高職汽車智能技術(shù)專業(yè)課程體系構(gòu)建探索

陳紀(jì)欽，葉永玖，周旭華，廖書真，崔華安，康迂福

（河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東河源517000）

2017年4月，工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)展改革委和科技部發(fā)文——《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》，提出智能網(wǎng)聯(lián)汽車是實(shí)現(xiàn)建設(shè)汽車強(qiáng)國過程中搶占先機(jī)、趕超發(fā)展的突破口[1]。2017年12月，工業(yè)和信息化部發(fā)布了與國家標(biāo)準(zhǔn)委共同制定的《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》系列文件，為車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境構(gòu)建起到頂層設(shè)計(jì)和引領(lǐng)規(guī)范作用[2]。2018年12月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《車聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》，提出加快車聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）產(chǎn)業(yè)發(fā)展，大力培育新增長點(diǎn)、形成新動(dòng)能[3]。2020年2 月，國家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》，提出：實(shí)現(xiàn)有條件自動(dòng)駕駛的智能汽車達(dá)到規(guī)?；a(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)駕駛的智能汽車在特定環(huán)境下市場(chǎng)化應(yīng)用[4]。

因此，高職院校面向智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)設(shè)立的汽車智能技術(shù)專業(yè)（610107）具有響應(yīng)政策號(hào)召，服務(wù)行業(yè)快速發(fā)展的實(shí)際意義。根據(jù)中國職業(yè)教育學(xué)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全國設(shè)置備案了汽車智能技術(shù)專業(yè)的高等職業(yè)學(xué)校2018 年是24 家，2019年增加到62家，2020年則達(dá)到了115家[5]。

本校2015年新設(shè)汽車智能技術(shù)專業(yè)，并于次年9 月進(jìn)行首次招生。本文將通過行業(yè)需求分析確定人才培養(yǎng)目標(biāo)，然后圍繞人才培養(yǎng)目標(biāo)和職業(yè)教育教學(xué)規(guī)律詳細(xì)剖析專業(yè)課程體系，最后針對(duì)課程體系構(gòu)建過程中出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行分析并給出解決方案。

1 行業(yè)人才需求分析

《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（總體要求）》中，明確提出了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義：搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車與X（車、路、人、云等）智能信息交換、共享，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實(shí)現(xiàn)“安全、高效、舒適、節(jié)能”行駛，并最終可替代人來操作的新一代汽車[6]。

專業(yè)教師團(tuán)隊(duì)對(duì)珠三角地區(qū)智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)相關(guān)企業(yè)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，參考《智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試裝調(diào)職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（屬于第三批1+X試點(diǎn)證書標(biāo)準(zhǔn)），并結(jié)合舒望[7]、李敏[8-9]、馬錚[10]等學(xué)者的研究成果梳理了適合高職汽車智能技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生面向職業(yè)崗位，包括：智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的整車企業(yè)、零部件企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、服務(wù)機(jī)構(gòu)等單位，面向研發(fā)、設(shè)計(jì)輔助，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持，制造裝配及相關(guān)技術(shù)管理、質(zhì)量管理等專業(yè)崗位，從事檢測(cè)、試驗(yàn)、硬件裝配、系統(tǒng)調(diào)試、質(zhì)量控制及相關(guān)工藝文件設(shè)計(jì)、編寫等工作。

2 人才培養(yǎng)目標(biāo)的確定

在行業(yè)人才需求分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合高職院校學(xué)生的特點(diǎn)，制定了汽車智能技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)思想政治堅(jiān)定、德技并修，具有良好職業(yè)素養(yǎng)、心理素質(zhì)、人文素質(zhì)，掌握人工智能應(yīng)用、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)安裝調(diào)試、電子電路設(shè)計(jì)、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)等技術(shù)，具備適應(yīng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)發(fā)展能力，能獨(dú)立完成行業(yè)相關(guān)崗位工作任務(wù)的技術(shù)技能型人才。

3 專業(yè)課程體系的構(gòu)建

專業(yè)課程體系的構(gòu)建除了圍繞行業(yè)崗位需求和專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，還要考慮到高職教育教學(xué)規(guī)律。本校汽車智能技術(shù)專業(yè)課程主要包含了機(jī)械電子技術(shù)模塊、新能源汽車技術(shù)模塊以及智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)模塊。這些模塊均由若干門課程組成，這些課程根據(jù)教學(xué)規(guī)律安排了相應(yīng)的課時(shí)量和開設(shè)時(shí)間。

機(jī)械電子技術(shù)模塊主要由機(jī)械和電工電子基礎(chǔ)類課程組成，具體包含的課程與學(xué)時(shí)等信息如表1 所示。

表1 機(jī)械電子技術(shù)模塊課程相關(guān)信息

第一學(xué)期開設(shè)的計(jì)算機(jī)輔助制圖（Solidworks）課程主要為了彌補(bǔ)高職學(xué)生空間思維能力較弱的特點(diǎn)。讓學(xué)生通過一些簡(jiǎn)單的立體圖形繪制，為第二學(xué)期機(jī)械制圖課程的學(xué)習(xí)夯實(shí)基礎(chǔ)。為了適應(yīng)生產(chǎn)制造企業(yè)識(shí)圖繪圖的需求，第三學(xué)期開設(shè)計(jì)算機(jī)輔助制圖（AutoCAD）課程，讓學(xué)生在機(jī)械制圖課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)Auto-CAD軟件的操作使用。第四學(xué)期的機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程則是為了培養(yǎng)學(xué)生使用Solidworks 軟件更好地表達(dá)機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)意。

為了強(qiáng)化學(xué)生安全用電意識(shí)、熟悉常見電路結(jié)構(gòu)、掌握常見車載電子元件的工作原理與適用場(chǎng)景等知識(shí)與能力，特開設(shè)了汽車電工電子技術(shù)課程，包括車間電路設(shè)計(jì)與施工、經(jīng)典的模數(shù)電電路焊接與測(cè)試等內(nèi)容。車載電子電路設(shè)計(jì)與制作課程著重于讓學(xué)生使用Altium Designer軟件完成電子電路設(shè)計(jì)，并最終在所設(shè)計(jì)的電路板上完成電子元件的焊接與測(cè)試。后續(xù)的學(xué)期項(xiàng)目等課程還將進(jìn)一步強(qiáng)化訓(xùn)練電子電路相關(guān)技術(shù)。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車通常基于新能源汽車進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，新能源汽車技術(shù)模塊主要是讓學(xué)生掌握新能源汽車工作原理、功能測(cè)試及常見故障檢修，包含的課程信息如表2所示。

表2 新能源汽車技術(shù)模塊課程相關(guān)信息

新能源汽車電氣技術(shù)課程主要學(xué)習(xí)整車電路、CAN總線、交直流充電系統(tǒng)等模塊的分析與檢修；新能源汽車電池、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)檢修課程則包含了新能源汽車三大關(guān)鍵系統(tǒng)的學(xué)習(xí)；汽車線控底盤技術(shù)課程主要從動(dòng)力、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等角度介紹線控技術(shù)原理和實(shí)現(xiàn)的基本方法，通過學(xué)習(xí)該課程使得智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)與新能源汽車較好地結(jié)合起來。

智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)模塊主要由編程語言課、操作系統(tǒng)課以及實(shí)踐課程等組成，如表3所示。

表3 智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)模塊課程相關(guān)信息

Arduino編程語言基礎(chǔ)課程主要使用圖形化編程工具，通過一些簡(jiǎn)單的輸入輸出控制，培養(yǎng)邏輯思維能力；Arduino編程控制技術(shù)課程則通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)、超聲測(cè)距等模塊的編程控制實(shí)例讓學(xué)生在圖形化編程基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展文本編程能力。Python語言程序設(shè)計(jì)課程引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能時(shí)代最熱門且容易掌握的Python 編程語言；Python深度學(xué)習(xí)應(yīng)用課程通過一些人工智能實(shí)例讓學(xué)生進(jìn)一步掌握Python 編程語言的實(shí)際應(yīng)用。ROS （Robot Operating System，機(jī)器人操作系統(tǒng)），經(jīng)常被運(yùn)用于無人駕駛車輛的研發(fā)與測(cè)試，ROS 系統(tǒng)原理與應(yīng)用課程的學(xué)習(xí)幫助學(xué)生掌握ROS通信機(jī)制、激光雷達(dá)等常用功能包的調(diào)用等知識(shí)和技能。智能網(wǎng)聯(lián)汽車設(shè)備安裝調(diào)試通過智能網(wǎng)聯(lián)汽車常用信號(hào)采集傳感器安裝調(diào)試的項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生操作技能。汽車智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)集成項(xiàng)目管理則是系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生項(xiàng)目管理的知識(shí)和技能，讓學(xué)生更好適應(yīng)行業(yè)企業(yè)工程項(xiàng)目管理的需求。3個(gè)學(xué)期項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，不僅具有項(xiàng)目的連續(xù)性與難度的遞進(jìn)性，而且能較好激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情。

4 實(shí)施保障

汽車智能技術(shù)專業(yè)的課程體系與其他高職教育汽車技術(shù)類專業(yè)相比，加入了大量信息技術(shù)類課程，因此實(shí)施過程會(huì)遇到課程資源匱乏、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目針對(duì)性不強(qiáng)等問題。本校汽車智能技術(shù)專業(yè)主要圍繞以下幾個(gè)方面的工作來保障專業(yè)課程體系的順利實(shí)施。

4.1 加大課程教學(xué)資源的建設(shè)力度

汽車智能技術(shù)專業(yè)是一個(gè)新興專業(yè)，專業(yè)教學(xué)資源較為匱乏。為了豐富教學(xué)資源本校參與了汽車智能技術(shù)專業(yè)國家級(jí)教學(xué)資源庫申報(bào)，與申報(bào)同盟學(xué)校共同分享教學(xué)資源。同時(shí)，還組織了《單片機(jī)控制技術(shù)——基于Arduino平臺(tái)的項(xiàng)目式教程》《自動(dòng)駕駛技術(shù)及應(yīng)用——基于ROS 平臺(tái)的項(xiàng)目式教程》等教材的編寫，以讓課堂教學(xué)組織更高效。

4.2 精心設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

職業(yè)教育階段，實(shí)操訓(xùn)練是確保教學(xué)質(zhì)量非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，合理設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目能較為形象有趣地向?qū)W生展示原本深?yuàn)W枯澀的自動(dòng)駕駛原理。

除了課程配套實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，我校汽車智能技術(shù)專業(yè)開設(shè)了3 個(gè)學(xué)期項(xiàng)目作為相應(yīng)學(xué)期的綜合性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。這些學(xué)期項(xiàng)目均選用小車作為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目載體，學(xué)期項(xiàng)目1 與學(xué)期項(xiàng)目2 使用的小車底盤長寬約為300 mm*200 mm，車輪直徑約65 mm，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)總功率約25 W；學(xué)期項(xiàng)目3 使用的小車底盤約為900 mm*600 mm，車輪直徑約300 mm，驅(qū)動(dòng)電機(jī)總功率約400 W。學(xué)期項(xiàng)目1 小車使用Arduino UNO 作為中控單元，學(xué)期項(xiàng)目2 使用樹莓派3B+或4B+作為中控單元，學(xué)期項(xiàng)目3 的中控單元?jiǎng)t選用了基于英偉達(dá)Jetson TX2 設(shè)計(jì)的超算平臺(tái)。學(xué)生基于這些實(shí)訓(xùn)載體選用合適的環(huán)境傳感器可以完成電磁循跡、激光雷達(dá)SLAM、自動(dòng)駕駛巡邏等項(xiàng)目任務(wù)。這些實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目難度較為適中，要求適當(dāng)遞進(jìn)，好玩有趣，能實(shí)現(xiàn)較好的教學(xué)效果。

4.3 優(yōu)化師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)

汽車智能技術(shù)專業(yè)是一個(gè)跨越汽車、機(jī)械電子以及信息技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域的新專業(yè)。原有車輛工程學(xué)科為主的師資隊(duì)伍難以滿足專業(yè)教學(xué)需求，需要做好內(nèi)培外引工作。

專業(yè)優(yōu)先支持鼓勵(lì)部分原有專業(yè)教師通過參加中長期培訓(xùn)、去名校做訪問學(xué)者、自學(xué)等途徑實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識(shí)與技能的轉(zhuǎn)型升級(jí)。同時(shí)，也積極申請(qǐng)學(xué)校相關(guān)人才引進(jìn)政策，重點(diǎn)引進(jìn)在人工智能、自動(dòng)駕駛領(lǐng)域有學(xué)術(shù)造詣，最好能有相關(guān)行業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)的新教師充實(shí)原有師資隊(duì)伍。

5 結(jié)論

依托本文所述課程體系培養(yǎng)的學(xué)生具有較高的專業(yè)技術(shù)技能水平。2019 年12 月本校汽車智能技術(shù)專業(yè)學(xué)生參加人力資源和社會(huì)保障部主辦的新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)技能大賽——汽車智能化技術(shù)賽項(xiàng)，榮獲學(xué)生組第一名；專業(yè)學(xué)生主持申報(bào)的2020 年廣東大學(xué)生科技創(chuàng)新培育專項(xiàng)資金（“攀登計(jì)劃”專項(xiàng)資金）項(xiàng)目《基于ROS的智能網(wǎng)聯(lián)輪式移動(dòng)底盤設(shè)計(jì)》成功立項(xiàng)，并獲6 萬元項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持。此外學(xué)生憑借專業(yè)知識(shí)和技能參加挑戰(zhàn)杯、互聯(lián)網(wǎng)+等系列競(jìng)賽均取得了不錯(cuò)的成績。

與傳統(tǒng)的高職汽車類專業(yè)相比較，本校汽車智能技術(shù)專業(yè)緊跟智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，不再以維修作為就業(yè)面向的核心崗位，并在課程體系中新增了大量電子信息類技術(shù)的課程，結(jié)合適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)保障措施，實(shí)現(xiàn)了較好的培養(yǎng)效果。