車輛工程專業(yè)智能汽車控制技術(shù)方向教改探索

聶枝根，陳 崢，王萬瓊

（昆明理工大學 交通工程學院，云南 昆明 650500）

當前，汽車行業(yè)已經(jīng)成為我國實體經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車是人們生活中不可或缺的交通工具。先進的人工智能和車輛控制技術(shù)承擔越來越多駕駛員的負擔和壓力，智能駕駛將是未來解決交通問題和車輛事故最佳的途徑。隨著智能駕駛汽車革命的到來，5G 技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展為我國智能駕駛科技快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在這樣的大背景下，智能汽車行業(yè)迎來了巨大的發(fā)展機遇，各高校車輛工程專業(yè)智能汽車控制技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索不容松懈[1]。

一、車輛工程專業(yè)智能汽車控制方向探索的背景

（一）智能汽車控制技術(shù)行業(yè)發(fā)展背景

隨著經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展，汽車行業(yè)在十九屆五中全會精神的推動下，迎來了前所未有的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。根據(jù)國家戰(zhàn)略規(guī)劃要加快建設(shè)汽車強國，到2035年，我國汽車質(zhì)量品牌具備較強的國際競爭力，高度自動駕駛汽車要實現(xiàn)規(guī)模化應用?！吨腥A人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠景目標綱要》，要加強智能汽車、自動駕駛、車路協(xié)同這三方面的研發(fā)，形成自主可控的產(chǎn)業(yè)鏈。在這樣的國家戰(zhàn)略背景下，以智能制造、云計算、人工智能、機器人等新型工科專業(yè)，將在傳統(tǒng)的工科專業(yè)上進行升級改造。作為汽車行業(yè)人才培養(yǎng)的高校車輛工程專業(yè)，也要在培養(yǎng)未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要的復合型新工科人才方面趕上時代的步伐；在智能汽車控制方向的人才培養(yǎng)中進行教學改革和升級，為培養(yǎng)實踐能力、創(chuàng)新能力、具備國際競爭力的高素質(zhì)汽車行業(yè)復合型人才努力探索出新的教學模式，改善目前人才遠遠滿足不了產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求、無法適應智能汽車工業(yè)對人才的需求困局。

（二）智能汽車控制技術(shù)專業(yè)方向發(fā)展背景

智能駕駛作為汽車產(chǎn)業(yè)的一項革新技術(shù)，目前還處于發(fā)展初期，被公認的四大核心技術(shù)分別為：環(huán)境感知、高精定位、路徑規(guī)劃和執(zhí)行控制。技術(shù)的發(fā)展要與市場的需求緊密相連，技術(shù)的發(fā)展推動市場需求，市場需求返過來推動技術(shù)的進一步發(fā)展和完善。隨著應用工程科技的不斷進步，自動駕駛的發(fā)展趨勢已成為必然，自動駕駛的價值依賴于過硬的技術(shù)支撐，需要硬件技術(shù)不斷以及軟件技術(shù)快速升級完善。

地方高校車輛工程專業(yè)智能汽車控制技術(shù)方向?qū)W生的培養(yǎng)并不被學生看好，主要原因有以下幾方面：第一，車輛工程對智能汽車控制技術(shù)方向投入的教學資源較少，教學體系和教學內(nèi)容還是以傳統(tǒng)汽車工業(yè)為主，較少涉及智能汽車控制領(lǐng)域，學生對智能汽車前沿科技知識掌握較少，不能較好啟發(fā)學生學習積極性；第二，智能汽車控制技術(shù)方向涉及多門學科知識，并且是新學科，可選擇的課程教材較少，授課教師的科研水平會影響學生對智能汽車的認識，如果授課教師學術(shù)水平與教授智能汽車控制技術(shù)方向課程的要求不匹配，會使學生對智能汽車控制技術(shù)這個方向的前景了解不清楚，產(chǎn)生畏難情緒；第三，學生在課堂上學到的知識沒有進行良好的實際實踐融合，學生畢業(yè)面臨就業(yè)的時候，發(fā)現(xiàn)自己在學校所學的專業(yè)知識與用人單位的要求相差甚遠，甚至與汽車行業(yè)發(fā)展速度嚴重脫鉤，不能夠得到汽車企業(yè)和其他用人單位的青睞等?；谝陨先c原因，要補充智能汽車控制技術(shù)方向人才隊伍培養(yǎng)的短板，對車輛工程專業(yè)智能汽車控制技術(shù)方向的教學體系進行改革和探索勢在必行。

二、智能汽車控制技術(shù)方向探索的價值

高校車輛工程專業(yè)是我國汽車人才培養(yǎng)的主要陣地，車輛工程專業(yè)對學生的培養(yǎng)質(zhì)量直接關(guān)系著我國汽車行業(yè)發(fā)展的興衰。脫離了汽車行業(yè)發(fā)展動態(tài)的車輛工程智能汽車控制方向的教學會存在各種弊端[2]。智能駕駛的價值依賴于過硬的技術(shù)支撐，這就需要培養(yǎng)出實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備過硬技術(shù)的卓越汽車專業(yè)人才。

首先，在當前就業(yè)競爭激烈的大環(huán)境下，車輛工程專業(yè)智能汽車控制方向課程體系和教學內(nèi)容要隨著外部環(huán)境和社會經(jīng)濟發(fā)展需求不斷改革調(diào)整，以達到培養(yǎng)復合型人才的目標，讓畢業(yè)生在就業(yè)的時候可以從容地選擇自己想從事的領(lǐng)域。其次，各高校在人才培養(yǎng)方面都有不同的辦學理念和特色，開設(shè)的專業(yè)方向也有不同的發(fā)展背景，人才培養(yǎng)的服務機構(gòu)和培養(yǎng)的課程類別也存在一定的差異。因此，每所開設(shè)車輛工程專業(yè)的高校應該根據(jù)自己的辦學目標，研究開發(fā)出自己獨特的人才培養(yǎng)優(yōu)勢，制定相應的課程體系和教學內(nèi)容，創(chuàng)辦獨具特色的人才培養(yǎng)模式，為智能汽車行業(yè)培養(yǎng)出高水平的復合型專業(yè)人才。而智能車輛控制技術(shù)方向的人才培養(yǎng)要想符合當今汽車行業(yè)發(fā)展趨勢，就需要各高校對其不斷探索和創(chuàng)新，使學生所掌握的專業(yè)知識與時俱進，能夠與汽車行業(yè)的發(fā)展前沿接軌。這樣，學生面臨就業(yè)的時候才可以有更寬的就業(yè)渠道，全面提升智能車輛控制技術(shù)方向的學生就業(yè)競爭力。

三、智能汽車控制技術(shù)方向探索的舉措

目前，很多地方高校智能汽車控制技術(shù)方向在車輛工程的教學活動中，還沒有形成課程之間的有機組成，達不到人才培養(yǎng)的目標要求。因此，各車輛工程專業(yè)在設(shè)計智能汽車控制方向課程的時候需認真思考現(xiàn)代工程學科的特點、學科專業(yè)的發(fā)展動態(tài)、課程教學內(nèi)容的結(jié)構(gòu)體系和人才培養(yǎng)所需知識的效用性等多方面的因素，從而調(diào)整更新設(shè)計出科學的課程體系，使培養(yǎng)出來的智能汽車控制技術(shù)方向的學生能夠全面掌握智能汽車控制的關(guān)鍵技術(shù)。通過對課程體系的學習讓學生能夠辨別傳統(tǒng)汽車和智能汽車在構(gòu)成、行駛等各方面的區(qū)別，從而深刻認識未來智能交通系統(tǒng)的基本構(gòu)架[3]。鑒于此，智能汽車控制技術(shù)專業(yè)方向的變革，對專業(yè)方向課程體系建設(shè)和教學內(nèi)容改革、專業(yè)方向教師隊伍建設(shè)和專業(yè)方向?qū)嵺`教學體系建設(shè)提出了更高的要求。

（一）智能汽車控制技術(shù)方向課程體系建設(shè)和教學內(nèi)容改革

智能汽車控制技術(shù)方向的課程體系建設(shè)和教學內(nèi)容改革是關(guān)系到能否成功培養(yǎng)復合型汽車人才的關(guān)鍵，學院應就此問題精心調(diào)研，構(gòu)建符合本專業(yè)發(fā)展特色的人才培養(yǎng)課程體系，從所授知識的前沿、深度和廣度等方面綜合進行教學內(nèi)容的選取工作。

1.課程體系建設(shè)

課程體系建設(shè)特色是對人才培養(yǎng)特色的反映。課題體系的建設(shè)要緊密圍繞培養(yǎng)復合型汽車人才這個目標開展工作。作為當代智能汽車技術(shù)可大致上分為以下三個方面：基礎(chǔ)支持技術(shù)、信息交互技術(shù)和先進智能技術(shù)，而每種技術(shù)對學生需要掌握的專業(yè)知識要求是不一樣的，每種智能汽車控制技術(shù)包含的相關(guān)領(lǐng)域知識大體框架如圖1 所示。智能汽車人才培養(yǎng)的過程中，避免各種技術(shù)的割裂，做到精通所學技術(shù)，了解相關(guān)技術(shù)。

圖1 智能汽車控制技術(shù)分類

智能汽車控制技術(shù)具有學科之間互相交叉滲透、綜合性較強的特點。涉及多領(lǐng)域?qū)W科知識，比如自動控制、信息技術(shù)、動力學、大數(shù)據(jù)、交通等，學生需要學習和掌握的課程較多，要打造符合行業(yè)和產(chǎn)業(yè)標準的交叉學科復合型人才，學生需要掌握更全面、更深入、更精湛的智能汽車控制技術(shù)相關(guān)專業(yè)知識，在設(shè)計人才培養(yǎng)課程體系時候需要突破傳統(tǒng)的單一學科課程體系束縛，首先明確所設(shè)每一門課程對學生知識水平提升有何作用，其次要明了學生各種能力的培養(yǎng)需要哪些核心課程共同作用才能達成，為學生設(shè)計組建跨學科交叉融合的教學試點活動并對教學效果進行評定。

2.教學內(nèi)容選取

智能汽車控制技術(shù)是新興的前沿專業(yè)方向，教學內(nèi)容的選取上應充分體現(xiàn)幾個因素：現(xiàn)代工科的學科之間的交叉性和綜合性、學生所學專業(yè)知識的效用性、學科專業(yè)發(fā)展的前沿性等，要隨著智能汽車控制行業(yè)發(fā)展趨勢的大環(huán)境變化及時調(diào)整、充實更新教學體系結(jié)構(gòu)和教學內(nèi)容?，F(xiàn)在很多地方高校還在沿用傳統(tǒng)的課程教學內(nèi)容，導致學生接受到的知識陳舊，嚴重脫離智能汽車行業(yè)發(fā)展的速度，掌握的知識滿足不了時代發(fā)展的需求。所以在教學內(nèi)容的選取上既要注重基礎(chǔ)知識的長期有效性，又要注重前沿知識的更新迭代性，及時更新教學內(nèi)容，讓學生由淺入深，循序漸進地掌握智能汽車控制技術(shù)方向課程的核心專業(yè)知識和實踐技能。如圖2 所示，在傳統(tǒng)的汽車專業(yè)課程內(nèi)容上增加了前沿知識模塊，可以邀請國內(nèi)外智能汽車控制領(lǐng)域?qū)＜抑v座、把最新智能汽車控制相關(guān)科研成果論文引入課題教學中、請知名汽車企業(yè)專家到校開展智能汽車行業(yè)發(fā)展報告等，為學生提供各種途徑，全面提升學生對智能汽車行業(yè)的認知水平，同時可以啟發(fā)學生對智能汽車控制技術(shù)方向的求知欲，使學生學到的智能汽車控制專業(yè)知識可以和汽車行業(yè)良好銜接，成為新時代行業(yè)需求的人才。

圖2 智能汽車控制技術(shù)方向的教學內(nèi)容體系

（二）智能汽車控制技術(shù)方向師資隊伍建設(shè)

現(xiàn)階段較多智能駕駛科研工作者都是在企業(yè)就職，地方高校面臨從事智能駕駛研究的教師資源短缺的情況，不能夠為人才培養(yǎng)提供充足的教師資源，滿足不了人才培養(yǎng)個性化、多樣化的需求。校方可以招聘不同研究領(lǐng)域的教師，形成研究領(lǐng)域多元化的教師隊伍，將對智能汽車控制技術(shù)方向的人才長遠培養(yǎng)起到積極的作用。為了提升智能汽車控制技術(shù)專業(yè)方向的建設(shè)質(zhì)量，開設(shè)車輛工程專業(yè)智能汽車控制技術(shù)方向的院校應該整合各種教學資源為我所用。比如，上課教師可以把慕課、雨課堂、B站等教學平臺與智能汽車控制技術(shù)相關(guān)的教學資源合理地融入到自己的教學過程中，以達到互為補充、取長補短的作用。工科教師不僅要讓教學與科研有機結(jié)合，還要具備較強的工程實踐能力，校方還應鼓勵教師到企業(yè)兼職，這樣可以豐富教師的工程實踐經(jīng)歷，以便把最前沿的智能汽車控制技術(shù)知識傳授給學生[4]。此外，校方還應積極組織教師去進修訪學，提高教師隊伍對智能汽車控制技術(shù)方向的學術(shù)水平；同時也可以聘請具有豐富智能汽車控制技術(shù)實踐經(jīng)驗的企業(yè)專家到校任教，既可以擁有科研教學水平較高的專任教師，又可以擁有智能汽車控制實踐技能較強的兼職教師。這樣的教師組成結(jié)構(gòu)可以形成優(yōu)勢互補的教學團隊，從而達到師資隊伍高質(zhì)量建設(shè)。配備一支師德高尚、學術(shù)水平高、工程實踐能力強、教學經(jīng)驗豐富的教師隊伍是培育智能汽車控制技術(shù)方向卓越人才的必備條件。

（三）智能汽車控制技術(shù)方向?qū)嵺`教學體系建設(shè)

智能汽車控制技術(shù)是實踐性較強的工程學科方向，目前智能駕駛控制技術(shù)尚未成熟，智能汽車也尚未在人們的現(xiàn)實生活中得到應用，學生對智能駕駛的汽車沒有基本的認識，存在著理解障礙，增加了上智能汽車控制技術(shù)這個方向的課程難度[3]。而實踐教學是車輛專業(yè)智能汽車控制技術(shù)方向培養(yǎng)實踐能力強、具有創(chuàng)新思維人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在設(shè)計教學體系的時候要適當縮減理論課程的學時，增加實踐類課程的學時，充分利用各類實踐教學平臺，為學生全面提升智能汽車控制技術(shù)綜合素質(zhì)完善平臺搭建。實踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)的實踐教學體系如圖3 所示，在多個實踐教學模塊的協(xié)同作用下，學生能加深對理論知識的理解，可以使學生積極參與到智能汽車控制技術(shù)實踐教學中。通過實踐教學，讓學生真正領(lǐng)會理論與實際結(jié)合和知識要學以致用的真諦，同時學生創(chuàng)新能力和解決問題的實踐能力也得到大幅度提升，激發(fā)學生對智能汽車控制技術(shù)的學習興趣，培養(yǎng)學生克服困難的意志品質(zhì)，讓學生對日后從事智能汽車控制技術(shù)相關(guān)工作充滿期待和信心。最終形成以理論為基礎(chǔ)，競賽為導向，綜合實踐技能為核心的人才培養(yǎng)模式。

圖3 實踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)的實踐教學體系

地方普通院校開設(shè)智能汽車控制技術(shù)實車實驗課須投入大量經(jīng)費，而且實車實驗危險系數(shù)高、場地要求大，有限的實驗設(shè)施條件將造成智能汽車控制技術(shù)方向的實驗課不能按質(zhì)按量完成。鑒于此，將搭建智能汽車控制技術(shù)的硬件在環(huán)試驗平臺融入教學中，可以加深學生對智能駕駛理論知識的理解。智能駕駛和駕駛模擬器綜合硬件在環(huán)試驗臺如圖4 所示，可以將理論分析、仿真研究和實驗相結(jié)合。智能汽車軌跡規(guī)劃和軌跡跟蹤兩個模塊是智能汽車控制最主要的關(guān)鍵技術(shù)之一，智能駕駛和駕駛模擬器綜合硬件在環(huán)試驗臺可以滿足實驗要求，能成功演示復雜交通環(huán)境下智能汽車控制的各項功能，學生掌握的各種算法均可以在試驗平臺上得到驗證，進而全面提升學生的實踐能力。

圖4 智能駕駛和駕駛模擬器綜合硬件在環(huán)試驗臺

四、結(jié)束語

作為一名智能汽車控制技術(shù)方向的任課教師，要為培養(yǎng)汽車行業(yè)卓越人才不斷地完善課程體系建設(shè)和教學內(nèi)容的革新，提高科研能力和教學水平從而提升教學質(zhì)量，為科學構(gòu)建車輛工程專業(yè)智能汽車控制技術(shù)方向的教學體系持續(xù)努力，最終形成“理論與實踐并重、學科與學科交融、傳統(tǒng)與前沿齊精”的教學體系，滿足當代智能汽車控制人才培養(yǎng)的要求。把本專業(yè)方向的學生培養(yǎng)成德才兼?zhèn)涞膹秃闲推嚾瞬?，在智能汽車行業(yè)具備較強的就業(yè)競爭力是教改的目標。當然，教改措施能否順利實施還與學校、教師和學生的自身努力息息相關(guān)，每一個參與者都應持續(xù)努力探索和思考。