徐成 馬楠 朱冰 田霖 徐歆愷

（1 北京聯(lián)合大學(xué)北京市信息服務(wù)工程重點實驗室，北京，100101；2 北京工業(yè)大學(xué)，北京，100124；3 吉林大學(xué)汽車仿真與控制國家重點實驗室，長春，130015；4 中科院計算技術(shù)研究所，北京，100094）

0 引言

隨著5G 互聯(lián)網(wǎng)普及，智能網(wǎng)聯(lián)汽車已成為全球汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。激光雷達技術(shù)、圖像感知技術(shù)、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能計算平臺和高精度地圖技術(shù)等作為全球智能網(wǎng)聯(lián)汽車研究的主要熱點，構(gòu)成了全球無人駕駛發(fā)展的核心產(chǎn)業(yè)[1-3]。我國《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》明確提出：“深化產(chǎn)教融合，鼓勵企業(yè)與高等院校合作開設(shè)相關(guān)專業(yè)，協(xié)同培養(yǎng)具有創(chuàng)造性的中青年科技人才、管理人才和高級技工”，這說明智能網(wǎng)聯(lián)汽車技能人才培養(yǎng)已經(jīng)成為國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，也是汽車職業(yè)教育發(fā)展的戰(zhàn)略方向和高職院校升級轉(zhuǎn)型的重大機遇。面對如此形勢，高等職業(yè)教育如何適應(yīng)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)升級，培養(yǎng)出適合未來市場需求的專業(yè)人才迫在眉睫。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的英文是“Intelligent Connected Vehicle”，簡稱ICV，是車聯(lián)網(wǎng)與智能車的有機聯(lián)合，是搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)車與人、車、路、后臺等智能信息交換共享，實現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效行駛，并最終可替代人來操作的新一代汽車。智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)應(yīng)用技術(shù)核心課程體系，培養(yǎng)學(xué)生掌握智能車輛與智能交通系統(tǒng)的基本理論與分析方法，讓學(xué)生深刻理解智能汽車的關(guān)鍵技術(shù)及其與傳統(tǒng)汽車在構(gòu)成、運行等方面的異同，進而培養(yǎng)學(xué)生對未來智能交通系統(tǒng)架構(gòu)的深刻認(rèn)識。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用核心課程應(yīng)基于產(chǎn)教融合校企育人思想，學(xué)校按照課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對接、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對接的要求，通過行業(yè)企業(yè)高校調(diào)研，梳理和調(diào)整專業(yè)課程體系，改革課程教學(xué)內(nèi)容。該課程體系要求打破產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)和教育系統(tǒng)間壁壘，形成目標(biāo)導(dǎo)向、需求導(dǎo)向、問題導(dǎo)向、能力導(dǎo)向式的教育教學(xué)模式，系統(tǒng)優(yōu)化學(xué)生的知識和能力體系，注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的應(yīng)用發(fā)展是通信手段與智能駕駛技術(shù)不斷融合、不斷深化的過程，如圖1 所示，其發(fā)展過程可劃分為初始期、導(dǎo)入期、發(fā)展期、推廣期、成熟期和深化期六個階段。目前智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)處于推廣期，本階段也是大量智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用落地階段，具體發(fā)展趨勢為車車協(xié)同、車路協(xié)同、車輛感知、智能交通及車載信息一體化。根據(jù)目前智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展方向和標(biāo)準(zhǔn)實施現(xiàn)狀，未來深化期將建立完備的車聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)車輛自動駕駛；未來智能網(wǎng)聯(lián)汽車標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展方向應(yīng)涵蓋車輛遠(yuǎn)程服務(wù)、碰撞危險報警系統(tǒng)、車路協(xié)同、信息交換標(biāo)準(zhǔn)和安全規(guī)范等。

圖 1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展過程和技術(shù)趨勢

1 國內(nèi)外智能網(wǎng)聯(lián)汽車研究現(xiàn)狀

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是在新科技革命帶動下，汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的戰(zhàn)略方向和未來社會生態(tài)建設(shè)的必然選擇，正引發(fā)全球汽車產(chǎn)業(yè)的新一輪角逐[4-6]。全球多個國家和地區(qū)通過制定國家戰(zhàn)略推動智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展，加快產(chǎn)業(yè)布局，制定發(fā)展規(guī)劃，通過產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)等加快推動產(chǎn)業(yè)進程。

歐盟高度關(guān)注智能化和網(wǎng)聯(lián)化駕駛領(lǐng)域的推進及合作，發(fā)布了《ITS 發(fā)展行動計劃》；日本政府將自動駕駛和車輛通信作為重要方向，通過《先進安全汽車》《ITS 技術(shù)發(fā)展路線圖》《SIP 自動駕駛系統(tǒng)研究開發(fā)計劃》等項目，推進基礎(chǔ)技術(shù)以及協(xié)同式系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域的開發(fā)[7-10]；我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車戰(zhàn)略近年密集出臺，從《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》到《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035 年)》，再到《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖2.0》，產(chǎn)業(yè)迎來蓬勃發(fā)展期。

當(dāng)前，我國汽車行業(yè)中高端人才地區(qū)分布集中度高，近半數(shù)人才聚集在華東地區(qū)，行業(yè)在上海、重慶、蘇州、寧波、杭州、武漢等城市吸納中高端人才。在人才專業(yè)分布中，計算機類專業(yè)已成為占比最高的專業(yè)，電子信息類和自動化類畢業(yè)生也逐漸成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車研發(fā)人員中的主力軍。研發(fā)人員涉及的技術(shù)領(lǐng)域主要集中在決策控制、系統(tǒng)設(shè)計/集成、網(wǎng)絡(luò)通信、云基礎(chǔ)平臺等，且均需要IT相關(guān)知識。行業(yè)調(diào)查顯示，2020 年智能網(wǎng)聯(lián)汽車新增產(chǎn)值約3100 億元，2025 年將進一步提升至8000 億元。產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展帶來了巨大的人才需求，高職院校面向智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)設(shè)立的汽車智能技術(shù)專業(yè)（610107）具有響應(yīng)政策號召、服務(wù)行業(yè)快速發(fā)展的實際意義。根據(jù)中國職業(yè)教育學(xué)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全國設(shè)置備案了汽車智能技術(shù)專業(yè)的高等職業(yè)學(xué)校2018年是24 家，2019 年增加到62 家，2020年則達到了115 家[11-14]。智能網(wǎng)聯(lián)汽車崗位需求產(chǎn)生新變化，在“車—管—云”三個領(lǐng)域，新增崗位類型包括：汽車裝配、標(biāo)定、改裝、測試類；電子類、通信類、智能終端應(yīng)用類；算法類、軟件類、地圖類、信息安全類、數(shù)據(jù)分析類、軟件測試類。

圖 2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)與課程體系框架

我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車正在政策的引導(dǎo)下逐漸建立市場體系，國內(nèi)院校也應(yīng)作出積極的應(yīng)對：

1）精心設(shè)計實訓(xùn)課程。在職業(yè)教育階段，實操訓(xùn)練是確保教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，合理設(shè)計實訓(xùn)項目能較為形象有趣地向?qū)W生展示原本深奧枯澀的自動駕駛原理。

2）優(yōu)化師資隊伍結(jié)構(gòu)。汽車智能技術(shù)專業(yè)是一個跨越汽車、機械電子以及信息技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域的新專業(yè)，原有車輛工程學(xué)科為主的師資隊伍難以滿足專業(yè)教學(xué)需求，需要做好內(nèi)培外引工作。學(xué)校相關(guān)專業(yè)應(yīng)優(yōu)先支持鼓勵部分原有專業(yè)教師通過參加中長期培訓(xùn)、去名校做訪問學(xué)者、自學(xué)等途徑實現(xiàn)專業(yè)知識與技能的轉(zhuǎn)型升級。同時，學(xué)校也應(yīng)積極申請相關(guān)人才引進政策，重點引進在人工智能、自動駕駛領(lǐng)域有學(xué)術(shù)造詣、最好能有相關(guān)行業(yè)工作經(jīng)驗的新教師充實原有師資隊伍。

2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)應(yīng)用核心課程體系構(gòu)建

筆者團隊秉持“理論鋪墊→課程體系構(gòu)建→技術(shù)支撐”的總體設(shè)計框架，構(gòu)建“智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用核心課程體系設(shè)計與實踐探索”理論支撐，團隊人員在相關(guān)的軟件工程、機器人工程、電子信息工程等專業(yè)進行試講授課，著重培養(yǎng)能夠完成汽車相關(guān)軟硬件設(shè)計的專業(yè)型人才。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車由于功能性和技術(shù)復(fù)雜度的提升，明顯豐富了傳統(tǒng)的汽車產(chǎn)業(yè)鏈，加入人工智能、信息通信、網(wǎng)絡(luò)安全、計算機技術(shù)等板塊，使諸多具備軟件開發(fā)技術(shù)優(yōu)勢的企業(yè)并入后備工作人員的需求中。

2.1 課程體系內(nèi)容構(gòu)建

汽車技能型人才的培養(yǎng)往往采用理論加實訓(xùn)的方式進行，理論通常是老師面對面?zhèn)魇谥R，實訓(xùn)則比較依賴場地和設(shè)備。然而，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的研發(fā)多數(shù)是在電腦上進行仿真訓(xùn)練和算法應(yīng)用，利用在線教育的方式進行人才培養(yǎng)將成為重要的方向。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)應(yīng)用技術(shù)核心課程體系以項目為中心，學(xué)習(xí)者在老師引導(dǎo)下，圍繞真實工作案例本身，逐步打造出屬于自己的項目成果。培養(yǎng)人才課程主要聚焦在知識和技能兩個方面，技能的提升則需要大量實際操作才能有成效。本課題將真實工作任務(wù)作為課程教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生既可以了解未來從事研發(fā)工作的真實工作場景，熟悉需要完成的任務(wù)，接觸其中的難點，又可以通過項目制學(xué)習(xí)，相互啟發(fā)，快速獲取跨學(xué)科的知識，從而培養(yǎng)其協(xié)同、思考能力，并激發(fā)創(chuàng)新理念。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)與課程體系框架如圖2 所示，包括三橫三縱，融合自主式智能汽車與網(wǎng)聯(lián)式智能汽車的技術(shù)優(yōu)勢。其中，“三橫”指車輛和設(shè)施、信息交互與基礎(chǔ)支撐三大類關(guān)鍵技術(shù)；“三縱”指支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的車載平臺、物聯(lián)網(wǎng)場景終端與云端服務(wù)。課程具體內(nèi)容包括以下幾個方面。

1）環(huán)境感知技術(shù)。包括基于機器視覺的圖像識別技術(shù)，基于雷達(激光、毫米波、超聲波)的周邊障礙物檢測技術(shù)，多源信息融合技術(shù)，傳感器冗余設(shè)計技術(shù)等。

2）人工智能（決策）技術(shù)。包括危險事態(tài)建模技術(shù)，危險預(yù)警與控制優(yōu)先級劃分，群體決策和協(xié)同技術(shù)，局部軌跡規(guī)劃，駕駛員多樣性影響分析等。

3）嵌入式軟件（控制）技術(shù)。包括面向驅(qū)動/制動的縱向運動控制，面向轉(zhuǎn)向的橫向運動控制，基于驅(qū)動/制動/轉(zhuǎn)向/懸架的底盤一體化控制，融合車聯(lián)網(wǎng)(V2X)通信及車載傳感器的多車隊列協(xié)同和車路協(xié)同控制等。

4）智能網(wǎng)聯(lián)（V2X）通信技術(shù)。包括車輛專用通信系統(tǒng)，實現(xiàn)車間信息共享與協(xié)同控制的通信保障機制，移動自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，多模式通信融合技術(shù)等。

5）云平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)。包括智能網(wǎng)聯(lián)汽車云平臺架構(gòu)與數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，云操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)高效存儲和檢索技術(shù)，大數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析和深度挖掘技術(shù)等。

6）信息安全技術(shù)。包括汽車信息安全建模技術(shù)，數(shù)據(jù)存儲、傳輸與應(yīng)用三維度安全體系，汽車信息安全測試方法，信息安全漏洞應(yīng)急響應(yīng)機制等。

7）高精度地圖與高精度定位技術(shù)。包括高精度地圖數(shù)據(jù)模型與采集式樣、交換格式和物理存儲的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，基于北斗地基增強的高精度定位技術(shù)、多源輔助定位技術(shù)等。

8）標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。包括智能網(wǎng)聯(lián)汽車整體標(biāo)準(zhǔn)體系以及設(shè)計汽車、交通、通信等各領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

9）測試評價。包括智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試評價方法與測試環(huán)境建設(shè)等。

2.2 課程體系建設(shè)難點

智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)課程體系的構(gòu)建需要圍繞行業(yè)崗位需求，改革的關(guān)鍵問題在于能否培養(yǎng)專業(yè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的對口專業(yè)人才，課程團隊在實踐過程中發(fā)現(xiàn)以下幾點問題，正成為新專業(yè)教學(xué)改革的瓶頸。

1）師資隊伍問題。智能網(wǎng)聯(lián)汽車人才的匱乏是全行業(yè)的問題，具備博士學(xué)歷的高層次人才更為匱乏。在現(xiàn)有條件下，地方高校組建專業(yè)的教學(xué)團隊障礙較多。

2）課程體系設(shè)置問題。當(dāng)前，全國可供借鑒的智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)課程體系設(shè)置經(jīng)驗較少，智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)培養(yǎng)大綱和課程體系的制定是需要認(rèn)真創(chuàng)新研究的關(guān)鍵內(nèi)容。

3）教材問題。智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)的現(xiàn)有書籍側(cè)重技術(shù)概述，系統(tǒng)性專業(yè)教材叢書較少，教學(xué)資料儲備困難。

4）實踐設(shè)備問題。對于智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)實踐課程，在實踐設(shè)備方面面臨兩點主要問題：一是與智能網(wǎng)聯(lián)汽車有關(guān)的軟硬件設(shè)備都較為昂貴，需要投入的實踐設(shè)備建設(shè)資金較多；二是市面上缺乏適用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車本科生培養(yǎng)的實踐教學(xué)設(shè)備。

3 核心課程體系設(shè)計與實踐探索

3.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車師資隊伍內(nèi)部挖掘和培養(yǎng)

結(jié)合各高校學(xué)科設(shè)置和教師專業(yè)特色，組建多學(xué)科教學(xué)團隊以滿足部分課程開設(shè)師資要求。對于校內(nèi)人員無法滿足師資要求的新增課程，通過出國進修或企業(yè)實踐的形式培養(yǎng)專業(yè)師資力量。筆者團隊長期圍繞智能網(wǎng)聯(lián)汽車交互領(lǐng)域開展研究，主持北京高等教育本科教學(xué)改革創(chuàng)新項目“智能化時代機器人領(lǐng)域應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)研究”、教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“新工科背景下智能交互技術(shù)課程建設(shè)”驗收校內(nèi)評價排名第一。團隊2019 年出版“十三五”國家重點出版規(guī)劃教材《智能交互技術(shù)與應(yīng)用》；2020 年與企業(yè)共建15 輛實體模型車的智能交互實踐教學(xué)平臺；2021 年研發(fā)車輛虛擬交互仿真平臺，解決了線上實踐教學(xué)的載體問題，并有多項研究充實在線教學(xué)。

3.2 專業(yè)規(guī)劃與人才培養(yǎng)方案

與企業(yè)共同討論智能網(wǎng)聯(lián)汽車人才需求方向和專業(yè)建設(shè)方案，研究符合地方和學(xué)校實際情況的專業(yè)建設(shè)特色方向和人才定位，聯(lián)合制定適合地方高校本科生層次理解和掌握的理論課程和實踐課程。

本團隊2018 年“以科學(xué)任務(wù)引導(dǎo)、用載體匯聚專業(yè)培養(yǎng)智能機器人應(yīng)用創(chuàng)新人才”獲北京市教學(xué)成果二等獎，后續(xù)成果獲得學(xué)校2019 年教學(xué)成果一等獎，2020 年教學(xué)成果二等獎和“云教學(xué)同向同行”優(yōu)秀課程案例一等獎。

3.3 智能網(wǎng)聯(lián)汽車實踐設(shè)備產(chǎn)學(xué)聯(lián)合開發(fā)

如圖3 所示，智能網(wǎng)聯(lián)汽車實踐設(shè)備產(chǎn)學(xué)聯(lián)合教學(xué)平臺在實踐課程聯(lián)合制定的基礎(chǔ)上，本團隊與相關(guān)企業(yè)共同討論和開發(fā)滿足實踐教學(xué)要求和目標(biāo)、單臺設(shè)備成本低、占地面積小、綜合利用率高、可應(yīng)用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)大學(xué)生學(xué)科競賽的實踐設(shè)備。

圖3 機器人學(xué)院智能網(wǎng)聯(lián)汽車實踐設(shè)備產(chǎn)學(xué)聯(lián)合教學(xué)平臺

3.4 人才實習(xí)和就業(yè)

本團隊深度開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車全產(chǎn)業(yè)鏈的調(diào)研與交流，進一步找準(zhǔn)人才需求定位，建設(shè)產(chǎn)學(xué)聯(lián)合實習(xí)和就業(yè)推薦機制。

4 結(jié)論

隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、信息通信等技術(shù)的快速發(fā)展,汽車與電子、通信、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域加快融合,智能網(wǎng)聯(lián)汽車已經(jīng)成為全球新一輪產(chǎn)業(yè)競爭的制高點。本課程體系建設(shè)團隊根據(jù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車全產(chǎn)業(yè)鏈的調(diào)研，進行行業(yè)發(fā)展的精準(zhǔn)定位；團隊建立智能網(wǎng)聯(lián)汽車實踐設(shè)備產(chǎn)學(xué)聯(lián)合教學(xué)平臺，以應(yīng)用市場及前沿技術(shù)為導(dǎo)向明確產(chǎn)品的形式內(nèi)容；探索行業(yè)發(fā)展布局，對傳統(tǒng)專業(yè)進行轉(zhuǎn)型升級，培養(yǎng)能更好符合市場需求的高技能應(yīng)用型人才，促進學(xué)校內(nèi)涵式建設(shè)與發(fā)展。