基于嵌入式技術及人工智能的《汽車電子控制技術》課程體系改革

黃巧婷 許鈾 李雪嫻

【摘要】隨著節能與新能源汽車行業快速發展，傳統的《汽車電子控制技術》已不能滿足汽車技術發展的要求;取而代之，對熟練掌握嵌入式技術、人工智能算法的開發性人才培養模式則是該行業的迫切渴望。本文針對課程《汽車電子控制技術》，提出以工程開發為背景、緊跟汽車行業需求，結合“嵌入式+人工智能”技術，從課程體系改革、教學方式整改、平臺建設以及協同育人等方面進行課程改革，并通過實踐驗證教學效果，以達到滿足汽車產業對人才的發展需求。

【關鍵詞】嵌入式技術? 人工智能? 課程體系改革

【基金項目】廣東省高等教育教學研究和改革項目：基于新能源汽車的車輛工程專業研教融合的應用型建設（346）;2018年教師教育類校級教學成果獎培育和教學改革研究項目：新工科背景下車輛工程專業職教師資開發技能培養策略研究（JSZD 201805）。

【中圖分類號】G642.0;U463.6-4【文獻標識碼】A?【文章編號】2095-3089（2020）30-0035-02

1.引言

芯片技術、計算機軟件的快速發展，使得以嵌入式技術為載體、人工智能技術為核心的產業化時代已經滲入現代生活的各個方面。為順應產業轉型，我國于2015年提出了《中國制造2025》明確提出：通過發展“節能與新能源汽車”，實現從“中國制造”到“中國智造”的轉型升級，要求“掌握汽車低碳化、信息化、智能化核心技術，提升智能控制核心技術的工程化和產業化能力，形成從關鍵零部件到整車的完成工業體系和創新體系，推動自主品牌節能與新能源汽車與國際先進水平接軌”。可見我國汽車工業已逐漸步入智能化時代，在汽車設計與后市場領域方面，傳統的汽車拆裝、故障診斷已不能滿足汽車工業“嵌入式+智能化”的需求;取而代之，對熟練掌握嵌入式技術、人工智能算法的人才，是該行業迫切的需求[1]-[3]。面對行業的需求，目前學生在工程實踐技能、控制理論的培養上，還存在著以下幾個問題：

（1）學生動手能力強，但數學理論、軟件設計基礎薄弱。面向“嵌入式+人工智能”時代下的汽車控制技術，更加注重理論與實踐的密切結合，導致傳統汽車電子控制技術教學方式逐漸與汽車行業人才需求相違背。

（2）汽車理論學習環節較多，但系統控制開發技能涉及較少。這種情況造成學生注重理論的推導，一旦面向實際工程設計，其系統的思路欠缺，無法勝任大企業關于整車系統布局的設計理念。

（3）傳統《汽車電子控制技術》側重傳感器的原理及應用介紹，其控制理論及邏輯思路的訓練較少涉及。隨著我國經濟、科技實力的逐漸增強，汽車傳感器已逐漸成為各種信息采集的基本工具，如何更好地利用傳感器完成整車智能控制，則是人才培養新的技能要求。

針對上述問題，本文針對課程《汽車電子控制技術》，提出以工程開發為背景、緊跟汽車行業需求，結合“嵌入式+人工智能”技術，注重車輛工程控制軟硬件開發，培養學生工程實踐技能，以滿足汽車產業在新工科下對人才的需求。

2.基于“嵌入式技術+人工智能”《汽車電子控制技術》課程改革內容

為滿足車輛工程人才的多方面發展[4]-[5]，開展面向“嵌入式技術+人工智能”的《汽車電子控制技術》課程改革，其主要內容包括以下幾項：

（1）基于“嵌入式+人工智能”的《汽車電子控制技術》課程體系整改。在現有已開設的課程《汽車電子控制技術》中，將“嵌入式系統”、“智能識別理論”及“汽車智能化控制”三部分作為教育重點，轉變理論教學觀念，增加整車智能化控制開發實踐課程環節，以汽車智能化典型案例作為教學內容，培養學生有目標地進行汽車電子控制系統開發，實現滿足現代汽車新技術的人才培養規劃。

（2）《汽車電子控制技術》教學方式整改。擺脫傳統的理論教學，在實驗平臺上充分展現工程實踐的具體步驟，同時以實際問題的解決作為實踐內容，一方面調動學生的學習積極性，另一方面也實現同產業接軌，培養學生獨立思考、積極創新的自主能力。

（3）整車嵌入式智能控制教學實踐平臺搭建。配合課程的教學過程能順利進行及教學效果能充分體現，搭建整車嵌入式智能控制教學實踐平臺，該平臺分為“整車功能控制模塊”、“嵌入式信號控制模塊”、“多傳感器信號處理模塊”三大部分，每部分將配套相應的實驗案例，學生可以圍繞《汽車電子控制技術》中關于“嵌入式+人工智能”方面的理論進行相應的實驗，同時還可以引導學生完成相應的課程設計及綜合實踐。

（4）推進產學合作協同育人。本著“優勢互補、資源共享、協同育人、共同發展”的原則，聯合汽車相關企業，進一步加快產學深度合作，推進大學生課程實踐建設，利用企業實際產品的功能、應用及開發流程與課程建設相融合;企業工程師與課程負責人聯合，建立校企“雙導師”專業教學方案，針對具體實踐教學項目開展課程設計，并協助推進學生科技創新、技術創新等能力的提高。

3.課程改革實施方案及方法

本課程改革的實施路徑如圖1所示，分為四部分。

（1）《汽車電子控制技術》課程改革：考慮汽車行業發展需求，本文的具體內容與傳統的《汽車電子控制技術》不同，注重“嵌入式系統”、“智能識別”以及“汽車智能化控制”幾大部分，將原有的課程內容進行更改，如表1所示。

表1 《汽車電子控制技術》教學內容（課時）

（2）教學方式整改：從教學內容表1可知，課程教學將充分同實踐平臺相結合，采用“理論講授+課堂研討+平臺實踐”三合一方式進行教學。其中，理論講授主要令學生能熟練掌握嵌入式+人工智能的基本概念及相關理論;為防止課堂的枯燥性，將以案例背景及工程設計為主題，與學生開展頭腦風暴式的課堂研討，培養學生的自主創新思維;另一方面，依托現有的開放實驗室環境，實現課程所對應的工程實踐教學，培養學生編程、邏輯思維以及實踐動手能力。

（3）整車嵌入式智能控制教學實踐平臺搭建：依托現有的實驗室環境，在現有的整車控制實踐平臺（圖2）上，開發嵌入式智能控制教學實踐系統，該系統包括三大模塊——“整車功能控制模塊”、“多傳感器信號處理模塊”及“嵌入式信號控制模塊”。結合《汽車電子控制技術》教學大綱，所開放的各個模塊將為學生課程實踐及工程設計提供有效的硬件支撐。

（4）產學合作協同育人：聯合企業開展協同育人工作，主要包括以下幾方面的內容：①聯合企業成立校外實踐教學基地，以滿足一定數量的學生參與實習實踐活動，推進專業教學與行業接軌。②將產品開發與課程內容融合，依托實驗室整車智能控制平臺，模擬企業開發產品功能，拓展學生思路、培養學生工程設計能力。③建立“雙導師制”專業教學方案，聘請企業工程師前往課堂向學生展現企業產品，并引導學生開展相關產品開發，借助實踐平臺，培養學生創新能力及自主設計能力。

4.教學改革效果對比

為驗證本文方法有效性，筆者依托“廣東省新能源汽車電源與安全系統工程技術研究中心”，通過問卷調查及課程成績比較的方式，對兩屆學生在該課程下的教學效果進行對比，其結果如表2所示。

由表2可將，通過開展本文所提的課程改革，學生無論是在學習內容、學習效果的反映情況三方面都有明顯的改善。學生對知識的掌握程度有所提高，課堂教學效果也得到相應的改善。

5.結束語

嵌入式、人工智能是汽車行業未來發展的主要技術支撐，緊跟產業發展步伐，圍繞《汽車電子控制技術》更新課堂教學內容，突出工程應用技能的培養，改革教學模式，是汽車相關專業教師要認真考慮的問題。以上為筆者教學教改過程中所積累的一點教學經驗，基本原則是充分利用教學實驗平臺、改進教學內容，培養學生工程開發及設計思維能力，令學生更能適應行業對人才的需求。

參考文獻：

[1]金雷，張麗麗，修玲玲，等.高職新能源汽車技術教學內容與方法探索[J].遼寧省交通高等專科學校學報，2017（3）：68-71.

[2]許鈾，楊勇.車輛工程類專業電工學教考模式的幾點思考[J].職業，2016（2）：70-71.

[3]唐倫.高職院校新能源汽車專業的發展現狀及展望[J].科學技術創新，2016（18）：143.

[4]楊舒樂.互聯網+背景下的翻轉課堂教學模式實踐研究[J].中國校外教育，2017（5）：126-127.

[5]許鈾，李雪嫻，徐偉.基于新能源汽車的高校車輛工程專業研究融合教學模式研究[J].職業，2019（1）：76-77.

作者簡介：

黃巧婷，碩士生，主要研究方向為：中職中專職業教育;高職高專職業教育。

許鈾，博士，副教授，現為廣東技術師范學院車輛工程專業負責人，主要研究方向為：電力電子系統;新能源汽車;精密測量技術。