车辆工程专业《智能网联汽车》课程改革研究

李祎承¹，蔡英凤¹，王海²

（1. 江苏大学 汽车工程研究院，江苏 镇江，212013；2. 江苏大学 汽车与交通工程学院，江苏 镇江，212013）

[摘 要］针对《智能网联汽车》课程所存在的知识点覆盖面广、学习任务重、可参照教材少等情况，以及该情况所造成的教师备课难、学生理解难度高等问题，通过对该课程授课形式进行改革，打破以教材为主的传统授课方式，将当代的教育理念与教学模式融会贯通，引入智能驾驶实车实验并结合最前沿的科技论文等方式，提升了课堂授课质量，提高了学生对未知事物的探索能力，培养了学生的科学思维方式，此次课程教学改革得到了良好的效果。

[关键词]车辆工程；智能网联汽车；课程教学改革

[基金项目]国家自然科学基金(61906076)；江苏省自然科学基金((BK20190853)；中国博士后科学基金 (2018M642181)；中国博士后科学基金特别资助 (2020T130258)

［作者简介］李祎承（1988-），男（汉族），河北沧州人，江苏大学汽车工程研究院讲师，博士，主要研究方向：智能网联汽车。

［中图分类号］G642.0 ［文献标识码］A

《智能网联汽车》是江苏大学车辆工程专业本科生培养计划中的一门专业选修课程，是研究智能交通系统、智能车辆、车联网、自动驾驶的一门课程。课程旨在研究未来车辆与交通的发展，涉及自动化、信息、计算机、动力学等多个研究领域，建立在计算机视觉、自动控制、汽车理论等基础课程之上，使得学生掌握智能网联、自动驾驶、智能交通等关键科学问题，能够了解课程中所涉及的核心算法。

课程的教学目的为：通过本课程的学习，培养学生掌握智能车辆与智能交通系统的基本理论与分析方法，深刻理解智能汽车的关键技术及其与传统汽车在构成、运行等方面的异同；进而实现对未来智能交通系统架构的深刻认识。课程将重点介绍人-车-路协同下的高精度地图与定位、环境感知、决策规划、执行控制方面的关键问题与应用。

一、课程教学过程中存在的问题

《智能网联汽车》共设置24个学时，是学校近年来新增设的专业选修课程，相较于车辆工程专业其它课程，本门课存在着以下问题：

（1）车辆工程隶属于机械工程下的二级学科，因此多数课程均以机械工程学科为基础，而智能网联汽车涵盖了包括计算机、自动化、信息、机械等多个学科，所涉知识点广泛，相较于其它必修课，本门课学时较少，可为时间段任务重，使得学生课程压力大大增加；

（2）智能网联汽车是一个近年来世界新兴的前沿科学，一些科学问题尚未成熟，从而导致该领域教材少之又少，因此在授课过程中可参考的成熟教材较少，从而提高了教师的备课难度^[1]；

（3）与传统汽车相比，智能网联汽车尚未应用在人们生活中，学生对智能网联汽车缺乏基本认识，增加了学生对课程中关键问题理解难度，甚至影响了部分学生的学习积极性。针对上述问题，笔者根据自己授课经验，对本课程的授课方式进行改革，旨在提高学生积极性，减少学习压力，降低教师对此类课程的备课难度，从而达到提高教学质量的目标。

二、提高课程教学效果的措施

（一）将当代教育理念与教学模式融会贯通

在传统的教育理念中，主要以教材为主，多媒体工具与课堂板书相结合的方式，此方法存在对着教材照本宣科的问题，较为刻板，学生在上课时对课程的参与度不够^[2]。同时由于智能网联汽车研究较为前沿，学生难以将其与实际相结合，从而容易降低对问题自主探索的兴趣。此外，该课程可用的成熟教材较少，导致传统教学中以教材为主的教学方式难以施行。

针对上述问题，一方面在授课过程中弱化教材的作用，在课程中大量引用实时案例，如特斯拉、Google、百度阿波龙等行业领先者的当前发展情况，同时适当播放自动驾驶演示视频，提高学生们的兴趣。另一方面，教师从提高学生主观能动性的角度出发，在课堂中对学生感到难以掌握的知识难点进行密切关注，积极与学生产生交流互动，主动对学生困惑的问题进行解答，以讨论、启发相结合的方式提高学生对知识渴求的主观能动性。同时采用师生角色互换的方式翻转课堂，在前一节课下课前教师对学生进行问题布置，学生利用课下时间查阅相关问题资料，在下一次上课时由学生讲解，老师进行提问，将论文答辩模式引入到课程教学中。通过这种翻转教学，可增强学生主动获取知识的能力，提高同学的课堂参与度，增强了学生独立自主解决问题的能力，拓展思维的延展性。

（二）引入最前沿的科学论文

通常情况下，教材中主要讲述的是较为成熟的技术，而科学论文主要讲述的是最前沿的技术。智能网联汽车是一项前沿的科学技术，包括环境感知、高精度制图与定位、决策与规划、执行控制等多个核心科学问题，是信息、计算机、自动化、机械等多个一级学科的交叉，成熟的教材较少。因此，教师在授课过程中引入科学论文，针对每一个核心科学问题搜集了大量的科技论文，并将当前最热门的技术与智能网联相关联。例如近年来深度学习技术是全球所研究的热门话题，在授课过程中将深度学习技术引入至智能网联汽车中的环境感知问题当中，用以解决场景识别、行人与车辆跟踪、车道线识别等问题中，同时通过搜集大量科研论文并结合教材，将深度学习与其它成熟技术例如SVM（支持向量机）、KNN（最近邻域模型）等方法进行对比，比较每种方法的优劣。通过上述方式，既可以将深度学习这类前沿技术与智能网联汽车相关联，又可以帮助学生理解教材中的理论，从而全方位立体化的提高学生的认知能力。同时将教学与科研相结合，让学生初次感受到了科研与课本的异同^[3]。

引入前沿科技论文，在帮助学生学习课程知识的同时，还让学生理解科研的探索方式以及科研论文的协作方法。在课程结束时，让每一位同学根据自身对《智能网联汽车》课程所学，提交一篇科研论文作为打分依据，从而激发学生对科研的兴趣。

（三）将智能网联实车体验融入教学

由于汽车广泛存在于日常生活中，在学习其他汽车课程时学生可根据自己的日常生活经验帮助理解。然而智能网联汽车尚未应用于开放道路场景，学生在学习时大多没有见过实车，这就会造成理解障碍。针对上述问题，教师在课程设计时搭建了智能网联实车实验平台，并在授课过程中加入了实车体验环节，帮助学生加深理解。实车试验平台如图1所示，图1（a）为电动车智能驾驶平台，（b）为汽油车智能驾驶平台。由图可知，与传统汽车不同，智能网联汽车装载了激光雷达、GPS、摄像头等多个装置。其中激光雷达、摄像头用于环境感知，起到驾驶员眼睛的功能，GPS用于制图与定位，车内还设置中央控制器用于决策规划与控制。当前平台可实现自动驾驶循迹、ACC（自适应巡航）等功能。

（a） （b）

图1 智能网联实车试验平台：（a）电动车智能驾驶（b）汽油车智能驾驶

除了将科研论文引入课程讲解外，还让学生体验智能网联车辆的各项功能，使得学生学到的算法理论均能在实物中得到对应，从而达到增强学生实践能力，加强学生对智能网联理解，提高学习效率，提升学生科研兴趣的目的。

三、结语

本文针对《智能网联汽车》课程的特点以及课程教学中所遇到的问题，提出了将当代教育理念与教学模式融会贯通、引入最前沿的科学论文、将智能网联实车体验融入教学等方法对课程教学进行改革，激发了学生对科研的兴趣，提高了学生的主观能动性，提高了学习效率，获得了良好的教学效果。

参考文献：

[1] 张春蓉.全息立体投影技术在智能网联教学中的应用[J].南方农机,2020,51(15):174-175.

[2] 王勇,田翔,张云顺.车辆工程专业《机械振动基础》课程教学实践研究[J].教育教学论坛,2019(52):176-177.

[3] 陈宇峰,翁贤锋,张涛,黄海波,丁光惠,向郑涛.面向汽车智能网联的研究生高级计算机网络课程建设研究[J].通讯世界,2019,26(12):314-315. (02): 8-11.

Research on Curriculum Teaching Reform of Intelligent Connected Vehicles for Vehicle Engineering

LI Yi-cheng¹, CAI Ying-feng¹, WANG Hai²

(1. Automotive Engineering Research Institute, Jiangsu University, Zhenjiang, Jiangsu 212013, China;

2. School of Automotive and Traffic Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang, Jiangsu 212013, China)

Abstract: The curriculum of mechanical vibration basis for vehicle engineering in Jiangsu University has the characteristics of knowledge point coverage broad, study task heavy, teaching materials few. These characteristics lead to prepare lessons difficult, students understanding hard, etc. By reforming the teaching form of this course, the traditional teaching method based on textbook is broken. We integrate the contemporary educational concept and teaching mode and introduce intelligent connected vehicles for experiment and combines the most cutting-edge scientific papers, etc. The reform has had the following effects. The quality of classroom teaching is improved. Students' ability are improved to explore unknown things. And students' scientific thinking mode is cultivated.

Key words: vehicle engineering; intelligent connected vehicles; curriculum teaching reform