer to， how teachers prepare lessons and how students learn have become difficult problems. Through the reform of the current teaching mode， the teaching reform is implemented by jumping out of the teaching mode based on teaching materials and teachers， using online and offline mixed teaching， flipping classrooms and other teaching modes， in order to cultivate students' ability to learn independently and think independently. In addition， it strengthens school-enterprise cooperation， so that students can be exposed to advanced technologies and products in enterprises to broaden their horizons， improve the quality of practical training and teaching， and cultivate students' practical ability.

Keywords： intelligent connected cars; curriculum reform; vehicle engineering; teaching mode; school-enterprise cooperation

回首之前的三次工業革命，美国、英国、德国及日本都得到了这几次工业革命带来的红利，发展出了支柱行业和龙头企业，而中国始终在扮演着一个追赶者的角色。在数字化时代，中国的部分企业已经走到了世界的最前端，因此眼下的第四次工业革命是中国实现弯道超车的难得机会。智能汽车在这次工业革命中处在一个风口浪尖的位置。《智能汽车创新发展战略》中指出，到2025年，中国标准智能汽车的技术创新、产业生态、基础设施、法规标准、产品监督和网络安全体系将基本形成，能够实现有条件自动驾驶的智能网联汽车达到规模化生产，实现高度自动驾驶的智能网联汽车在特定环境下市场化应用[1]。智能网联汽车，可以提供更安全、更节能、更环保、更舒适的出行方式和综合解决方案，是城市智能交通系统的重要环节，是构建绿色汽车社会的核心要素，其意义不仅在于汽车产品与技术的升级，而且有可能带来汽车及相关产业全业态和价值链体系的重塑。目前，我国企业已经布局智能网联汽车各个产业链环节中的大部分生产环节，从而引领中国智能网联汽车产业实现由大变强。根据iResearch统计数据，2016—2020年我国智能网联汽车产业规模呈现连续上涨趋势，2020年产业规模增长到了2 556亿元，同比增长54.3%（图1）。而各大高校在对汽车学院学生的培养方式和质量，会很大程度影响到未来中国智能汽车的进展。各大高校应该与时俱进，跟随时代潮流，将教研重心转移到新能源汽车和智能驾驶上来，培养出能引领汽车发展潮流的创新型人才。

高等院校作为人才的摇篮，要走在时代的前列，与企业相合作，为国家输送具备新时代核心竞争力的人才。目前我国在智能驾驶领域的人才空缺很大，这很大程度上是因为各大高校中，车辆工程专业设置的相关课程无法与科技的发展接轨，学生无法在校期间掌握足够的知识去面对智能网联汽车技术中存在的问题。面对人才短缺的情况，一方面要引进人才，加大国际领军人才与骨干人才引进力度；另一方面则是人才培养，加快复合型专家和科技带头人的培养[2]。因此，要结合智能网联汽车技术的特点以及课程教学中所遇到的问题，提出对课程教学进行改革，将现代教育理念与教学模式融会贯通，加强学生的主观能动性，提高学习效率，获得良好的教学效果。

一  智能驾驶课程中存在的问题

（一）  课程内容多，涉及学科范围广

随着国家和企业对智能车辆方面的重视，智能网联汽车的发展飞速，顺应着汽车的新四化的要求，智能网联汽车成为了一个多学科交叉的技术，其内容繁多且包含的基础学科也较为复杂。随着时代的发展，其要求也只会越来越高，但高校中的课程更新无法跟上该领域的发展速度。目前，车辆工程的教学大多是以较为传统的机械基础学科为主，智能网联汽车需要掌握环境感知技术、无线通信技术、智能互联技术、车载网络技术、先进驾驶辅助技术、信息融合技术、信息安全与隐私保护技术以及高精度地图与定位技术等[3]（图2）。大多数院校对智能网联汽车开设的学时安排都不多，学生在有限的学时内，没办法对相关的知识面面俱到。繁多的学习内容，紧迫的课时要求，导致每堂课要求的学习内容过多，学生的课程压力变大，进而导致学生对该课程有所抗拒。

（二）  智能网联汽车自身发展不够成熟，学生难以理解

智能网联汽车属于前端的科技，虽然智能网联汽车技术在国家近年来发布的众多政策的驱动下正在逐步兴起，但距离落地到大街小巷尚需时日。尤其智能驾驶能力还只处于一个发展阶段，现代汽车的智能化水平最多达到了L3水平，要研制出更高智能化水平的汽车还任重道远。智能汽车发展速度之快，让其相关理论也日新月异，无法给出系统性的总结，国内外对这一技术的理解也存在差异，增加了老师备课的难度。同时，由于智能网联汽车的普及程度有限，与传统汽车不同，学生在日常生活中无法接触到智能程度较高的汽车，使学生对智能网联汽车的基本认识不足，增加了学生对课程中关键问题理解难度，课上的内容，無法在日常生活中得到体现，甚至影响了部分学生的学习积极性。

（三）  校企合作不够深入，实训教学没有达到效果

学校和企业应该是一种合作的关系，共同培养出更符合现代社会需求的创新型人才。车辆工程专业实践教学主要分为实验课程、集中实践课程、实习和实践项目等，而学校往往更加注重理论上的学习，忽视了培养学生的实践能力[4]。很多与企业合作的实习也只是提供了相应实训的场地和设备，企业方面并没有真正地参与到整个教学过程中。实训的空间、设备以及时间都有限，导致实训内容还是停留在基础层面，不能和当前的先进技术接轨。例如，企业中所遇到的难题基本上是在智能控制方面，而汽车专业安排的实训课程，主要还是传统的工艺，通过实训所掌握的知识并没有达到社会企业对高等院校输出多学科复合型人才的期望。另外，实训的教学模式依旧是以指导老师的讲授为主导，学生还是处于一个被动的状态，而缺乏自主学习与实践的能力，有些指导老师也忽略了对学生学习兴趣的培养，导致学生在实训过程中缺乏兴趣，进一步导致了实训教学的质量和效果不佳。

（四）  授课模式以及考核方式单一

中共中央、国务院印发的《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》中明确提出，探索并推行创新型教育方式方法，突出培养学生的科学精神、创造性思维和创新能力[5]。课程教学的总体目标是全面、系统地掌握智能网联汽车技术的基本理论，了解当前相关学科方向的典型应用和研究前沿，具有利用汽车理论、汽车电子、智能交互等知识解决科学技术问题的能力，为创新创造工作打下坚实的理论和技术基础。受到传统教学模式的影响，有些院校过分强调老师对学生单方面的知识灌输，而忽略了学生的整体发展，这一点有违以学生为主体的教学理念。虽然现在大部分相关课程都应用了多媒体设备进行教学，但只是将教材换成了PPT而已，并没有进行本质上的改变，没有利用网络上的信息资源来充实课堂，无法为智能驾驶技术这种抽象的课程创造出生动的教学环境。

二  智能驾驶课程改革的具体措施

（一）  介绍重点学习方向，改进课程安排

智能网联技术的学习是一个相当漫长的过程，仅仅依靠在学校课堂中的学习是无法掌握完全的。因此在课堂上时，教师应该将智能网联的技术做一个基本的介绍，让学生了解相关技术的研究方向，并给出各个技术分支的学习路线，让学生可以从中找到自己感兴趣的研究方向重点学习。此外还应改进课程安排，以武汉理工智能网联技术课程为例，当前课程安排是每周上一次课，一次课上一下午，一个学期只上五周的课程。一下午的课程无论是对老师还是学生都是挑战，课堂的质量无法保证，一次课程的内容太多，学生也无法消化。应该减少每周的授课时间，增加授课周次，减少每次课程的内容，保证学生可以在一周时间内理解本周的教学内容，并且预习下一周的教学内容。

（二）  引用实际案例，探讨实际问题

当代传统教学中主要采用教材教学为主，而智能网联技术的知识点较多且较为复杂，因此可以在授课过程中脱离教材，大量引用国内外行业领头企业的实际案例进行讲解，比如特斯拉、小鹏汽车等企业的发展情况，同时适当地播放智能汽车的相关视频提高学生的兴趣。另外在课堂上，老师要积极和同学进去讨论，提高学生的参与度，通过讨论了解相关课程的难点，并加以重点关注，主动对学生困惑的问题进行讲解。

（三）  加强校企合作，提高实训质量

加强学校和企业的合作，将企业上的先进技术代入校园，再将校园的高水平人才输送到企业，形成良性循环。在实训的教学过程中将教学内容和企业的需求相结合，让学生体验到智能网联汽车相关的产品，同时也将企业遇到的问题带到校园中，让学生团队动用自己所学的知识去尝试解决。鼓励学生组成实训研究小组，通过各个学生之间的兴趣讨论和掌握的知识，在指导老师的指点下，完成一个智能网联汽车相关产品的设计，并以此为基础进行一个竞赛活动，这样可以让学生在比赛的过程中学习到新的思路和方法，最重要的是可以培养学生的动手实践能力，也在一定程度上提高了学生的学习热情，为学生进入社会后的工作方向形成认识。在校园内提供实训教室，注意管理规范，让学生在实训教室能够得到一定的动手能力，将课堂上学到的理论知识得到验证的同时，将教学与科研相结合，让学生初次感受到了科研与课本的异同[6]。在实训教学以外还可以组织学生，到行业内的领头企业中进行参观，开阔学生的视野，为培养出契合社会发展需要的人才打好基础。

（四）  改进教学模式，提高学习主动性

在如今多媒体、互联网应用成熟的背景下，采用线上线下混合教学的模式，以线上教学为主、线下教学为辅，利用好线上平台能提供的资源，在线上时为学生提供理论学习和实践创新条件，例如分享相应的科技论文对理论进行学习，进行仿真实验示范再让学生练习加强实践操纵能力，提高学习效率，在同样的学习时间里做到课前预习、课中学习、课后复习的效果；在线下时学生可以将线上遇到的问题带入课堂和老师同学共同讨论，提高学生学习的主动性、积极性。在课堂结束时抛出问题，让学生课后进行资料的查阅，在下一次线下课时，可由学生进行讲解，老师进行提问。以选做大作业的模式作为期末考核，如武汉理工大学汽车理论课的期末考核方式（图3）[7]。这种翻转教学的模式，提高了学生的学习主动性，培养了学生查阅资料和独立思考的能力。

三  结束语

车辆工程是融合机械、能源、材料、人工智能、大数据、信息、控制和计算机等多學科领域知识。如今，新工科背景下，互联网、大数据、5G、无人驾驶和人工智能等现代信息技术高速发展给车辆专业教学带来了全新的挑战和机遇[8]。现如今，智能网联汽车处于一个飞速发展的时代，因此国内的教学要紧跟时代，对传统的教学模式进行改革。本文指出了目前各大高校在智能网联汽车技术教学上存在的问题，主要针对教学内容和课时不匹配，课程内容更新速度与前沿科技发展速度不匹配，校企合作浅表化，授课模式落后等问题进行阐述。并提出了以学生为主体，通过对教学模式、教学内容进行优化，加强学生自主学习能力，让学生走进企业，让学生把课堂上学习的理论和目前企业遇到的技术问题关联起来，在实践中理解课程。使学生更愉悦地学习，进而培养学生分析问题、解决问题、获取新知的能力。

参考文献：

[1] 张国凌.基于智能网联汽车实验教学设备的研究[J].时代汽车，2021（23）：40-43.

[2] 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.

[3] 陈林，柯尚伟.智能网联汽车专业教学的改革研究与探索[J].内燃机与配件，2020（2）：264-265.

[4] 赵广宣，庞笑笑，徐文博，等.新工科背景下应用型高校车辆工程专业实践教学探索[J].时代汽车，2022（8）：30-32.

[5] 王介生，魏东，欧阳鑫玉.基于翻转课堂的组合优化研究生课程教学模式的改革与实践[J].教育现代化，2019，6（59）：36-38.

[6] 陈宇峰，翁贤锋，张涛，等.面向汽车智能网联的研究生高级计算机网络课程建设研究[J].通讯世界，2019，26（12）：314-315.

[7] 刘珣，汪怡平，余晨光，等.疫情及后疫情期间汽车理论课程在线考核方式探索[J].高教学刊，2022，8（1）：9-13，18.

[8] 汪怡平，朱大虎，刘珣，等.车辆工程专业课程体系开展课程思政案例建设的探讨[J].教育教学论坛，2021（46）：153-156.

基金项目：国家自然科学基金“纤维-铝合金层板复杂深腔构件应力增塑成形与界面增强机制研究”（52175360）；中国科学技术协会“青年人才托举工程”（2021QNRC001）；武汉理工大学本科“课程思政”示范项目（2021—2022学年第一学期）（82，97）；武汉理工大学 2022—2023学年研究生“课程思政”示范课程项目（16）；2021年武汉理工大学研究生课程资源库建设项目（05）

第一作者简介：陈一哲（1990-），男，汉族，山东泰安人，工学博士，副教授，博士研究生导师。研究方向为汽车轻量化技术。

*通信作者：王辉（1984-），男，汉族，湖北武汉人，工学博士，副教授，博士研究生导师。研究方向为汽车轻量化技术。