思政引領(lǐng)的車聯(lián)網(wǎng)課程建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐探析

何偉 林濤 張?jiān)? 劉云翔

摘要：為培育車聯(lián)網(wǎng)與自動駕駛領(lǐng)域內(nèi)德才兼?zhèn)涞膽?yīng)用創(chuàng)新型人才，提出以面向國家需要，踐行立德樹人，鍛煉科學(xué)思維與創(chuàng)新能力為目標(biāo)，開展思政引領(lǐng)的車聯(lián)課程建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐思路。闡釋貫穿通信、感知與決策技術(shù)的教學(xué)路線；介紹融入思政元素的具體教學(xué)內(nèi)容與方法；針對課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)，結(jié)合實(shí)例提供相關(guān)提升課程思政與專業(yè)教學(xué)效果的措施與經(jīng)驗(yàn)；探討圍繞知識傳授與價值塑造目標(biāo)開展的教學(xué)評估設(shè)計，及對問題編制、師生共評上的一些體會。

關(guān)鍵詞：V2X；車聯(lián)網(wǎng)；自動駕駛；課程思政；教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044（2023）29-0133-03

0 引言

“V2X技術(shù)及應(yīng)用”是上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)計算機(jī)學(xué)院人工智能專業(yè)的一門專業(yè)課，面向高年級本科生。V2X是“Vehicle to Everything”的縮寫，涵蓋車聯(lián)網(wǎng)與自動駕駛技術(shù)。該課程的開設(shè)與建設(shè)源于我國對掌握該領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的重大需求，可為相關(guān)企業(yè)、科研院校儲備技術(shù)人才，有利于我國在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跟跑、并跑到領(lǐng)跑的重大轉(zhuǎn)變。

遵循習(xí)近平總書記“把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程”[1]的教導(dǎo)，此課程的教學(xué)資源建設(shè)、課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)工作，“堅(jiān)持問題導(dǎo)向與需求導(dǎo)向”[2]，關(guān)注國家發(fā)展需要，著力植入愛國與創(chuàng)新等思政元素，幫助學(xué)生將社會主義核心價值觀入腦入心，培養(yǎng)全面發(fā)展的創(chuàng)新型人才。在介紹教學(xué)路線的制定后，對教學(xué)內(nèi)容編制、車聯(lián)課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)可采取的具體思政措施加以說明，以知識與價值并重的學(xué)習(xí)目標(biāo)為驅(qū)動設(shè)計了教學(xué)評價，最后對當(dāng)前開展的課程建設(shè)進(jìn)行了反思與總結(jié)。

1 教學(xué)路線制定

以面向國家需求，踐行立德樹人，鍛煉科學(xué)思維與創(chuàng)新能力為目標(biāo)，本課程的教學(xué)路線如圖1所示。參考[3-5]等文獻(xiàn)，結(jié)合學(xué)生專業(yè)背景，并與東軟、三星、百度等相關(guān)企業(yè)進(jìn)行研討，課程擷取了無線通信、傳感融合、高精定位、路徑規(guī)劃與智能決策等科學(xué)性、實(shí)用性、挑戰(zhàn)性強(qiáng)的車聯(lián)核心技術(shù)，按通信、感知、決策與行動三大模塊循序漸進(jìn)。

通信模塊以無線與蜂窩通信原理為基礎(chǔ)，著重解析車聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議：WAVE與C-V2X。感知模塊介紹各類車聯(lián)傳感器的特點(diǎn)與傳感信息的融合方法，闡明定位、激光雷達(dá)與高精地圖技術(shù)的基本原理與相關(guān)算法。決策與行動模塊進(jìn)一步講授基于通信與感知模塊所獲取的信息，車輛進(jìn)行路徑規(guī)劃與智能決策的基本方法；以及運(yùn)用人工智能技術(shù)，特別是深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)自動駕駛中目標(biāo)檢測的方法。

通過本課程的學(xué)習(xí)擬達(dá)成如下的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生在理解車聯(lián)技術(shù)架構(gòu)、安全體系與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，可開展車聯(lián)應(yīng)用算法的研究與實(shí)現(xiàn)；能綜合運(yùn)用物理、數(shù)學(xué)、算法分析等知識對車聯(lián)問題建模，探索改進(jìn)已有的算法或設(shè)計新算法，驗(yàn)證其正確性、可行性與高效性；能基于車載設(shè)備（OBU）、路側(cè)設(shè)備（RSU）、智能信號燈等搭建常見的車聯(lián)應(yīng)用場景，采用嵌入式編程或PC端編程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、協(xié)議分析、算法測試與驗(yàn)證；對高精定位、傳感融合、人工智能的相關(guān)理論或模型算法，能針對實(shí)際問題甄別使用，開展實(shí)驗(yàn)仿真予以驗(yàn)證分析。

2 教學(xué)內(nèi)容編制

基于圖1的教學(xué)路線，為實(shí)現(xiàn)課程思政與專業(yè)教學(xué)相融合，遵循教育部“梳理各門專業(yè)課所蘊(yùn)含的思政教育元素和所承載的思想政治教育功能”的指示，本課程建設(shè)從多個角度（詳見第3、4節(jié)的介紹）對各知識單元中所蘊(yùn)含的思政元素進(jìn)行了充分挖掘，并采用了諸如頭腦風(fēng)暴、模擬辯論、編程項(xiàng)目討論等多種形式的線上線下教學(xué)方式加以支撐，如表1所示。

在開展課件、教材編寫與實(shí)驗(yàn)設(shè)置（見表2） 時，也力爭以案例、比喻、故事等形式凸顯價值塑造點(diǎn)，并基于超星學(xué)習(xí)通平臺初步建設(shè)了課程視頻、章節(jié)測驗(yàn)等線上資源。

通過上述工作，希望逐步培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的過程中，時刻領(lǐng)悟、印證馬克思主義理論的學(xué)習(xí)習(xí)慣，做到“學(xué)思用貫通”“知信行統(tǒng)一”，使其對馬克思主義理論與社會主義核心價值觀能常思長用、嚴(yán)學(xué)實(shí)行、深信細(xì)品。

3 思政引領(lǐng)的課堂教學(xué)措施制定

為同時提升課程思政與專業(yè)學(xué)習(xí)效果，“堅(jiān)持知識引領(lǐng)與價值傳授相結(jié)合”，“抓好課堂教學(xué)主線”[6]，針對車聯(lián)課堂教學(xué)可采取如下措施：

3.1 結(jié)合國內(nèi)外時政熱點(diǎn)激發(fā)興趣

黨情、國情與社情的學(xué)習(xí)，可極大促進(jìn)與引導(dǎo)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。應(yīng)在教學(xué)中緊密結(jié)合專業(yè)知識，穿插討論相關(guān)國內(nèi)外時事熱點(diǎn)與國家的方針政策。通過與社會大課堂相結(jié)合，幫助學(xué)生了解國家的迫切需求與對人才的渴望。使學(xué)生真正感到學(xué)有所用，體會到課堂所學(xué)是實(shí)用的活知識，對國家與人民具有重大意義，對實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興有巨大推動力。在講述車聯(lián)網(wǎng)概述的章節(jié)時，可播放百度阿波羅、Tesla等無人駕駛的相關(guān)視頻，介紹其在貨運(yùn)（如菜鳥驛站無人快遞）、客運(yùn)（如上海地鐵15號線）、軍事等諸多領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，拉近學(xué)生與高新技術(shù)的距離。

立足國內(nèi)、對標(biāo)國際，也可引發(fā)學(xué)生思考未來的研究或工作方向，使其意識到自身專業(yè)能力的不足，激發(fā)其勤學(xué)苦練、實(shí)干報國。在講解C-V2X相關(guān)技術(shù)時，可評點(diǎn)其關(guān)鍵技術(shù)5G的相關(guān)新聞報道。通過對比國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，彰顯出我國在5G領(lǐng)域的領(lǐng)跑優(yōu)勢，同時探討未來可能的研究方向。

3.2 以史為鑒，文化養(yǎng)人，以身作則

每項(xiàng)重大發(fā)明與發(fā)現(xiàn)背后，都蘊(yùn)含著寶貴的為人處世的經(jīng)驗(yàn)，閃耀著人性的光輝。通過深入挖掘技術(shù)背后的名人故事及其奮斗史，可加深學(xué)生對愛國、敬業(yè)、誠信、友善的社會主義核心價值觀的理解，助其成為德才兼?zhèn)涞纳鐣髁x建設(shè)者。在介紹定位技術(shù)章節(jié)時，可播放北斗衛(wèi)星定位的新聞視頻，既增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感又生動闡釋其原理。通過結(jié)合中華人民共和國史、改革開放史等，講述各專業(yè)領(lǐng)域前輩科學(xué)家獨(dú)立自主、從零到一實(shí)現(xiàn)飛躍的奮斗故事，鼓勵學(xué)生效法前輩先賢，不畏險阻，勇攀科學(xué)高峰。

在剖析具體的技術(shù)原理過程中，也可以中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化浸潤滋養(yǎng)學(xué)生，以比喻方式深入淺出地加深學(xué)生的理解，剖析哲學(xué)內(nèi)涵。在講授傳感信息融合章節(jié)中卡爾曼濾波部分時，可導(dǎo)出傳感融合所蘊(yùn)含的取長補(bǔ)短、合作共贏的協(xié)同精神，引出構(gòu)建人類命運(yùn)共同體的理念；指出處事要有全局觀，不能偏聽偏信，對信息需有分辨與判斷能力。鼓勵其多作“前瞻性思考”“全局性謀劃”。使學(xué)生體會到做人做事的相通性，鼓勵其從哲學(xué)視野看待專業(yè)問題。

教師本身更要結(jié)合自己的工作、學(xué)習(xí)經(jīng)歷，設(shè)身處地、認(rèn)真上好每堂課。以言傳身教體現(xiàn)職業(yè)素養(yǎng)與敬業(yè)精神。例如，可結(jié)合在企業(yè)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)新產(chǎn)品的經(jīng)歷，講述開拓創(chuàng)新的不易，弘揚(yáng)精益求精、永不放棄的奮斗者精神。

3.3 問題驅(qū)動，融會貫通，啟迪創(chuàng)新

為應(yīng)對百年未有之大變局，我國緊缺具有“原始創(chuàng)新能力”的人才。在教育主戰(zhàn)場，可加強(qiáng)討論式、問題為線索[7]的學(xué)習(xí)模式。緊密聯(lián)系實(shí)際工程或科學(xué)問題，以交叉對照，層層設(shè)問的方式激勵學(xué)生深入探索相關(guān)技術(shù)。

鼓勵學(xué)生對當(dāng)前教學(xué)章節(jié)提出好問題，帶著問題進(jìn)行后續(xù)學(xué)習(xí)，樹立其創(chuàng)新意識，培養(yǎng)其勇于質(zhì)疑的科學(xué)精神。例如在講解路徑規(guī)劃算法前，可讓學(xué)生從工程師角度，結(jié)合其專業(yè)知識與生活經(jīng)驗(yàn)，自行思考無人車進(jìn)行路徑規(guī)劃所必需的信息與大致的規(guī)劃步驟，引發(fā)其對地圖構(gòu)造、路徑規(guī)劃算法設(shè)計方面的思考，提出自己的建議與疑問。

應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)課程的研討性，對一些專業(yè)問題引導(dǎo)學(xué)生自行得出答案，并與現(xiàn)有的定理結(jié)論加以驗(yàn)證對比。通過對一些問題變換約束條件與應(yīng)用場景，或介紹相關(guān)的前沿研究，助力學(xué)生融會貫通，逐步形成創(chuàng)新能力。例如在介紹全局路徑規(guī)劃算法時，針對Dijks?tra算法，可結(jié)合實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)，討論如何計算耗時最短或最節(jié)能的路徑，引發(fā)學(xué)生對“最短路徑”的定義、汽車的耗能模型、地圖權(quán)值的設(shè)定等方面的思考。借助對比Uniform Cost Search與A*算法，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)其一脈相承的關(guān)系并辨析其不同的應(yīng)用場合。提示學(xué)生小改變可引起大功效，啟發(fā)學(xué)生通過思辨進(jìn)行創(chuàng)造。

4 思政引領(lǐng)的實(shí)踐教學(xué)措施

車聯(lián)課程的實(shí)踐教學(xué)是加深學(xué)生對基本理論理解，培養(yǎng)學(xué)生動手能力與創(chuàng)造性的關(guān)鍵，為避免“兩張皮”的問題，可采取如下措施：

4.1 產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，取長補(bǔ)短

本課程所涉及的技術(shù)較新，跨越多門學(xué)科，且與汽車、通信等產(chǎn)業(yè)密切相連。響應(yīng)國家產(chǎn)學(xué)研融合，堅(jiān)持需求導(dǎo)向和問題導(dǎo)向的號召，上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)計算機(jī)學(xué)院與東軟、三星、百度、阿里等相關(guān)企業(yè)，以及上海的一些高校開展了多次交流探討。課程實(shí)驗(yàn)部分的設(shè)置也重點(diǎn)參考了相關(guān)企業(yè)的意見，并購買了車載設(shè)備、路側(cè)設(shè)備、智能信號燈等，借助智能小車、仿真模型車到真車，搭建了較為真實(shí)的車聯(lián)環(huán)境；輔以SUMO、OMNeT++等仿真軟件開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生能切身體驗(yàn)到業(yè)界的最新技術(shù)進(jìn)展，更具參與感與實(shí)戰(zhàn)感。

4.2 以小見大，解決復(fù)雜工程問題

“中國的問題必須從中國基本國情出發(fā)，由中國人自己來解答”。教師應(yīng)根據(jù)自身經(jīng)歷與學(xué)識，結(jié)合現(xiàn)實(shí)需要，抽象出一些學(xué)生力所能及的小項(xiàng)目，讓學(xué)生探索解決。例如，在車聯(lián)網(wǎng)的國內(nèi)外行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中均定義了避障、超車等幾類車聯(lián)典型應(yīng)用，但符合我國國情的最佳實(shí)現(xiàn)算法仍屬開放性范疇。在本課程的實(shí)驗(yàn)課中，對一些場景聯(lián)合相關(guān)企業(yè)給出了基本解決方案，同時向?qū)W生提供相關(guān)的文獻(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)，要求其自行研讀、搜索網(wǎng)絡(luò)資源。從修改參數(shù)、替換模型開始優(yōu)化探索，并對算法進(jìn)行對比研究。更鼓勵學(xué)生提出原創(chuàng)的解決方案，并加以評判，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。 面對復(fù)雜的工程問題，鼓勵學(xué)生堅(jiān)持底線思維，“凡事從壞處準(zhǔn)備，努力爭取最好的結(jié)果”，考慮最壞的情況，遇到挫折愈挫愈勇，學(xué)會從挫折中汲取經(jīng)驗(yàn)。

4.3 手腦并用，培養(yǎng)動手能力

為增強(qiáng)學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)其良好的勞動習(xí)慣與優(yōu)秀的職業(yè)操守，在車聯(lián)實(shí)驗(yàn)中設(shè)置了基于OBU或其他嵌入式設(shè)備的軟硬件相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)。通過增加實(shí)驗(yàn)“留白”，激發(fā)學(xué)生親身實(shí)踐。部分關(guān)鍵代碼需要學(xué)生根據(jù)要求與提示，主動搜尋資料自行完成，設(shè)備接線與組裝則依教師指導(dǎo)與原理圖獨(dú)立完成。此外，從遵循代碼編寫規(guī)范、愛護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、勤儉節(jié)約等角度培養(yǎng)學(xué)生的良好勞動習(xí)慣，促進(jìn)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展。

5 教學(xué)評價設(shè)計

教學(xué)評價是促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的關(guān)鍵一環(huán)，課程圍繞知識傳授與價值塑造的學(xué)習(xí)目標(biāo)，采取了目標(biāo)驅(qū)動的評價設(shè)計，力求評估活動與學(xué)習(xí)目標(biāo)相一致。評價活動采用了“多元化方式”[8]，除了章節(jié)測驗(yàn)、隨堂測驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)報告、期末考試等常規(guī)評價活動外，還引入了項(xiàng)目討論、游戲模擬、模擬辯論、論文導(dǎo)讀、筆記制作等活動的評價，線上線下全面考查學(xué)生的知識掌握情況、思維能力與道德品格。

問題的編制上，一是博采國內(nèi)外優(yōu)秀教學(xué)資源，防止“封閉僵化”與“食洋不化”。二是結(jié)合最新的科研進(jìn)展、相關(guān)實(shí)際問題與時事熱點(diǎn)，引發(fā)學(xué)生思考，幫助學(xué)生“深入學(xué)、持久學(xué)、刻苦學(xué)、帶著問題學(xué)、聯(lián)系實(shí)際學(xué)”。希冀學(xué)生在“沒有教科書與現(xiàn)成答案”的情況下，也能闖出一條新路。三是“堅(jiān)持系統(tǒng)觀念”，“用普遍聯(lián)系的、全面系統(tǒng)的、發(fā)展變化的觀點(diǎn)”設(shè)計綜合性的試題。打破各章節(jié)孤立考核的模式，自然穿插相關(guān)知識點(diǎn)的內(nèi)容，并以思維導(dǎo)圖領(lǐng)航，幫助學(xué)生溫故知新。

評分方式上，采用了學(xué)生互評與教師打分相結(jié)合的方式。但注意對主觀題給出細(xì)化的量規(guī)，使學(xué)生做題時就能明確目標(biāo)，評分時也有法可依。對客觀題，采用學(xué)習(xí)通平臺實(shí)現(xiàn)自動批閱并提供答案解析，以實(shí)現(xiàn)快速學(xué)情反饋。對學(xué)生在解答問題時，“先行先試出現(xiàn)的”和“尚無明確限制的探索性試驗(yàn)中的”失誤和錯誤，教師要予以引導(dǎo)和寬容。

對于采用分組方式進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)或大作業(yè)，遵循“制度執(zhí)行到人到事，做到用制度管權(quán)管事管人”，要求小組內(nèi)部明確分工與責(zé)任人，作為部分評價依據(jù)。鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力與領(lǐng)導(dǎo)能力，也達(dá)到了同伴促學(xué)的目的。通過依據(jù)量規(guī)進(jìn)行的組間互評、組內(nèi)互評與教師評閱，可實(shí)現(xiàn)較為客觀的評價。

6 結(jié)論

針對思政引領(lǐng)的車聯(lián)課程建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐有如下思考。要做到將社會主義核心價值觀“進(jìn)教材、進(jìn)課堂、進(jìn)頭腦”，使課程思政與專業(yè)傳授相得益彰，教師要加強(qiáng)自身對黨和國家方針政策的學(xué)習(xí)，關(guān)心天下大勢。要留心生活中的鮮活案例，總結(jié)歸納價值塑造元素，用社會大課堂生動地教導(dǎo)學(xué)生。要以學(xué)習(xí)者為中心，將技術(shù)原理背后所蘊(yùn)含的哲學(xué)思想、人文情懷、科學(xué)精神等思政元素融入教學(xué)與教材，增強(qiáng)課程的研討性，培養(yǎng)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)的思辨能力。要弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，嚴(yán)于律己，做好學(xué)生的榜樣。要加強(qiáng)校企交流，面向國家重大需求，協(xié)同培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

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【通聯(lián)編輯：王力】