產(chǎn)教融合背景下對《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)》課程建設(shè)探索與實踐

摘 要：《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)》是一門融合了計算機、信息通信、自動控制、電子技術(shù)、機械制造等多學科的綜合性課程，是智能汽車專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在培養(yǎng)學生的專業(yè)基礎(chǔ)知識和技能方面具有重要的作用。隨著時代的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的教學模式已經(jīng)不能滿足當前智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)發(fā)展和人才需求。文章以產(chǎn)教融合為背景，在分析智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)課程教學現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以產(chǎn)教融合為導向，對課程內(nèi)容進行重新整合、優(yōu)化，利用項目教學方式，采取有效措施來提高學生的學習興趣和學習效果。通過實踐發(fā)現(xiàn)，學生在課程學習過程中對知識有了更深層次的理解和掌握，提高了學生自主學習能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)教融合 智能網(wǎng)聯(lián) 課程建設(shè) 探索與實踐

隨著我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車與互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等行業(yè)的深度融合，智能網(wǎng)聯(lián)汽車已成為我國新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要突破口，對我國汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和創(chuàng)新發(fā)展具有重要的推動作用。《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)》作為智能汽車專業(yè)的核心課程，在培養(yǎng)學生學習興趣、激發(fā)學生創(chuàng)新意識等方面發(fā)揮著重要作用。然而，目前大多數(shù)學?！吨悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學內(nèi)容單一、缺乏新意，授課方式多為課堂講授，存在重理論輕實踐的問題。在《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)》課程建設(shè)過程中，如何結(jié)合產(chǎn)業(yè)實際需求進行教學內(nèi)容調(diào)整、創(chuàng)新教學模式是亟須解決的問題。在產(chǎn)教融合背景下對該課程進行改革和探索，不僅可以豐富教學內(nèi)容、優(yōu)化教學模式、提高學生的學習效果，而且也有利于實現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)人才培養(yǎng)目標。

1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對人才的需求

隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的不斷迭代發(fā)展，全球正在加快自動駕駛及車路協(xié)同的商業(yè)化步伐。在國內(nèi)，L4級的自動駕駛出租車、快遞車也在部分城市進入商業(yè)運營階段。在此背景下，智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)邁入產(chǎn)業(yè)周期中的成長期，產(chǎn)業(yè)增加值快速攀升。以深圳市為例，智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)數(shù)量在2022年達到了7590家以上。智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈重點領(lǐng)域包括整車制造、動力電池、車載電源、電驅(qū)系統(tǒng)、感知傳感器、高精度地圖、計算平臺、操作系統(tǒng)、線控底盤、通信系統(tǒng)、智能座艙、自動駕駛、智慧交通、出行服務(wù)等。

中汽中心數(shù)據(jù)資源中心分析，智能網(wǎng)聯(lián)汽車職業(yè)教育方向典型工作崗位及需求包括車聯(lián)網(wǎng)管控系統(tǒng)輔助研發(fā)、車聯(lián)網(wǎng)管控系統(tǒng)調(diào)度、汽車智能電子系統(tǒng)輔助研發(fā)、智能網(wǎng)聯(lián)汽車檢測與維修、智能電子系統(tǒng)裝調(diào)與測試等崗位。這些崗位要求兼具車輛、機械、信息與通信、計算機、電氣、軟件等多維專業(yè)背景，相關(guān)人才的需求數(shù)量將隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展呈現(xiàn)增長趨勢。如何培養(yǎng)出產(chǎn)業(yè)適合的人才，成為各院校汽車專業(yè)面臨的問題。

2 課程現(xiàn)狀及痛點

在智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)相關(guān)課程建設(shè)中，現(xiàn)在存在以下問題。

課程教學偏理論，缺少實踐：由于種種原因，在教學中側(cè)重于理論知識的講授，實踐環(huán)節(jié)相對較少，學生無法通過親身體驗和操作來加深對所學內(nèi)容的理解。同時部分院校由于資金及場地的限制，實訓設(shè)備臺套數(shù)不能滿足實訓的需求。實際操作技能不足影響學生的就業(yè)能力和行業(yè)適應(yīng)性。

教學內(nèi)容未能匹配產(chǎn)業(yè)需求：對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)，芯片及與之配套的集成電路板的廣泛應(yīng)用，而對于芯片電路、電路板（PCB）的認知及設(shè)計已經(jīng)成為行業(yè)必備技能之一，而在現(xiàn)有的教學內(nèi)容中未能體現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容。

教學資源缺乏：智能網(wǎng)聯(lián)汽車更多的功能通過軟件控制；電路從普通線束轉(zhuǎn)變?yōu)镻CB集成電路板配合網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)，關(guān)鍵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理很難通過眼看、耳聽、手摸進行認知，這對本不擅長抽象思維的學生提出了挑戰(zhàn)，需要相關(guān)的教學平臺及課程資源實施相關(guān)教學。同時智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)正在蓬勃發(fā)展中，技術(shù)迭代快，符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展并且適合教學的智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)課程資源缺乏，實訓環(huán)節(jié)中存在實訓資源與理論知識融合度不高，實訓項目與企業(yè)崗位能力要求契合度不高。

對學生學習能力培養(yǎng)不足：智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展進入成長期，技術(shù)在不斷地更新，對學生的創(chuàng)新能力，學習能力提出了更高的要求，而部分課程教學方式仍然停留在填鴨式教育上，許多智能網(wǎng)聯(lián)專業(yè)臺架為了追求穩(wěn)定性，只能進行固化指令操作，在教學實際操作中死記硬背操作指令，學生知其然而不知所以然，造成學習興趣下降，也無法培養(yǎng)學生的探索精神。

3 樹莓派+Python平臺的應(yīng)用

樹莓派是一款基于Linux系統(tǒng)的具有大量輸入和輸出的微型計算機，具有體型小、計算能力強、接口多等優(yōu)點，專為學習計算機編程教育而設(shè)計。

Python是一種高層次的結(jié)合了解釋性、編譯性、互動性和面向?qū)ο蟮哪_本語言，其設(shè)計具有很強的可讀性，并支持廣泛的應(yīng)用程序開發(fā)，并且易于學習和使用的語言，廣泛應(yīng)用于人工智能領(lǐng)域。

本文提出一種基于樹莓派+Python的《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)》課程的教學平臺，以樹莓派作為高算力平臺，運行python程序?qū)z像頭、雷達等傳感器信號進行處理，通過GPIO口輸出相應(yīng)控制信號給電機驅(qū)動板控制智能小車的行駛及狀態(tài)。以達到對課程教學的具象化實施，激發(fā)學生的學習興趣和動手能力，從而提高學生的創(chuàng)新能力和學習能力。

4 基于樹莓派+Python平臺的課程建設(shè)思路

根據(jù)課程現(xiàn)狀，結(jié)合產(chǎn)業(yè)融合要求，基于自研的樹莓派+Python平臺，對《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)》的課程建設(shè)有如下思路。

4.1 多學科融合為基礎(chǔ)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車具有融合多門學科的特色，在課程內(nèi)容中進行多學科的融合，涵蓋電工電子、集成電路、程序編寫、傳感器裝調(diào)、車輛工程等專業(yè)內(nèi)容，基于“用什么學什么”的理念，創(chuàng)新性地引入并運用EDA，OpenCV、python等工具。

4.2 以項目驅(qū)動為核心

通過樹莓派智能化小車視覺識別項目實施，進行電路板設(shè)計及焊接、編寫攝像頭視覺識別python程序、調(diào)試仿真車輛的運行實現(xiàn)車輛車道保持行駛功能。

4.3 理論實際相結(jié)合

在課程中通過EDA設(shè)計電機驅(qū)動板實例使學生掌握電機驅(qū)動電路原理圖：通過對電機驅(qū)動芯片的講解，結(jié)合芯片的焊裝，使學生初步掌握集成電路及芯片的知識；通過對舵機裝配及程序的編寫，讓學生直觀掌握電動轉(zhuǎn)向機構(gòu)的控制；通過攝像頭安裝調(diào)試，結(jié)合OpenCV，學生初步掌握視覺識別的基本知識；通過對雷達調(diào)試，學生對雷達傳感器有了較為深刻的認知。

4.4 課程重點突出

根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研結(jié)果，對課程內(nèi)容進行取舍，由于學時所限，不可能對智能網(wǎng)聯(lián)汽車五大系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、環(huán)境感知系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、導航定位系統(tǒng)、輔助駕駛系統(tǒng)）進行面面俱到的學習。通過對智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用最典型的攝像頭視覺傳感器的重點學習，以點帶面學習智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)的軟硬件基礎(chǔ)技術(shù)。

5 課程內(nèi)容實施

以某智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)為例，其專業(yè)基礎(chǔ)課程包括：Python程序設(shè)計，電動汽車結(jié)構(gòu)原理與檢修、智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)等課程，在課程實施中，Python程序設(shè)計課程作為《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)》的先導課程，學生在掌握Python程序設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過樹莓派智能小車的設(shè)計調(diào)試，綜合應(yīng)用EDA設(shè)計、Python程序設(shè)計、底盤調(diào)試、舵機調(diào)試、OpenCV軟件使用、視覺識別程序編寫調(diào)試等技能掌握及實訓。而在后繼的專業(yè)課，如《環(huán)境感知系統(tǒng)故障檢修》《線控底盤系統(tǒng)故障檢修》等課程的學習中，可以以該平臺為基礎(chǔ)，搭載毫米波雷達、超聲波雷達、CAN收發(fā)器、激光雷達等，實現(xiàn)對其他智能網(wǎng)聯(lián)專業(yè)課程的學習。具體可參考圖1課程實施路線圖。

6 課程實施效果

在對該課程的實施后，取得了如下的效果。

6.1 學生初步建立起智能網(wǎng)聯(lián)汽車基本知識體系

在教學實施中，通過理實結(jié)合的方式對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)相關(guān)的軟件及硬件進行了較為系統(tǒng)的介紹及充足有效的實際操作，學生基本上對智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)所需要的知識圖譜有了較為清晰的認識，并掌握相關(guān)技能點，對專業(yè)后繼學習有較大的幫助。

6.2 建立起符合產(chǎn)業(yè)需求的教學平臺

采用樹莓派+Python軟硬件結(jié)合的教學平臺，通過對樹莓派智能小車的驅(qū)動程序的設(shè)計及視覺識別功能的實現(xiàn)，學生可以系統(tǒng)地掌握了在Linux系統(tǒng)環(huán)境下編寫相關(guān)Python 程序技能；通過電機驅(qū)動板的硬件設(shè)計，學生可以系統(tǒng)掌握該PCB板的設(shè)計技巧；通過視覺識別功能的實現(xiàn)，學生可以系統(tǒng)地掌握軟硬件調(diào)試的技能。而這些技能點符合智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的實際需求。有效地幫助學校進行智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)相關(guān)課程的學習。

6.3 有效培養(yǎng)了學生的學習能力及創(chuàng)新能力

《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)》課程為學生提供了眾多工具的使用方法，如EDA、OpenCV、python等。通過樹莓派智能小車制作項目，對這些工具進行了有效的學習及使用。對這些工具的拓展使用，必然需要學生進行不斷學習，開拓學生的眼界及思路，同時這些工具的綜合使用，也將有效提升學生的創(chuàng)新能力。

6.4 有效提升了教學效果

本課程通過樹莓派+python平臺，輔以項目化教學方法，有效提升了學生的學習興趣，根據(jù)課后調(diào)查，44.83%的參與者表示“非常感興趣”，37.93%的人選擇“比較感興趣”，這兩項合計占據(jù)了82.76%的比例，顯示出較強的學習意愿。對學習內(nèi)容的掌握程度，大部分人對課程內(nèi)容了解程度較高。其中，“非常了解”的比例為55.17%，“比較了解”的比例為37.93%，兩者相加占比達到93.1%。只有少數(shù)人認為自己的了解程度為“中等”（3.45%）或“非常不了解”（3.45%），且無人選擇“不了解”。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，該課程的實施效果符合預(yù)期。

7 創(chuàng)新性及推廣性

本文提出的樹莓派+Python平臺及基于樹莓派智能小車的項目式教學方法，可以有效地契合智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的知識圖譜。在智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)教學設(shè)備投資有限的情況下，該創(chuàng)新性的教學平臺及方法將提供一種智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)課程的實施思路。

通過對多學科知識的融合性教學，可以有效地契合智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展特點，從而培養(yǎng)出符合智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)需求的產(chǎn)業(yè)人才。多學科融合性課程開發(fā)實施，建立在對產(chǎn)業(yè)的深入了解的基礎(chǔ)上，對典型工作的提煉，利用現(xiàn)有教學資源整合而成。該課程及開發(fā)思路，對其他智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)課程的開發(fā)有一定的參考價值。

8 結(jié)語

《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)》是一門綜合性、實踐性和應(yīng)用性都很強的課程，涉及多個學科知識，課程內(nèi)容的組織與安排非常重要。因此，在課程建設(shè)過程中，以產(chǎn)教融合為導向，以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標，通過創(chuàng)新課程內(nèi)容，優(yōu)化教學方式、整合課程資源、深化產(chǎn)教融合等方法來提高學生的學習興趣和學習效果。在《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)》課程建設(shè)過程中，需要結(jié)合專業(yè)特點，依據(jù)崗位需求開展教學工作。同時，在實施過程中需要根據(jù)學生的學習能力和發(fā)展需求進行有針對性的教學安排和教學方法的選擇。通過實際的教學效果來看，經(jīng)過《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)》課程建設(shè)后，學生在智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)方面的專業(yè)基礎(chǔ)知識和技能得到了有效提高。同時在教學過程中提高了學生自主學習能力和創(chuàng)新能力，使其綜合素質(zhì)得到有效提升。

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