聚焦車(chē)輛安全知識(shí)融合的智能汽車(chē)實(shí)踐教學(xué)模式探索

摘 要：隨著科技的快速發(fā)展，智能汽車(chē)技術(shù)已成為現(xiàn)代交通工程的核心。智能車(chē)輛安全的實(shí)踐教學(xué)對(duì)于車(chē)輛工程教育至關(guān)重要，旨在培養(yǎng)具備高素質(zhì)技能的工程師以滿(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)快速發(fā)展和技術(shù)迭代的需求。本研究旨在探索智能汽車(chē)安全的實(shí)踐教學(xué)模式，通過(guò)課程體系改革、實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新及教學(xué)方法優(yōu)化，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力和創(chuàng)新思維。教學(xué)實(shí)踐不僅提高了學(xué)生的就業(yè)率，也為智能汽車(chē)行業(yè)輸送了大量高素質(zhì)的技術(shù)人才；通過(guò)學(xué)校與企業(yè)的緊密合作，教學(xué)改革促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，新的合作模式增強(qiáng)了學(xué)校作為技術(shù)和人才孵化器的作用，推動(dòng)了地方經(jīng)濟(jì)的整體增長(zhǎng)，并通過(guò)技術(shù)研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化，提高了社會(huì)對(duì)智能汽車(chē)和自動(dòng)駕駛技術(shù)的接受度。

關(guān)鍵詞：智能汽車(chē) 復(fù)合型人才 成果轉(zhuǎn)化

1 引言

21世紀(jì)的技術(shù)革新中，智能汽車(chē)技術(shù)以其獨(dú)特的復(fù)合創(chuàng)新性質(zhì)，正在逐步改變我們的生活和交通系統(tǒng)[1]。自動(dòng)駕駛、車(chē)聯(lián)網(wǎng)（V2X）、電動(dòng)化及人工智能等技術(shù)的融合，不僅提升了汽車(chē)的性能和環(huán)保性，也帶來(lái)了前所未有的安全和操作挑戰(zhàn)[2]。這些變化迫切要求教育系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行革新，以培養(yǎng)能夠適應(yīng)新技術(shù)需求的工程師[3-6]。

自動(dòng)駕駛技術(shù)，作為智能車(chē)輛技術(shù)的代表之一，正逐步從概念走向現(xiàn)實(shí)，其發(fā)展涉及復(fù)雜的感知、決策、控制系統(tǒng)，以及龐大的數(shù)據(jù)處理需求。車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)使車(chē)輛能夠與道路基礎(chǔ)設(shè)施、其他車(chē)輛和行人進(jìn)行通信，極大地提高了道路安全性和交通效率。同時(shí)，電動(dòng)化和人工智能的融入使得車(chē)輛更加環(huán)保和智能，但也帶來(lái)了新的安全挑戰(zhàn)和設(shè)計(jì)問(wèn)題。在這樣的背景下，智能車(chē)輛的安全性和人機(jī)交互設(shè)計(jì)變得尤為重要。安全性不僅關(guān)系到乘員和行人的生命安全，還關(guān)系到智能車(chē)輛技術(shù)的市場(chǎng)和社會(huì)接受度，這在自動(dòng)駕駛和復(fù)雜系統(tǒng)控制的環(huán)境下尤為關(guān)鍵。

智能汽車(chē)技術(shù)利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和傳感技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)輛的自主行駛、環(huán)境感知和決策制定。隨著5G通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也使得車(chē)與車(chē)、車(chē)與路、車(chē)與人的通信變得可能，極大提高了道路的安全性和交通效率。盡管智能汽車(chē)技術(shù)迅速發(fā)展，但當(dāng)前教育體系在課程內(nèi)容和教學(xué)方法上未能及時(shí)跟進(jìn)[7]。例如，多數(shù)高校的車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)依然側(cè)重傳統(tǒng)汽車(chē)技術(shù)的教學(xué)，缺乏對(duì)智能車(chē)輛核心技術(shù)如自動(dòng)駕駛和主被動(dòng)安全等方面的深入研究和實(shí)踐指導(dǎo)。智能汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展對(duì)既精通傳統(tǒng)汽車(chē)工程知識(shí)又熟悉最新智能技術(shù)的工程師的需求急劇增加，這種對(duì)多技能、高素質(zhì)的人才需求，迫使高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)必須更新教學(xué)大綱，將實(shí)踐教學(xué)作為教育培養(yǎng)的重要組成部分[8]。

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)的迅速崛起，為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、中國(guó)制造2050等一系列國(guó)家戰(zhàn)略，2017年，教育部啟動(dòng)“新工科”建設(shè)，加快培養(yǎng)新興領(lǐng)域工程科技人才，改造升級(jí)傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)，主動(dòng)布局未來(lái)戰(zhàn)略必爭(zhēng)領(lǐng)域人才培養(yǎng)，提升國(guó)家硬實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。高等教育學(xué)校均在學(xué)科結(jié)構(gòu)、人才評(píng)價(jià)機(jī)制、人才培養(yǎng)模式等方面進(jìn)行了研究和改革，以適應(yīng)企業(yè)和國(guó)家對(duì)創(chuàng)新型人才的需求，真正實(shí)現(xiàn)車(chē)輛工程等傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)向新工科專(zhuān)業(yè)轉(zhuǎn)型，在做好頂層設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上還需把教學(xué)改革落實(shí)在每一門(mén)課程、每一堂課、每一次實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中。

智能車(chē)輛的普及增加了人們對(duì)安全技術(shù)的社會(huì)關(guān)注。如何確保智能車(chē)輛在真實(shí)道路環(huán)境中的安全運(yùn)行和駕乘舒適，成為了社會(huì)、行業(yè)乃至教育者必須面對(duì)的重要問(wèn)題。因此，加強(qiáng)智能汽車(chē)安全實(shí)踐教學(xué)，是對(duì)公眾負(fù)責(zé)的必要措施。為了適應(yīng)智能汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的教育體系需要進(jìn)行根本性的改革，這包括課程內(nèi)容的更新，如增加相關(guān)核心課程；教學(xué)方法的創(chuàng)新，如采用模擬駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)；以及評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整，確保教育內(nèi)容與行業(yè)需求同步[9]。

2 教學(xué)改革實(shí)踐

2.1 課程體系改革

為了應(yīng)對(duì)智能汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，本研究對(duì)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的課程體系進(jìn)行了全面改革。新的課程體系中加入了《智能汽車(chē)安全設(shè)計(jì)方法》《車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用》《智能駕駛環(huán)境感知技術(shù)》《自動(dòng)駕駛決策與控制》等多門(mén)新課程，旨在通過(guò)跨學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)智能車(chē)輛關(guān)鍵技術(shù)的理解和應(yīng)用。這些課程將結(jié)合理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)操作，使學(xué)生能夠深入理解智能車(chē)輛的關(guān)鍵技術(shù)，優(yōu)化后的課程內(nèi)容將結(jié)合最新的行業(yè)動(dòng)態(tài)和技術(shù)進(jìn)展，確保內(nèi)容的前瞻性和實(shí)用性。更新和改革智能車(chē)輛安全實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和方法，將有助于車(chē)輛工程教育的現(xiàn)代化，使之更加符合車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)教育認(rèn)證及行業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求。不僅提升了教育體系的相關(guān)性和實(shí)用性，還能更好地準(zhǔn)備學(xué)生面對(duì)快速發(fā)展的技術(shù)挑戰(zhàn)。

課程改革還包括了強(qiáng)化數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)在智能車(chē)輛技術(shù)中的應(yīng)用教學(xué)。為此，引入了《數(shù)據(jù)科學(xué)基礎(chǔ)》《機(jī)器學(xué)習(xí)算法與應(yīng)用》等課程，使學(xué)生能夠利用大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化汽車(chē)設(shè)計(jì)和提高駕駛安全性。通過(guò)實(shí)踐這些先進(jìn)技術(shù)，學(xué)生將能更好地理解人工智能如何在智能汽車(chē)中發(fā)揮作用，提升系統(tǒng)的整體性能和用戶(hù)體驗(yàn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理解和應(yīng)用復(fù)雜工程概念的關(guān)鍵。本研究引入了虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)，基于汽車(chē)駕駛模擬設(shè)備構(gòu)建具備智能駕駛環(huán)境的實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)景，使學(xué)生能在模擬的同時(shí)實(shí)際操作，加深理解智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。在已有智能汽車(chē)相關(guān)理論課程中，加入安全技術(shù)實(shí)踐課程內(nèi)容，將兩者有機(jī)結(jié)合。在汽車(chē)碰撞實(shí)驗(yàn)、假人或簡(jiǎn)易假人碰撞實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集等實(shí)踐內(nèi)容中，充分發(fā)揮學(xué)生的實(shí)踐主導(dǎo)作用與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。同時(shí)，以現(xiàn)有課程體系為載體，圍繞智能汽車(chē)安全設(shè)計(jì)技術(shù)為主題，通過(guò)目前的學(xué)科或技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行項(xiàng)目式培養(yǎng)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)和模擬數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生的理論和實(shí)踐相結(jié)合的思維與能力，構(gòu)建融合智能汽車(chē)安全技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)體系。

如圖1所示，長(zhǎng)沙理工大學(xué)已擁有國(guó)內(nèi)一流的汽車(chē)碰撞實(shí)驗(yàn)室，可開(kāi)展智能汽車(chē)碰撞試驗(yàn)、動(dòng)力電池耐撞性試驗(yàn)、車(chē)內(nèi)外人員損傷防護(hù)試驗(yàn)等研究。團(tuán)隊(duì)亦通過(guò)多年的科研積累，建立了一體化的智能汽車(chē)主動(dòng)安全測(cè)試平臺(tái)（圖2）。利用這一平臺(tái)，學(xué)生和研究人員可以模擬各種復(fù)雜的交通場(chǎng)景，以測(cè)試智能汽車(chē)的反應(yīng)和安全系統(tǒng)的有效性。例如，通過(guò)模擬突發(fā)的行人橫穿、緊急剎車(chē)場(chǎng)景等，可以評(píng)估自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在極端條件下的表現(xiàn)。此外，該平臺(tái)還能模擬不同天氣條件對(duì)智能汽車(chē)操作的影響，如雨天、霧天等，進(jìn)一步完善車(chē)輛的安全性能，達(dá)到更好的實(shí)踐教學(xué)效果。

2.3 教學(xué)方法優(yōu)化

實(shí)踐表明，基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方法能顯著提高學(xué)生的實(shí)際操作技能和解決問(wèn)題的能力，教學(xué)應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生參與到真實(shí)的工程項(xiàng)目中，如智能車(chē)輛的安全性測(cè)試和用戶(hù)體驗(yàn)改進(jìn)，通過(guò)實(shí)際問(wèn)題學(xué)習(xí)和應(yīng)用理論知識(shí)。

基于團(tuán)隊(duì)最新搭建的智能汽車(chē)駕駛模擬器所涵蓋的完整車(chē)輛主動(dòng)安全軟硬件設(shè)施，本研究有效改善與優(yōu)化了智能汽車(chē)安全實(shí)踐教學(xué)方法，開(kāi)展了智能汽車(chē)安全知識(shí)融合的教學(xué)實(shí)踐探索，為車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生提供應(yīng)對(duì)智能汽車(chē)安全領(lǐng)域發(fā)展所需的知識(shí)和素養(yǎng)，提升了其對(duì)智能汽車(chē)安全知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣和積極性，開(kāi)發(fā)了基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)和案例研究教學(xué)素材與方法，同時(shí)對(duì)教師進(jìn)行新教學(xué)方法的培訓(xùn)，確保他們能夠有效運(yùn)用這些方法。

教學(xué)方法優(yōu)化還包括引導(dǎo)學(xué)生參與智能車(chē)輛安全相關(guān)的項(xiàng)目實(shí)踐，將駕駛模擬器、VR等現(xiàn)代教育工具整合到課程中，進(jìn)行教學(xué)演示，評(píng)估這些工具在教學(xué)中的效果和學(xué)生的接受度；收集學(xué)生和教師的課程反饋，根據(jù)反饋調(diào)整課程內(nèi)容和教學(xué)方法，不斷完善理論與實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)模式。

3 教學(xué)成果

3.1 學(xué)生能力提升

通過(guò)實(shí)踐教學(xué)改革，學(xué)生的綜合能力得到顯著提升。學(xué)生不僅能夠熟練掌握智能汽車(chē)的核心技術(shù)，還能在實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目中展現(xiàn)出較強(qiáng)的創(chuàng)新能力和問(wèn)題解決能力。學(xué)生在多方面的能力提升尤為突出，特別是在團(tuán)隊(duì)合作、批判性思維和技術(shù)適應(yīng)性方面。在團(tuán)隊(duì)合作的培養(yǎng)上，學(xué)生通過(guò)參與多學(xué)科項(xiàng)目組，學(xué)習(xí)如何與來(lái)自不同技術(shù)背景的同伴有效溝通和協(xié)作，這不僅增強(qiáng)了他們的協(xié)調(diào)能力，也培養(yǎng)了領(lǐng)導(dǎo)力和團(tuán)隊(duì)精神。

在批判性思維方面，學(xué)生通過(guò)分析復(fù)雜的工程問(wèn)題和設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，學(xué)習(xí)如何提出和驗(yàn)證假設(shè)，進(jìn)行系統(tǒng)分析，并提出創(chuàng)新解決方案。這種思維訓(xùn)練使他們能夠在面對(duì)不確定和復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，做出更加精準(zhǔn)和理性的決策。

技術(shù)適應(yīng)性方面，隨著智能汽車(chē)領(lǐng)域的快速發(fā)展，新技術(shù)和新工具不斷涌現(xiàn)。學(xué)生通過(guò)接觸和使用最新的硬件設(shè)備、工程9e34ec6e76b4f8891284f7cd30e893c3軟件和編程語(yǔ)言，提高了迅速適應(yīng)新技術(shù)的能力。這不僅限于智能汽車(chē)領(lǐng)域的技術(shù)，也包括數(shù)據(jù)分析、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等相關(guān)領(lǐng)域，使他們能夠在未來(lái)的職業(yè)生涯中持續(xù)保持技術(shù)領(lǐng)先和適應(yīng)性。

3.2 社會(huì)影響

教學(xué)改革不僅提高了學(xué)生的就業(yè)率，也為智能汽車(chē)行業(yè)輸送了大量高素質(zhì)的技術(shù)人才。此外，通過(guò)學(xué)校與企業(yè)的緊密合作，也促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新。

這種教學(xué)改革對(duì)社會(huì)產(chǎn)生了廣泛的積極影響。首先，隨著更多高素質(zhì)的技術(shù)人才加入智能汽車(chē)行業(yè)，企業(yè)的創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)力得到了顯著提升。這些人才帶來(lái)的新思維和技術(shù)解決方案，有助于推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，加速智能汽車(chē)的商業(yè)化進(jìn)程，同時(shí)也促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，如智能制造、電子信息技術(shù)、高新材料等領(lǐng)域。

其次，學(xué)校與企業(yè)之間的合作模式為地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展注入了活力。學(xué)校作為技術(shù)和人才的孵化器，與企業(yè)的合作不僅限于人才培養(yǎng)，還包括技術(shù)研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化。這種合作帶來(lái)了技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，吸引了更多投資，創(chuàng)造了大量就業(yè)機(jī)會(huì)，從而推動(dòng)了地方經(jīng)濟(jì)的整體增長(zhǎng)。

此外，教育改革的社會(huì)影響還體現(xiàn)在提升了社會(huì)對(duì)智能汽車(chē)和自動(dòng)駕駛技術(shù)的接受度。隨著更多的畢業(yè)生進(jìn)入此領(lǐng)域工作，他們?cè)谏鐣?huì)各界推廣新技術(shù)的同時(shí)，也幫助公眾更好地理解和接受這些先進(jìn)技術(shù)，減少了技術(shù)恐懼和誤解，提高了社會(huì)對(duì)智能汽車(chē)安全性和可靠性的信任。

最后，這種教育改革還激勵(lì)了其他教育機(jī)構(gòu)進(jìn)行類(lèi)似的課程改革，推廣了實(shí)踐教學(xué)和產(chǎn)學(xué)研合作的教育模式，對(duì)整個(gè)教育行業(yè)產(chǎn)生了積極的示范效應(yīng)。這不僅限于工程或技術(shù)專(zhuān)業(yè)，還包括商業(yè)、管理和法律等多個(gè)領(lǐng)域，為更多行業(yè)輸送了能夠適應(yīng)新技術(shù)和新市場(chǎng)需求的復(fù)合型人才。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究所開(kāi)展的實(shí)踐教學(xué)改革初步實(shí)施結(jié)果表明，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維得到了顯著提高，他們能更有效地解決智能車(chē)輛安全技術(shù)中遇到的挑戰(zhàn)。展望未來(lái)，這種教學(xué)改革將進(jìn)一步擴(kuò)展至更多高校和專(zhuān)業(yè)，為智能汽車(chē)行業(yè)培養(yǎng)更多合格的工程師。聚焦智能汽車(chē)安全知識(shí)融合的實(shí)踐教學(xué)改革，不僅提升了教育體系的相關(guān)性和實(shí)用性，而且為智能車(chē)輛行業(yè)的快速發(fā)展培養(yǎng)了一批符合未來(lái)需求的新型人才。這種改革是汽車(chē)工程教育適應(yīng)未來(lái)技術(shù)需求的有效策略，也是對(duì)社會(huì)責(zé)任和公眾安全的積極響應(yīng)。

基金項(xiàng)目：湖南省普通本科高校教學(xué)改革研究項(xiàng)目（202401000638），中國(guó)工程機(jī)械學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)教改項(xiàng)目（CCMS-ETRP2023004）。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐振龍. 對(duì)智能制造工程專(zhuān)業(yè)《人機(jī)交互技術(shù)》思政融入式教學(xué)的探索[J]. 中國(guó)設(shè)備工程，2022（07）：260-261.

[2]張夢(mèng)麗. 人工智能時(shí)代人機(jī)協(xié)同教學(xué)模式構(gòu)建與實(shí)踐研究[D]. 2023.

[3]陳惠俊. 《新能源汽車(chē)高壓安全與防護(hù)》理實(shí)一體化教學(xué)探索[J]. 時(shí)代汽車(chē)，2021（17）： 63-64.

[4]李煊鵬，王東，秦文虎. 新工科背景下“智能汽車(chē)技術(shù)”課程改革與實(shí)踐[J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2021，43（04）： 41-44.

[5]王永利，李芳，齊成元，等. 高校教師在“人因工程+教育”教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略研究[J]. 教育現(xiàn)代化，2020，7（05）： 80-81.

[6]張志清，譚東麗.新時(shí)代智能汽車(chē)技術(shù)課程教學(xué)改革探究[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實(shí)踐，2023，6（14）：61-64.

[7]楊曉楠，薛慶，胡耀光.面向人因工程的虛實(shí)融合交互式教學(xué)模式改革研究[J]. 教育教學(xué)論壇，2023（41）：9-12.

[8]王泰鑫，廖斌，羅俊浩，等.以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為導(dǎo)向的人因工程教學(xué)體系設(shè)計(jì)與實(shí)踐[C]. 2019 7th ICASS International Conference on Education and Management（ICEM 2019）. 西班牙巴塞羅那：2019：4.

[9]王長(zhǎng)生，張向奎，李元慧，等.基于WIKI的“汽車(chē)人機(jī)工程學(xué)”教學(xué)方法研究[J]. 實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2018，21（03）：119-123.