“車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”課程教學(xué)方法研究

谷志茹 胡久松 黃曉峰 黎朝暉 李軍軍

[摘 要] “車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”是湖南工業(yè)大學(xué)交通工程學(xué)院信息工程專業(yè)開設(shè)的一門具有專業(yè)特色的核心課程，是省級雙一流專業(yè)重點(diǎn)建設(shè)課程。課程對學(xué)生能力培養(yǎng)的一個重要目標(biāo)是：能夠根據(jù)明確的需求，設(shè)計出針對智能交通領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，并在設(shè)計中綜合利用無線通信和車聯(lián)網(wǎng)的專業(yè)知識、新技術(shù)，體現(xiàn)創(chuàng)新意識。經(jīng)過對教學(xué)過程的思考設(shè)計和反復(fù)檢驗(yàn)，課程整合跨學(xué)科理論知識，并分解為具有復(fù)雜工程問題特征的項目，圍繞這些復(fù)雜工程問題，設(shè)計和組織課堂教學(xué)，建立包含過程與成果、認(rèn)知與行為的持續(xù)評估體系，激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的責(zé)任感與主動性。

[關(guān)鍵詞] 復(fù)雜工程問題;車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng);培養(yǎng)目標(biāo);課程體系;研究性教學(xué)

[基金項目] 2019年度湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目“以創(chuàng)新能力為導(dǎo)向通網(wǎng)模塊組復(fù)雜工程實(shí)踐課程建設(shè)”;2020年度湖南省學(xué)位與研究生教育改革研究項目“湖南省內(nèi)高校理工科碩士研究生科研創(chuàng)新能力的診斷及優(yōu)化研究”（2020JGZD056）;2019年度湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目“軌道交通產(chǎn)業(yè)校企合作人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐”;2020年度湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目“面向區(qū)域功率器件產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育研究與實(shí)踐”（HNJG-2020-0582）

[作者簡介] 谷志茹（1979—），女，新疆烏魯木齊人，博士，湖南工業(yè)大學(xué)交通工程學(xué)院副教授（通信作者），主要從事通信系統(tǒng)研究。

[中圖分類號] G642.0? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）32-0156-04? ? [收稿日期] 2021-01-18

復(fù)雜工程問題是工程教育認(rèn)證持續(xù)關(guān)注的問題。工程教育的主要目標(biāo)就是要培養(yǎng)學(xué)生能夠深入運(yùn)用工程原理和各種工程知識，分析和解決復(fù)雜工程問題。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，工程專業(yè)必須解決三個問題：如何選擇、準(zhǔn)備或設(shè)計用于工程師培養(yǎng)的復(fù)雜工程問題;如何圍繞復(fù)雜工程問題設(shè)計和實(shí)施主要教學(xué)環(huán)節(jié)，如課程設(shè)計、綜合設(shè)計、項目參與、企業(yè)學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等;如何把復(fù)雜工程問題所需要的工程原理和各種工程知識，在主要教學(xué)環(huán)節(jié)中得到充分深入的運(yùn)用，以培養(yǎng)學(xué)生分析、解決復(fù)雜工程問題的能力。

湖南工業(yè)大學(xué)開辦信息工程專業(yè)，立足于株洲先進(jìn)軌道交通裝備和新能源汽車國家級產(chǎn)業(yè)集群，面向車載電子電器和智能交通系統(tǒng)等關(guān)鍵領(lǐng)域，以培養(yǎng)多學(xué)科交叉復(fù)雜工程問題的解決能力為目標(biāo)。這里的復(fù)雜工程問題是復(fù)雜的社會、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)有機(jī)結(jié)合的綜合系統(tǒng)，是多個相互制約和相互影響信息系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合而形成的具有明確目標(biāo)的整體，符合中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會界定的“復(fù)雜工程問題”特征。本專業(yè)所考慮的復(fù)雜工程問題，應(yīng)具備下述特征1內(nèi)容，并同時具備下述特征2～7的部分或全部內(nèi)容。

特征1：問題的解決需要綜合深入地運(yùn)用包括數(shù)理知識、工程基礎(chǔ)、電子電路、通信系統(tǒng)與信息處理等專業(yè)領(lǐng)域的知識，經(jīng)過分析得到解決。

特征2：問題的解決需要涉及多方面的技術(shù)、工程和其他因素，相互間可能有一定沖突。

特征3：需要通過建立合適的抽象模型才能解決，在建模過程中需要體現(xiàn)出創(chuàng)造性。

特征4：問題的解決有賴于新方法和新技術(shù)的運(yùn)用，而無法僅靠常用或傳統(tǒng)的方法加以解決。

特征5：問題中涉及的因素可能沒有完全包含在專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中。

特征6：問題相關(guān)各方利益不完全一致。

特征7：具有較高的綜合性，包含多個相互關(guān)聯(lián)的子問題。

“車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”是信息工程專業(yè)為高年級學(xué)生開設(shè)的，實(shí)施“多元化”教學(xué)方法和“多層次”質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)的一門課程。本課程將根據(jù)課程特點(diǎn)，圍繞如上7個特征設(shè)計復(fù)雜工程項目，并基于這些項目實(shí)施課程教學(xué)。

一、“車聯(lián)網(wǎng)”系統(tǒng)課程特點(diǎn)

“車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)大綱明確，學(xué)習(xí)本課程應(yīng)達(dá)到如下知識和能力目標(biāo)。

1.基于無線通信和無線通信的基礎(chǔ)知識，可對車聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用需求進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的解決方案，對短程和中程無線網(wǎng)絡(luò)鏈路進(jìn)行設(shè)計，并對設(shè)計方案的性能效果進(jìn)行評估。

2.能將通信、信息、網(wǎng)絡(luò)及電子技術(shù)的知識綜合應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工程系統(tǒng)設(shè)計、分析，培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題的能力。

課程教學(xué)大綱明確提出，本課程學(xué)生能力培養(yǎng)的一個重要目標(biāo)是：能夠根據(jù)明確的需求，設(shè)計出針對智能交通領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，并在設(shè)計中綜合利用無線通信和車聯(lián)網(wǎng)的專業(yè)知識、新技術(shù)，體現(xiàn)創(chuàng)新意識。圍繞這一培養(yǎng)目標(biāo)，本課程要解決的重點(diǎn)問題如下。

以該課程及課程實(shí)踐設(shè)計復(fù)雜工程問題的組織、實(shí)施和考核指標(biāo)，研究本科生“復(fù)雜工程教學(xué)”體系的實(shí)施策略與途徑，建立該體系有效運(yùn)轉(zhuǎn)的保障機(jī)制。即根據(jù)課程的培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情分析，設(shè)計復(fù)雜工程問題;圍繞復(fù)雜工程問題設(shè)計和實(shí)施課程的主要教學(xué)環(huán)節(jié);強(qiáng)調(diào)按學(xué)生個人興趣、需要和水平進(jìn)行教學(xué)與學(xué)習(xí)的變革，建立包含過程與成果、認(rèn)知與行為的持續(xù)評估體系，并反饋回課程教學(xué)環(huán)節(jié)，從而檢驗(yàn)和調(diào)整教學(xué)過程的組織、實(shí)施。所以，分析課程的特點(diǎn)至關(guān)重要。

如圖1所示，“車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”的先修課程包括電磁場與電磁波、通信電子線路、通信原理與數(shù)據(jù)通信、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，車聯(lián)網(wǎng)課程設(shè)計是“車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”的三周綜合課程設(shè)計。“車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”是為信息工程專業(yè)大四學(xué)生開設(shè)的，具有專業(yè)和行業(yè)特色的理論與實(shí)踐結(jié)合的課程。學(xué)生有一定的動手能力和學(xué)習(xí)能力，但還有待加強(qiáng)，大部分學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)逐漸明確，愿意接受畢業(yè)前專業(yè)技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生已學(xué)完相關(guān)數(shù)學(xué)課程，有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，完成專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，為本課程中各種應(yīng)用知識和技術(shù)的掌握奠定了基礎(chǔ)。“車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”的課堂教學(xué)內(nèi)容包括7章：前3章主要講解車聯(lián)網(wǎng)基本概念、發(fā)展和基礎(chǔ)知識;第4～6章主要論述車聯(lián)網(wǎng)專業(yè)通信技術(shù)，包括DSRC、ZigBee和C-V2X車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù);第7章講解具體的應(yīng)用。在課程實(shí)踐部分，基于車聯(lián)網(wǎng)理論知識，設(shè)計具有復(fù)雜工程問題的實(shí)踐項目。