面向汽車智能網聯的物聯網工程專業新工科建設與實踐

摘 要：從我校圍繞“汽車產業鏈”的專業建設要求出發，針對物聯網工程專業人才培養與汽車產業轉型升級的4個相適應問題，從人才培養模式、培養方案、課程體系和工程能力培養等方面開展汽車智能網聯的物聯網工程專業新工科建設與實踐工作，收到了良好的效果，得到了學生的認可。

關鍵詞：汽車智能網聯；物聯網工程專業；人才培養；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

物聯網技術是支撐“網絡強國”等戰略的重要基礎，對新一輪產業變革和經濟社會綠色、智能、可持續發展具有重要意義。作為物聯網產業的典型應用領域，智能網聯汽車產業是汽車、電子、信息通信、道路交通運輸等行業深度融合的新型產業形態，將為多個相關行業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網產業和智能網聯汽車產業發展，如國務院于2016年11月發布《“十三五”國家戰略規劃新興產業發展規劃》，工信部于2017年發布《物聯網“十三五”規劃》，國家發展改革委、中央網信辦等11部委于2020年聯合印發《智能汽車創新發展戰略》，工業和信息化部于2021年聯合中央網絡安全和信息化委員會辦公室等印發《物聯網新型基礎設施建設三年行動計劃（2021—2023年）》等。

從產業規模來看，物聯網近年來一直保持高速增長。IDC發布的2023年《全球物聯網支出指南》數據顯示，2022年全球物聯網總支出規模約為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、網聯化的發展，智能網聯汽車將帶動萬億級的市場，市場前景極為廣闊。物聯網產業的迅速發展對人才需求提出了挑戰，根據人社部2021年發布的《新職業—物聯網工程技術員就業景氣現狀分析報告》，未來5年物聯網行業人才需求缺口總量將超過1 600萬人，人才缺口亟待補足。在智能網聯汽車產業方面，預計2025年的人才需求量將超過10萬人[4]。

在上述背景下，當前汽車網聯化和智能化的發展趨勢對湖北汽車工業學院圍繞“汽車產業鏈”的專業建設提出了新的要求。我校圍繞“汽車產業鏈”的辦學特色，在與東風汽車公司等企業和研發機構長期在產學研用方面緊密合作的基礎上，面向行業和地域人才需求，建設以汽車智能網聯為特色的物聯網工程新工科專業，培養在物聯網特別是智能網聯汽車產業中具有較強競爭優勢的高級工程技術人才或技術管理人才，是國家社會經濟和區域發展的需要，也是我校主動適應汽車網聯化和智能化發展趨勢的專業建設需要。

1 人才培養需求

汽車產業與新一代信息技術深度融合的趨勢，使得汽車產業智能化和網聯化在人才培養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]，本專業亟需解決人才培養與汽車產業轉型升級的4個相適應問題。

（1）在人才培養模式方面，“汽車智能網聯”跨域復雜工程問題求解能力的培養提出了人才培養目標要與產業發展趨勢相適應，因此，需要提出與培養需求相匹配的人才培養模式。

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

（3）在課程體系方面，“汽車智能網聯”復合型人才的知識能力要求提出了人才培養目標要與產業知識能力體系發展相適應，因此，需要構建與知識能力要求相匹配的課程體系。

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

2 專業建設與實踐過程

2.1 面向“汽車智能網聯”跨域復雜工程問題求解能力的人才培養模式

通過前期調研，緊密結合當前“汽車智能網聯”背景，把握汽車產業智能化和網聯化的需求，面向“汽車智能網聯”跨域復雜工程問題求解能力的培養，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教融合，以“汽車智能網聯”為特色，形成“基礎扎實，立足汽車，應用引導，突出實踐”的專業人才培養模式，培養德、智、體、美、勞全面發展，具有社會責任感、職業道德、團隊合作、國際視野、創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、控制等物聯網相關的基本理論、基本知識、基本技能、基本方法以及無線傳感網、射頻識別、車聯網等專業知識和工程能力，對物聯網領域特別是“汽車智能網聯”領域復雜工程問題進行分析并提出優化解決方案，可在物聯網領域特別是“汽車智能網聯”領域從事分析與設計、開發與測試、運維與管理等工作的高級應用型人才。

2.2 制訂具有“汽車智能網聯”特色的人才培養方案

本專業以汽車行業為工程背景，基于新一代信息技術與汽車產業的深度融合，依托與東風汽車公司、中國智能網聯汽車產業創新聯盟等企業和行業協會的長期穩定合作，面向汽車智能網聯領域開展物聯網信息感知、傳輸、支撐、控制等方面的設計、開發和應用，形成專業方向特色。遵循循序漸進解決“汽車智能網聯”中跨域復雜工程問題的規律，強化專業基本技能訓練和工程項目化實踐[7]，在多方調研的基礎上，制定面向新工科的物聯網工程專業人才培養方案，不僅根據課程銜接關系優化課程進度安排、增強理論和實踐課程的內在關聯性，如圖1所示，同時還導入工程教育專業認證標準，著重培養學生的工程能力和可持續發展能力[8]。

2.3 建設基于專業課程工程化的學科交叉課程體系

本專業圍繞物聯網信息感知、傳輸、支撐、控制技術體系構建課程體系，不僅在物聯網工程專業導論、計算機網絡、物聯網通信技術、無線傳感網原理與應用、物聯網信息安全技術等課程中增加了汽車智能網聯相關內容，而且設置了與汽車相關的系列課程，包括汽車傳感與測控技術、汽車總線應用技術、車聯網技術及應用等，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用于解決物聯網，特別是汽車智能網聯領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：物聯網工程專業導論、程序設計與算法、Java程序設計、數據結構與算法、離散數學、操作系統、計算機組成原理與接口、數據庫系統原理、計算機網絡、嵌入式系統、物聯網信息安全技術；

（2）信號與信息處理模塊：電路與電子學、數字邏輯與數字系統、單片機原理與技術、數字圖像處理、物聯網通信技術、無線傳感網原理與應用；

（3）控制模塊：自動控制原理、汽車傳感與測控技術；

（4）主流應用模塊：人工智能導論、大數據技術原理、云計算、移動應用開發、Python程序設計；

（5）專業特色模塊：汽車概論、車聯網技術及應用、RFID技術應用、汽車總線應用技術、汽車電器與電路、物聯網工程設計與實現、車載GPS定位技術與應用。

實踐教學體系由簡單到復雜分為5個層次：專業實驗、模塊級實踐、系統綜合實踐、校外實踐和畢業設計。在前4個層次中，根據課程屬性由基礎到專業分為3個層次。通過在專業系列課程中設置相應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，實現多層次、工程化、全過程的綜合能力培養[9]，如圖2所示。

2.4 理實結合的漸進式工程能力培養方法

以培養解決復雜工程問題的能力為核心，本專業全面實施“3+1+X”人才培養模式，堅持“以智能網聯汽車為載體，以基本理論和技術應用為主線，以學生為主體，以產出為導向”的教學理念，圍繞“汽車智能網聯”領域的實際工程問題，研究理實結合的漸進式工程能力培養方法[10]；通過課內外相結合、校內外相結合、理實相結合等教學方法，將實際工程問題分解，并在實踐環節設計汽車智能網聯相關的實驗和實訓項目；通過累計1年的實踐動手能力與專業素質培養以及創新項目實踐，將工程實際應用能力培養貫穿于理論與實踐教學的全過程，形成人才培養特色。

以物聯網工程專業實訓課程為例，該實訓課程從基礎原理、設備使用、分立功能、集成功能等過程循序漸進地培養學生工程能力，形成了面向“汽車智能網聯”的物聯網專業工程能力培養方法。

具體而言，根據物聯網工程應用中需要掌握的動手能力要求，結合所學的理論課程，由淺入深，分3個階段開設物聯網工程綜合實訓系列課程。在實訓內容的安排方面：第一階段結合計算機核心基礎課程的典型算法進行實訓，主要關注軟件編程的訓練；第二階段結合專業方向課程，主要關注軟硬協同設計和實現的訓練；第三階段結合專業特色方向課程，關注綜合應用的訓練。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，由多位具有豐富應用經驗的教師共同承擔，根據專業認證要求，結合內涵觀測點的設置，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、課設報告相結合的方式進行考核。

在創新創業能力培養方面，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“互聯網+”、中國高校計算機大賽等學科競賽，發揮“汽車智能網聯”的專業特色，突出項目創新點，切實提高學生創新精神、創業意識和創新創業能力。

3 專業建設效果

通過近2年的專業建設，實踐效果良好。一方面，專業課教師認真負責，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秀。另一方面，學生參加各類學科競賽取得了優異成績，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 語

本專業建設從人才培養需求所面臨的4個需求問題出發，分別從人才培養模式、培養方案、課程體系和工程能力培養等4個方面，開展了面向汽車智能網聯的物聯網工程專業新工科建設與實踐工作，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

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[10]樊澤明，劉準釓，余孝軍，等.“理實同步-虛實結合-資源共享”混合式人才培養模式探索[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，研究方向為智能網聯、汽車電子。

向鄭濤（1974—），男，博士，教授，研究方向為智能網聯、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絡。

收稿日期：2023-12-11 修回日期：2024-01-11

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