面向汽車智能網(wǎng)聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)新工科建設(shè)與實踐

摘 要：從我校圍繞“汽車產(chǎn)業(yè)鏈”的專業(yè)建設(shè)要求出發(fā)，針對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)與汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的4個相適應(yīng)問題，從人才培養(yǎng)模式、培養(yǎng)方案、課程體系和工程能力培養(yǎng)等方面開展汽車智能網(wǎng)聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)新工科建設(shè)與實踐工作，收到了良好的效果，得到了學生的認可。

關(guān)鍵詞：汽車智能網(wǎng)聯(lián)；物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)；人才培養(yǎng)；課程體系；新工科；跨域復雜工程問題求解能力

中圖分類號：TP39；G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2024）11-0-04

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是支撐“網(wǎng)絡(luò)強國”等戰(zhàn)略的重要基礎(chǔ)，對新一輪產(chǎn)業(yè)變革和經(jīng)濟社會綠色、智能、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的典型應(yīng)用領(lǐng)域，智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)是汽車、電子、信息通信、道路交通運輸?shù)刃袠I(yè)深度融合的新型產(chǎn)業(yè)形態(tài)，將為多個相關(guān)行業(yè)帶來新一輪快速增長[1-3]。

我國出臺了一系列政策文件支持物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，如國務(wù)院于2016年11月發(fā)布《“十三五”國家戰(zhàn)略規(guī)劃新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，工信部于2017年發(fā)布《物聯(lián)網(wǎng)“十三五”規(guī)劃》，國家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦等11部委于2020年聯(lián)合印發(fā)《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》，工業(yè)和信息化部于2021年聯(lián)合中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化委員會辦公室等印發(fā)《物聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年行動計劃（2021—2023年）》等。

從產(chǎn)業(yè)規(guī)模來看，物聯(lián)網(wǎng)近年來一直保持高速增長。IDC發(fā)布的2023年《全球物聯(lián)網(wǎng)支出指南》數(shù)據(jù)顯示，2022年全球物聯(lián)網(wǎng)總支出規(guī)模約為7 300億美元，2027年預計接近1.2萬億美元。而隨著汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，智能網(wǎng)聯(lián)汽車將帶動萬億級的市場，市場前景極為廣闊。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展對人才需求提出了挑戰(zhàn)，根據(jù)人社部2021年發(fā)布的《新職業(yè)—物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)員就業(yè)景氣現(xiàn)狀分析報告》，未來5年物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)人才需求缺口總量將超過1 600萬人，人才缺口亟待補足。在智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)方面，預計2025年的人才需求量將超過10萬人[4]。

在上述背景下，當前汽車網(wǎng)聯(lián)化和智能化的發(fā)展趨勢對湖北汽車工業(yè)學院圍繞“汽車產(chǎn)業(yè)鏈”的專業(yè)建設(shè)提出了新的要求。我校圍繞“汽車產(chǎn)業(yè)鏈”的辦學特色，在與東風汽車公司等企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)長期在產(chǎn)學研用方面緊密合作的基礎(chǔ)上，面向行業(yè)和地域人才需求，建設(shè)以汽車智能網(wǎng)聯(lián)為特色的物聯(lián)網(wǎng)工程新工科專業(yè)，培養(yǎng)在物聯(lián)網(wǎng)特別是智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)中具有較強競爭優(yōu)勢的高級工程技術(shù)人才或技術(shù)管理人才，是國家社會經(jīng)濟和區(qū)域發(fā)展的需要，也是我校主動適應(yīng)汽車網(wǎng)聯(lián)化和智能化發(fā)展趨勢的專業(yè)建設(shè)需要。

1 人才培養(yǎng)需求

汽車產(chǎn)業(yè)與新一代信息技術(shù)深度融合的趨勢，使得汽車產(chǎn)業(yè)智能化和網(wǎng)聯(lián)化在人才培養(yǎng)方面對跨域復雜工程問題求解能力提出了更高的要求[5-6]，本專業(yè)亟需解決人才培養(yǎng)與汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的4個相適應(yīng)問題。

（1）在人才培養(yǎng)模式方面，“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”跨域復雜工程問題求解能力的培養(yǎng)提出了人才培養(yǎng)目標要與產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢相適應(yīng)，因此，需要提出與培養(yǎng)需求相匹配的人才培養(yǎng)模式。

（2）在培養(yǎng)方案方面，“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”跨域復雜工程問題求解能力的培養(yǎng)規(guī)律提出了人才培養(yǎng)目標要與復雜工程問題求解能力培養(yǎng)規(guī)律相適應(yīng)，因此，需要提出與培養(yǎng)規(guī)律相匹配的培養(yǎng)方案。

（3）在課程體系方面，“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”復合型人才的知識能力要求提出了人才培養(yǎng)目標要與產(chǎn)業(yè)知識能力體系發(fā)展相適應(yīng)，因此，需要構(gòu)建與知識能力要求相匹配的課程體系。

（4）在工程能力培養(yǎng)方面，“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”領(lǐng)域的實際工程問題對工程能力的要求提出了人才培養(yǎng)目標要與能力培養(yǎng)過程相適應(yīng)，因此，需要形成與工程能力要求相匹配的工程能力培養(yǎng)方法。

2 專業(yè)建設(shè)與實踐過程

2.1 面向“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”跨域復雜工程問題求解能力的人才培養(yǎng)模式

通過前期調(diào)研，緊密結(jié)合當前“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”背景，把握汽車產(chǎn)業(yè)智能化和網(wǎng)聯(lián)化的需求，面向“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”跨域復雜工程問題求解能力的培養(yǎng)，以計算機、信息、控制等多學科交叉為手段，依托東風汽車公司大工程背景加強產(chǎn)教融合，以“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”為特色，形成“基礎(chǔ)扎實，立足汽車，應(yīng)用引導，突出實踐”的專業(yè)人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展，具有社會責任感、職業(yè)道德、團隊合作、國際視野、創(chuàng)新精神和終身學習能力，掌握計算學科的基本思維方法，能夠綜合運用計算機、通信、電子、控制等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的基本理論、基本知識、基本技能、基本方法以及無線傳感網(wǎng)、射頻識別、車聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)知識和工程能力，對物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域特別是“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”領(lǐng)域復雜工程問題進行分析并提出優(yōu)化解決方案，可在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域特別是“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”領(lǐng)域從事分析與設(shè)計、開發(fā)與測試、運維與管理等工作的高級應(yīng)用型人才。

2.2 制訂具有“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”特色的人才培養(yǎng)方案

本專業(yè)以汽車行業(yè)為工程背景，基于新一代信息技術(shù)與汽車產(chǎn)業(yè)的深度融合，依托與東風汽車公司、中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟等企業(yè)和行業(yè)協(xié)會的長期穩(wěn)定合作，面向汽車智能網(wǎng)聯(lián)領(lǐng)域開展物聯(lián)網(wǎng)信息感知、傳輸、支撐、控制等方面的設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用，形成專業(yè)方向特色。遵循循序漸進解決“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”中跨域復雜工程問題的規(guī)律，強化專業(yè)基本技能訓練和工程項目化實踐[7]，在多方調(diào)研的基礎(chǔ)上，制定面向新工科的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，不僅根據(jù)課程銜接關(guān)系優(yōu)化課程進度安排、增強理論和實踐課程的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，如圖1所示，同時還導入工程教育專業(yè)認證標準，著重培養(yǎng)學生的工程能力和可持續(xù)發(fā)展能力[8]。

2.3 建設(shè)基于專業(yè)課程工程化的學科交叉課程體系

本專業(yè)圍繞物聯(lián)網(wǎng)信息感知、傳輸、支撐、控制技術(shù)體系構(gòu)建課程體系，不僅在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)導論、計算機網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、無線傳感網(wǎng)原理與應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)等課程中增加了汽車智能網(wǎng)聯(lián)相關(guān)內(nèi)容，而且設(shè)置了與汽車相關(guān)的系列課程，包括汽車傳感與測控技術(shù)、汽車總線應(yīng)用技術(shù)、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用等，涵蓋計算機、通信、電子與控制的理論和實踐，并注重將理論與技術(shù)用于解決物聯(lián)網(wǎng)，特別是汽車智能網(wǎng)聯(lián)領(lǐng)域中的復雜工程問題，形成課程體系特色。

理論課程體系涵蓋5大模塊，分別如下：

（1）計算機模塊：物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)導論、程序設(shè)計與算法、Java程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、離散數(shù)學、操作系統(tǒng)、計算機組成原理與接口、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、計算機網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)；

（2）信號與信息處理模塊：電路與電子學、數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)、單片機原理與技術(shù)、數(shù)字圖像處理、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、無線傳感網(wǎng)原理與應(yīng)用；

（3）控制模塊：自動控制原理、汽車傳感與測控技術(shù)；

（4）主流應(yīng)用模塊：人工智能導論、大數(shù)據(jù)技術(shù)原理、云計算、移動應(yīng)用開發(fā)、Python程序設(shè)計；

（5）專業(yè)特色模塊：汽車概論、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用、RFID技術(shù)應(yīng)用、汽車總線應(yīng)用技術(shù)、汽車電器與電路、物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計與實現(xiàn)、車載GPS定位技術(shù)與應(yīng)用。

實踐教學體系由簡單到復雜分為5個層次：專業(yè)實驗、模塊級實踐、系統(tǒng)綜合實踐、校外實踐和畢業(yè)設(shè)計。在前4個層次中，根據(jù)課程屬性由基礎(chǔ)到專業(yè)分為3個層次。通過在專業(yè)系列課程中設(shè)置相應(yīng)具有工程化特點的實驗和實踐項目，打通課程教學與工程能力的鴻溝，實現(xiàn)多層次、工程化、全過程的綜合能力培養(yǎng)[9]，如圖2所示。

2.4 理實結(jié)合的漸進式工程能力培養(yǎng)方法

以培養(yǎng)解決復雜工程問題的能力為核心，本專業(yè)全面實施“3+1+X”人才培養(yǎng)模式，堅持“以智能網(wǎng)聯(lián)汽車為載體，以基本理論和技術(shù)應(yīng)用為主線，以學生為主體，以產(chǎn)出為導向”的教學理念，圍繞“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”領(lǐng)域的實際工程問題，研究理實結(jié)合的漸進式工程能力培養(yǎng)方法[10]；通過課內(nèi)外相結(jié)合、校內(nèi)外相結(jié)合、理實相結(jié)合等教學方法，將實際工程問題分解，并在實踐環(huán)節(jié)設(shè)計汽車智能網(wǎng)聯(lián)相關(guān)的實驗和實訓項目；通過累計1年的實踐動手能力與專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)以及創(chuàng)新項目實踐，將工程實際應(yīng)用能力培養(yǎng)貫穿于理論與實踐教學的全過程，形成人才培養(yǎng)特色。

以物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實訓課程為例，該實訓課程從基礎(chǔ)原理、設(shè)備使用、分立功能、集成功能等過程循序漸進地培養(yǎng)學生工程能力，形成了面向“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)工程能力培養(yǎng)方法。

具體而言，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用中需要掌握的動手能力要求，結(jié)合所學的理論課程，由淺入深，分3個階段開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程綜合實訓系列課程。在實訓內(nèi)容的安排方面：第一階段結(jié)合計算機核心基礎(chǔ)課程的典型算法進行實訓，主要關(guān)注軟件編程的訓練；第二階段結(jié)合專業(yè)方向課程，主要關(guān)注軟硬協(xié)同設(shè)計和實現(xiàn)的訓練；第三階段結(jié)合專業(yè)特色方向課程，關(guān)注綜合應(yīng)用的訓練。在時間安排方面，3個階段分別安排在第3、4、7學期。在課程組織方面，由多位具有豐富應(yīng)用經(jīng)驗的教師共同承擔，根據(jù)專業(yè)認證要求，結(jié)合內(nèi)涵觀測點的設(shè)置，安排學生多人一組或者一人一組。在課程考核方面，綜合采用程序驗收（實物驗收）、課程答辯、課設(shè)報告相結(jié)合的方式進行考核。

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)方面，不僅組織學生參加百度松果菁英班，而且積極組織學生參與“互聯(lián)網(wǎng)+”、中國高校計算機大賽等學科競賽，發(fā)揮“汽車智能網(wǎng)聯(lián)”的專業(yè)特色，突出項目創(chuàng)新點，切實提高學生創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

3 專業(yè)建設(shè)效果

通過近2年的專業(yè)建設(shè)，實踐效果良好。一方面，專業(yè)課教師認真負責，學生對教學效果普遍比較滿意，學期末對各門課程的評教均為優(yōu)秀。另一方面，學生參加各類學科競賽取得了優(yōu)異成績，近2年獲省級以上獎勵27人次，其中國家級獎勵10人次。

4 結(jié) 語

本專業(yè)建設(shè)從人才培養(yǎng)需求所面臨的4個需求問題出發(fā)，分別從人才培養(yǎng)模式、培養(yǎng)方案、課程體系和工程能力培養(yǎng)等4個方面，開展了面向汽車智能網(wǎng)聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)新工科建設(shè)與實踐工作，收到了良好的效果，得到了學生的認可。

注：本文通訊作者為向鄭濤。

參考文獻

[1]錢志鴻，田春生，郭銀景，等.智能網(wǎng)聯(lián)交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展[J].電子與信息學報，2020，42（1）：2-19.

[2]中國汽車工程學會，國汽（北京）智能網(wǎng)聯(lián)汽車研究院有限公司.中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2020）[M].北京：社會科學文獻出版社，2020.

[3]中國汽車工程研究院股份有限公司.中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展年鑒2022 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2023.

[4]劉宗巍，宋昊坤，郝瀚，等.中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)人才需求預測研究[J].科技管理研究，2022，42（5）：129-137.

[5]雷曉斌，柴雯，馬冬妍，等.我國汽車企業(yè)與新一代信息技術(shù)融合發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢研究[J].制造業(yè)自動化，2021，43（12）：37-42.

[6]周堅和，秦小云，李健.地方高?，F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學院新工科人才培養(yǎng)模式探索[J].高等工程教育研究，2023（4）：31-35.

[7]楊桂松，彭志偉，何杏宇.面向新工科的物聯(lián)網(wǎng)工程實踐教學模式探索[J].實驗室研究與探索，2020，39（8）：160-165.

[8]安勇，王文龍.激發(fā)工程教育專業(yè)認證“源動力”[J].中國高等教育，2023（11）：55-57.

[9]夏子龍，樂鑫，王建永.工程教育專業(yè)認證視域下高校工科實踐教學體系的構(gòu)建思考[J].數(shù)字印刷，2022（4）：28-35.

[10]樊澤明，劉準釓，余孝軍，等.“理實同步-虛實結(jié)合-資源共享”混合式人才培養(yǎng)模式探索[J].高等工程教育研究，2023（2）：58-62.

作者簡介：陳宇峰（1973—），女，博士，教授，研究方向為智能網(wǎng)聯(lián)、汽車電子。

向鄭濤（1974—），男，博士，教授，研究方向為智能網(wǎng)聯(lián)、交通流建模。

齊 心（1977—），男，碩士，高級實驗師，研究方向為計算機網(wǎng)絡(luò)。

收稿日期：2023-12-11 修回日期：2024-01-11

基金項目：教育部產(chǎn)學協(xié)同育人項目（202101223002）；湖北汽車工業(yè)學院“本科教學工程”項目（XYLK2021005）；教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目（230905841064037）