產教融合背景下對《智能網聯汽車技術基礎》課程建設探索與實踐

摘 要：《智能網聯汽車技術基礎》是一門融合了計算機、信息通信、自動控制、電子技術、機械制造等多學科的綜合性課程，是智能汽車專業的專業基礎課，在培養學生的專業基礎知識和技能方面具有重要的作用。隨著時代的不斷發展，傳統的教學模式已經不能滿足當前智能網聯汽車技術發展和人才需求。文章以產教融合為背景，在分析智能網聯汽車技術基礎課程教學現狀的基礎上，以產教融合為導向，對課程內容進行重新整合、優化，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。通過實踐發現，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新能力。

關鍵詞：產教融合 智能網聯 課程建設 探索與實踐

隨著我國智能網聯汽車技術的不斷發展，汽車與互聯網、人工智能等行業的深度融合，智能網聯汽車已成為我國新一輪科技革命和產業變革的重要突破口，對我國汽車產業轉型升級和創新發展具有重要的推動作用。《智能網聯汽車技術基礎》作為智能汽車專業的核心課程，在培養學生學習興趣、激發學生創新意識等方面發揮著重要作用。然而，目前大多數學校《智能網聯汽車技術基礎》課程教學內容單一、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《智能網聯汽車技術基礎》課程建設過程中，如何結合產業實際需求進行教學內容調整、創新教學模式是亟須解決的問題。在產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容、優化教學模式、提高學生的學習效果，而且也有利于實現智能網聯汽車技術人才培養目標。

1 智能網聯汽車產業發展現狀及對人才的需求

隨著智能網聯汽車技術的不斷迭代發展，全球正在加快自動駕駛及車路協同的商業化步伐。在國內，L4級的自動駕駛出租車、快遞車也在部分城市進入商業運營階段。在此背景下，智能網聯新能源汽車產業已經邁入產業周期中的成長期，產業增加值快速攀升。以深圳市為例，智能網聯新能源汽車產業相關企業數量在2022年達到了7590家以上。智能網聯汽車產業鏈重點領域包括整車制造、動力電池、車載電源、電驅系統、感知傳感器、高精度地圖、計算平臺、操作系統、線控底盤、通信系統、智能座艙、自動駕駛、智慧交通、出行服務等。

中汽中心數據資源中心分析，智能網聯汽車職業教育方向典型工作崗位及需求包括車聯網管控系統輔助研發、車聯網管控系統調度、汽車智能電子系統輔助研發、智能網聯汽車檢測與維修、智能電子系統裝調與測試等崗位。這些崗位要求兼具車輛、機械、信息與通信、計算機、電氣、軟件等多維專業背景，相關人才的需求數量將隨著智能網聯汽車技術和產業的飛速發展呈現增長趨勢。如何培養出產業適合的人才，成為各院校汽車專業面臨的問題。

2 課程現狀及痛點

在智能網聯汽車專業相關課程建設中，現在存在以下問題。

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

教學內容未能匹配產業需求：對智能網聯汽車產業，芯片及與之配套的集成電路板的廣泛應用，而對于芯片電路、電路板（PCB）的認知及設計已經成為行業必備技能之一，而在現有的教學內容中未能體現相關內容。

教學資源缺乏：智能網聯汽車更多的功能通過軟件控制；電路從普通線束轉變為PCB集成電路板配合網絡通信實現，關鍵系統的結構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，需要相關的教學平臺及課程資源實施相關教學。同時智能網聯汽車產業正在蓬勃發展中，技術迭代快，符合產業發展并且適合教學的智能網聯汽車專業課程資源缺乏，實訓環節中存在實訓資源與理論知識融合度不高，實訓項目與企業崗位能力要求契合度不高。

對學生學習能力培養不足：智能網聯汽車的發展進入成長期，技術在不斷地更新，對學生的創新能力，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，許多智能網聯專業臺架為了追求穩定性，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，也無法培養學生的探索精神。

3 樹莓派+Python平臺的應用

樹莓派是一款基于Linux系統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、接口多等優點，專為學習計算機編程教育而設計。

Python是一種高層次的結合了解釋性、編譯性、互動性和面向對象的腳本語言，其設計具有很強的可讀性，并支持廣泛的應用程序開發，并且易于學習和使用的語言，廣泛應用于人工智能領域。

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

4 基于樹莓派+Python平臺的課程建設思路

根據課程現狀，結合產業融合要求，基于自研的樹莓派+Python平臺，對《智能網聯汽車技術基礎》的課程建設有如下思路。

4.1 多學科融合為基礎

智能網聯汽車具有融合多門學科的特色，在課程內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、車輛工程等專業內容，基于“用什么學什么”的理念，創新性地引入并運用EDA，OpenCV、python等工具。

4.2 以項目驅動為核心

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

4.3 理論實際相結合

在課程中通過EDA設計電機驅動板實例使學生掌握電機驅動電路原理圖：通過對電機驅動芯片的講解，結合芯片的焊裝，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向機構的控制；通過攝像頭安裝調試，結合OpenCV，學生初步掌握視覺識別的基本知識；通過對雷達調試，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

根據產業調研結果，對課程內容進行取舍，由于學時所限，不可能對智能網聯汽車五大系統（網絡系統、環境感知系統、無線通信系統、導航定位系統、輔助駕駛系統）進行面面俱到的學習。通過對智能網聯汽車應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聯汽車相關的軟硬件基礎技術。

5 課程內容實施

以某智能網聯汽車專業為例，其專業基礎課程包括：Python程序設計，電動汽車結構原理與檢修、智能網聯汽車技術基礎等課程，在課程實施中，Python程序設計課程作為《智能網聯汽車技術基礎》的先導課程，學生在掌握Python程序設計的基礎上，通過樹莓派智能小車的設計調試，綜合應用EDA設計、Python程序設計、底盤調試、舵機調試、OpenCV軟件使用、視覺識別程序編寫調試等技能掌握及實訓。而在后繼的專業課，如《環境感知系統故障檢修》《線控底盤系統故障檢修》等課程的學習中，可以以該平臺為基礎，搭載毫米波雷達、超聲波雷達、CAN收發器、激光雷達等，實現對其他智能網聯專業課程的學習。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聯汽車基本知識體系

在教學實施中，通過理實結合的方式對智能網聯汽車產業相關的軟件及硬件進行了較為系統的介紹及充足有效的實際操作，學生基本上對智能網聯汽車專業所需要的知識圖譜有了較為清晰的認識，并掌握相關技能點，對專業后繼學習有較大的幫助。

6.2 建立起符合產業需求的教學平臺

采用樹莓派+Python軟硬件結合的教學平臺，通過對樹莓派智能小車的驅動程序的設計及視覺識別功能的實現，學生可以系統地掌握了在Linux系統環境下編寫相關Python 程序技能；通過電機驅動板的硬件設計，學生可以系統掌握該PCB板的設計技巧；通過視覺識別功能的實現，學生可以系統地掌握軟硬件調試的技能。而這些技能點符合智能網聯汽車產業的實際需求。有效地幫助學校進行智能網聯汽車專業相關課程的學習。

6.3 有效培養了學生的學習能力及創新能力

《智能網聯汽車技術基礎》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，根據課后調查，44.83%的參與者表示“非常感興趣”，37.93%的人選擇“比較感興趣”，這兩項合計占據了82.76%的比例，顯示出較強的學習意愿。對學習內容的掌握程度，大部分人對課程內容了解程度較高。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”。統計數據表明，該課程的實施效果符合預期。

7 創新性及推廣性

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聯汽車產業的知識圖譜。在智能網聯汽車專業教學設備投資有限的情況下，該創新性的教學平臺及方法將提供一種智能網聯汽車專業課程的實施思路。

通過對多學科知識的融合性教學，可以有效地契合智能網聯汽車發展特點，從而培養出符合智能網聯汽車產業需求的產業人才。多學科融合性課程開發實施，建立在對產業的深入了解的基礎上，對典型工作的提煉，利用現有教學資源整合而成。該課程及開發思路，對其他智能網聯汽車相關課程的開發有一定的參考價值。

8 結語

《智能網聯汽車技術基礎》是一門綜合性、實踐性和應用性都很強的課程，涉及多個學科知識，課程內容的組織與安排非常重要。因此，在課程建設過程中，以產教融合為導向，以培養高素質應用型人才為目標，通過創新課程內容，優化教學方式、整合課程資源、深化產教融合等方法來提高學生的學習興趣和學習效果。在《智能網聯汽車技術基礎》課程建設過程中，需要結合專業特點，依據崗位需求開展教學工作。同時，在實施過程中需要根據學生的學習能力和發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，經過《智能網聯汽車技術基礎》課程建設后，學生在智能網聯汽車技術方面的專業基礎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新能力，使其綜合素質得到有效提升。

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