高職院校汽車智能與網(wǎng)聯(lián)課程改革研究

張賀鯤 崔傳真

摘要： 隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，越來越多的高職院校都在探索如何培養(yǎng)懂汽車智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的技能人才，而人才培養(yǎng)的關(guān)鍵是課堂教學(xué)。本文在分析當(dāng)前汽車智能與網(wǎng)聯(lián)課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出一些教學(xué)改革措施，嘗試打破傳統(tǒng)的學(xué)科式知識(shí)體系，將教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化，將教學(xué)過程理實(shí)一體化，突出“做中學(xué)”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.

關(guān)鍵詞： 智能網(wǎng)聯(lián);項(xiàng)目化;理實(shí)一體化;做中學(xué)

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

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2022）04-0239-03

1 ?汽車智能網(wǎng)聯(lián)課程建設(shè)背景

隨著駕駛安全、資源環(huán)境問題的日益凸顯，汽車電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和共享化發(fā)展加速，智能網(wǎng)聯(lián)汽車已經(jīng)成為未來汽車發(fā)展的必然方向。2018年，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》（征求意見稿），將智能汽車作為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展新方向，并將人才培養(yǎng)作為重點(diǎn)部署工作。同年，交通運(yùn)輸部與工信部、公安部聯(lián)合出臺(tái)了《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測(cè)試管理規(guī)范（試行）》，指導(dǎo)地方有序開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車的道路測(cè)試工作。2020年11月，在世界智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會(huì)上，我國(guó)發(fā)布的《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖2.0》對(duì)我國(guó)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展提出了三個(gè)階段的規(guī)劃：2020-2025年為發(fā)展期，提出到2025年L2和L3級(jí)新車銷量占比將達(dá)到50%;2026-2030年為推廣期，我國(guó)HA級(jí)自動(dòng)駕駛（高速公路高度自動(dòng)駕駛）實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用;2031-2035年為成熟期，2035年以后FA級(jí)自動(dòng)駕駛（完全自動(dòng)駕駛）乘用車開始應(yīng)用。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展是中國(guó)汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要機(jī)遇，如何緊跟行業(yè)動(dòng)態(tài)，是企業(yè)和學(xué)校面臨的共性問題[1]。學(xué)校應(yīng)圍繞智能網(wǎng)聯(lián)汽車，明確產(chǎn)業(yè)人才需求，加強(qiáng)復(fù)合型人才的培養(yǎng)力度，推動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車后市場(chǎng)技能型和服務(wù)型人才的有效供給。

2 ?智能網(wǎng)聯(lián)汽車人才現(xiàn)狀及崗位需求分析

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，我國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車人才缺乏已成為制約我國(guó)汽車智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵因素。《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》（征求意見稿）提到，深化產(chǎn)教融合，鼓勵(lì)企業(yè)與高等院校合作開發(fā)相關(guān)專業(yè)，協(xié)同培養(yǎng)具有創(chuàng)造性的中青年科技人才、管理人才和高級(jí)技工。當(dāng)前很多院校所傳授的專業(yè)知識(shí)與產(chǎn)業(yè)實(shí)際需求存在一定的差距，現(xiàn)有人才數(shù)量與實(shí)際崗位需求數(shù)量相比嚴(yán)重不足，智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展需要的是復(fù)合型人才。根據(jù)調(diào)研，列舉了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的相關(guān)崗位需求[2]，如表1所示。

3 ?智能網(wǎng)聯(lián)汽車課程改革

3.1 教學(xué)現(xiàn)狀

以本校汽車智能與網(wǎng)聯(lián)課程教學(xué)為例，由于汽車智能與網(wǎng)聯(lián)涉及環(huán)境感知技術(shù)、底盤控制技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，知識(shí)體系龐大，現(xiàn)有教材多集中在理論講授，可參考的成熟的項(xiàng)目化教材較少，大多沿用傳統(tǒng)學(xué)科式的知識(shí)體系，即從各類環(huán)境感知傳感器到汽車駕駛輔助系統(tǒng)的模式。雖然開設(shè)汽車智能與網(wǎng)聯(lián)這門課程與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相適應(yīng)，但理論為主的課堂教學(xué)無法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，缺少實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生參與度不夠，并沒有體現(xiàn)“做中學(xué)”的項(xiàng)目化教學(xué)思想，因此需要就這種現(xiàn)狀進(jìn)行改進(jìn)。

3.2 實(shí)訓(xùn)室建設(shè)

為更好地服務(wù)于汽車智能技術(shù)專業(yè)發(fā)展，通過對(duì)同類院校和智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)聯(lián)企業(yè)的調(diào)研，對(duì)原有汽車電器實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行改造升級(jí)，配備圖1所示的汽車智能與網(wǎng)聯(lián)實(shí)訓(xùn)設(shè)備。

通過上述實(shí)訓(xùn)設(shè)備能夠進(jìn)行智能網(wǎng)聯(lián)汽車的拆、裝、調(diào)、測(cè)，支持汽車智能與網(wǎng)聯(lián)、汽車線控技術(shù)等課程的理實(shí)一體化教學(xué)，并滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車檢測(cè)與運(yùn)維1+X考試實(shí)踐技能訓(xùn)練和大學(xué)生科技創(chuàng)新的需要。

3.3 教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化，教學(xué)過程理實(shí)一體化

3.3.1 教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化框架圖

根據(jù)所屬專業(yè)人才培養(yǎng)方案、課程標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合1+X智能網(wǎng)聯(lián)汽車檢測(cè)與運(yùn)維技能等級(jí)要求，由校企混編教學(xué)團(tuán)隊(duì)研討，確定了圖2所示的項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容，著重培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范檢測(cè)與運(yùn)維汽車智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)的能力和職業(yè)素養(yǎng)。

課程從整車駕駛輔助系統(tǒng)為切入點(diǎn)，打破以知識(shí)傳授為主要特征的傳統(tǒng)學(xué)科課程模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀蝿?wù)為中心，組織課程內(nèi)容和課程教學(xué)，將知識(shí)點(diǎn)融入到具體的任務(wù)中，讓學(xué)生在完成具體任務(wù)的過程中來構(gòu)建相關(guān)理論知識(shí)，并發(fā)展職業(yè)能力，過程中融入課程思政、工匠精神、勞動(dòng)教育等。

3.3.2 教學(xué)案例

以上述項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容的項(xiàng)目二為例，圍繞泊車輔助系統(tǒng)的裝調(diào)與檢修開展教學(xué)，由于泊車輔助系統(tǒng)的核心傳感器是超聲波雷達(dá)，因此學(xué)生在學(xué)完本項(xiàng)目后應(yīng)具備超聲波雷達(dá)的理論知識(shí)和應(yīng)用技能，即在知識(shí)目標(biāo)層面，要求理解超聲波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和測(cè)距原理;在技能目標(biāo)層面，要求掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車泊車輔助系統(tǒng)裝調(diào)與檢修技能。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，對(duì)于超聲波雷達(dá)的講授，以理論講解為主，忽略了“做中學(xué)”的思想，因此本文以泊車輔助系統(tǒng)為載體，構(gòu)建不同的實(shí)操任務(wù)，將超聲波雷達(dá)結(jié)構(gòu)和測(cè)距原理、泊車輔助系統(tǒng)雷達(dá)裝調(diào)技能、泊車輔助系統(tǒng)攝像頭裝調(diào)技能、智能網(wǎng)聯(lián)汽車泊車輔助系統(tǒng)電路圖識(shí)讀技能等知識(shí)目標(biāo)和技能目標(biāo)貫穿其中。

①案例一。

以簡(jiǎn)易超聲波雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)制作為例闡述教學(xué)實(shí)施過程。智能網(wǎng)聯(lián)汽車與傳統(tǒng)汽車類似，在故障檢修層面都是基于數(shù)據(jù)流和線束檢查，一旦明確是傳感器或者控制器故障后，進(jìn)行更換，學(xué)生還是不能理解智能化的本質(zhì)，因此在教學(xué)過程中適當(dāng)融入了程序編寫與調(diào)試的任務(wù)，突破以汽車故障檢修為主的模式，有利于讓學(xué)生對(duì)智能化的本質(zhì)有更加深刻的理解，也促進(jìn)大學(xué)生科技創(chuàng)新。

在課前、課中、課后教學(xué)過程中，構(gòu)建“1驅(qū)6環(huán)”教學(xué)情境?！?驅(qū)”即任務(wù)驅(qū)動(dòng)，“6環(huán)”即學(xué)新知、下任務(wù)、定計(jì)劃、調(diào)代碼、評(píng)結(jié)果、拓視野。

1）學(xué)新知。本節(jié)課程的主要任務(wù)是完成基于Arduino的HC-SR04超聲波雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)的制作，課前首先要讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何將示例程序燒寫到Arduino開發(fā)板中。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)資料，布置課前學(xué)習(xí)任務(wù)：熟悉Arduino開發(fā)板使用方法。

2）下任務(wù)。課上布置課堂任務(wù)：制作超聲波雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)。并給出具體功能需求：a）實(shí)現(xiàn)4m內(nèi)測(cè)距，周期10ms;b）在上位機(jī)中實(shí)時(shí)顯示距離。

3）定計(jì)劃。定計(jì)劃主要體現(xiàn)在軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)非軟件專業(yè)的高職學(xué)生而言有一定難度，將整個(gè)任務(wù)分解為圖3所示的子任務(wù)：

如圖4所示，教師采用類比法啟發(fā)學(xué)生，引入LED控制示例程序，將整個(gè)代碼分解為不同的功能模塊。通過學(xué)生分組討論，粗略完成程序架構(gòu)設(shè)計(jì)。例如，在LED控制代碼中包括初始化設(shè)置，采樣周期設(shè)置以及核心功能等模塊，通過類比，在超聲波雷達(dá)測(cè)距程序中也包含相同的模塊，其中核心功能（獲取雷達(dá)數(shù)據(jù)和發(fā)送雷達(dá)數(shù)據(jù)）是重點(diǎn)和難點(diǎn)。

為解決重點(diǎn)和難點(diǎn)，體現(xiàn)“做中學(xué)”的思想，教師引出知識(shí)點(diǎn)：HC-SR04超聲波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和測(cè)距原理。在知識(shí)點(diǎn)講授過程中使用教學(xué)平臺(tái)發(fā)布課堂問題：如何測(cè)量障礙物到超聲波雷達(dá)的距離？將學(xué)生回答情況納入學(xué)生評(píng)價(jià)體系中。通過學(xué)生的分組討論進(jìn)一步細(xì)化軟件架構(gòu)。

4）調(diào)代碼。通過上述環(huán)節(jié)，學(xué)生完成代碼架構(gòu)設(shè)計(jì)，安排學(xué)生開始寫代碼，調(diào)試代碼，為學(xué)生提供所需的Arduino函數(shù)庫(kù)，學(xué)生根據(jù)需要選擇相應(yīng)的函數(shù)。

5）評(píng)結(jié)果。學(xué)生完成代碼編寫后，燒錄到開發(fā)板中，檢查是否滿足功能。并安排學(xué)生分組展示成果，為每組的作品進(jìn)行打分。

6）拓視野。由于簡(jiǎn)易超聲波雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)沒有經(jīng)過濾波處理，演示過程中，在上位機(jī)界面中會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，因此布置課后拓展任務(wù)，通過查找資料，選擇簡(jiǎn)單的濾波方法消除這種現(xiàn)象。

②案例二。

完成上述任務(wù)后，學(xué)生理解了超聲波雷達(dá)信號(hào)的采集過程，通過制作實(shí)物，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。那么超聲波雷達(dá)在實(shí)車上又是如何發(fā)揮作用的，因此以實(shí)車為載體設(shè)計(jì)了倒車輔助系統(tǒng)裝調(diào)任務(wù)，接下來闡述其教學(xué)實(shí)施過程。

在課前、課中、課后教學(xué)過程中，構(gòu)建“1驅(qū)6環(huán)”教學(xué)情境?！?驅(qū)”即任務(wù)驅(qū)動(dòng)，“6環(huán)”即學(xué)新知、下任務(wù)、定計(jì)劃、找問題、評(píng)結(jié)果、拓視野。

1）學(xué)新知。本節(jié)課程的主要任務(wù)是安裝倒車輔助系

統(tǒng)，需要學(xué)生具備基本的桑塔納汽車電路圖閱讀能力。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)線上發(fā)布學(xué)習(xí)資料，布置課前學(xué)習(xí)任務(wù)：學(xué)會(huì)識(shí)讀桑塔納倒車燈電路圖和認(rèn)識(shí)倒車輔助系統(tǒng)。

2）下任務(wù)。課上布置任務(wù)：給一輛桑塔納3000加裝倒車輔助系統(tǒng)。功能需求：倒車時(shí)，倒車?yán)走_(dá)和倒車攝像頭開始工作，中控顯示屏出現(xiàn)倒車影像。

3）定計(jì)劃。學(xué)生分組安裝傳感器、控制器和執(zhí)行器。難點(diǎn)在于如何連接線束才能實(shí)現(xiàn)在倒車時(shí)，倒車?yán)走_(dá)和倒車影像開始工作，因此學(xué)生需要繪制線束連接示意圖。

為解決難點(diǎn)，教師引入例子：倒車燈是如何工作的？啟發(fā)學(xué)生能否借鑒倒車燈的工作原理解決上述難點(diǎn)，安排學(xué)生分組討論。倒車燈只有在倒車時(shí)才會(huì)點(diǎn)亮，通過類比，可以借助倒車燈電路給雷達(dá)控制器供電，給倒車攝像頭供電，給顯示屏提供倒車信號(hào)。

4）找問題、做任務(wù)。學(xué)生分組完成線束連接示意圖繪制后，分組匯報(bào)，教師根據(jù)繪制情況打分并點(diǎn)評(píng)總結(jié)注意事項(xiàng)。每組完善線束連接方案后，進(jìn)行導(dǎo)線的加工與連接。

5）評(píng)結(jié)果。教師根據(jù)倒車輔助系統(tǒng)功能是否正常、導(dǎo)線的處理與加工是否規(guī)范對(duì)每組進(jìn)行評(píng)分。

6）拓視野。本次任務(wù)采用的方法是將超聲波雷達(dá)控制器、倒車攝像頭與倒車燈并聯(lián)，這樣做會(huì)增加倒車燈電路中的電流，布置課后拓展作業(yè)，查閱資料，分析這樣做是否會(huì)有安全隱患。

4 ?總結(jié)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是未來汽車發(fā)展的必然方向，培養(yǎng)適應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新技能人才是關(guān)鍵。而人才的培養(yǎng)最終落實(shí)在課堂教學(xué)中，在汽車智能與網(wǎng)聯(lián)課程教學(xué)實(shí)施過程中，需要真正打破傳統(tǒng)的學(xué)科式的知識(shí)體系，以學(xué)生為主體，增強(qiáng)學(xué)生的參與感，突出“做中學(xué)”。同時(shí)還要突破傳統(tǒng)高職汽車專業(yè)以故障檢修為主的教學(xué)模式，適當(dāng)融入編程和算法等要素，擴(kuò)展學(xué)生的視野，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

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