付志軍，侯俊劍，趙登峰，周 放

（鄭州輕工業(yè)大學機電工程學院，河南 鄭州 450002）

0 引言

汽車產(chǎn)業(yè)“電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化”新四化發(fā)展趨勢推動下，汽車產(chǎn)業(yè)鏈、生態(tài)圈正進入全面重構時代，迫切需要培養(yǎng)大量創(chuàng)新型復合人才。美國的密歇根州立大學基于交互式虛擬仿真技術搭建了智能網(wǎng)聯(lián)汽車綜合實驗室，通過將虛擬仿真技術應用到教育教學中大大提高了學生們的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，代表了目前國際網(wǎng)聯(lián)汽車教學領域的最高水平[1]；德國亞琛工業(yè)大學將機器學習和車聯(lián)網(wǎng)相關課程融入了現(xiàn)行的車輛工程專業(yè)體系。并通過在選修課中增加相關企業(yè)急需的專業(yè)知識，加速了產(chǎn)學研深入?yún)f(xié)同融合，解決了企業(yè)和高校之間人才需求不匹配問題[2]；日本豐田汽車率先提出了校企聯(lián)合研發(fā)中心培養(yǎng)體系，建立起了一條企業(yè)需求和高校人才培養(yǎng)的紐帶，實現(xiàn)了多學科交叉型人才的培養(yǎng)目的；[3]；英國布雷斯托大學[4]建立了校企聯(lián)合實踐就業(yè)中心，在學生走向工作崗位之前，就對相關人員開展了有針對性的知識培訓，大大提高了學生的一次性就業(yè)率。

我國也非常重視應用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，尤其在“車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)”等國家大力培育和發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領域，政府和教育界都做出了很多的努力。湖北汽車工業(yè)學院王科銀提出了實踐能力驅動的車輛工程專業(yè)OBE改革方案[5]。清華大學李克強教授強調[6]，智能網(wǎng)聯(lián)汽車（ICV）技術代表了未來汽車的發(fā)展方向，其中云控技術是關鍵，我國要走在世界的前列，就必須率先突破車輛工程專業(yè)現(xiàn)行培養(yǎng)體系，走多學科交叉融合的人才培養(yǎng)之路。江蘇大學汽車與交通工程學院[7]克服了智能網(wǎng)聯(lián)汽車實踐條件的限制，提出了數(shù)字孿生驅動下的虛擬仿真教學實驗方法，使得一些先進技術可以借助虛擬仿真平臺實現(xiàn)，收到很好的教學效果，學生反映良好。加深學生對所學知識點的理解。同時在汽車電子與信息化教研方向分析了“車輛測試技術”課程在理論教學環(huán)節(jié)和實踐教學環(huán)節(jié)存在的問題，提出了優(yōu)化教學內容、多樣的教學方式理論教學改革方案，采用了多媒體教學結合現(xiàn)場教學的教學模式，增強了學生對車輛測試技術的研究興趣[8]。參考文獻[9]針對現(xiàn)代汽車技術發(fā)展趨勢，提出了項目驅動的教學模式，將機器學習、人工智能、大數(shù)據(jù)等多科學知識融入現(xiàn)行的車輛工程專業(yè)課程體系，并堅持實踐能力培養(yǎng)為導向，做到以學生能力培養(yǎng)為中心，瞄準市場需求，培養(yǎng)復合型人才。

在智慧交通背景下，車輛工程專業(yè)教學還應圍繞智慧公路、車路協(xié)同、車聯(lián)網(wǎng)、云控平臺等方面進行專業(yè)人才培養(yǎng)。未來無人駕駛汽車實際上就是一個輪式機器人，它集成了先進感知、機器學習、數(shù)字通訊等各種機器人高端技術，因此在車輛工程專業(yè)的課程設置和教學模式上應該充分融入多科學交叉，才能達到未來汽車專業(yè)人才要求[10]。比如，在原來機械類為主的課程體系設置上，應該增加《智能駕駛技術》《云控大數(shù)據(jù)技術》《網(wǎng)聯(lián)通訊技術》《數(shù)字安全技術》等課程，體現(xiàn)多學科交叉的特點[11]。新能源汽車背景下對電子信息技術[12]與自動化電力電器技術[13]要求日益增多，應該在現(xiàn)行車輛工程專業(yè)培養(yǎng)體系中融入相關知識。

此外，針對新四化帶來的網(wǎng)絡知識資源較少，無法滿足當今車輛工程專業(yè)人才的培養(yǎng)要求，運用現(xiàn)代化信息技術對多傳感器融合、多目標協(xié)同、營運大數(shù)據(jù)驅動等網(wǎng)絡課程進行開發(fā)研究，重點介紹新四化背景下的專業(yè)課程微課制作過程，為該類課程的開發(fā)提出建設性的意見[14]。根據(jù)智能網(wǎng)聯(lián)背景下社會對應用型本科院校車輛工程專業(yè)人才的需求，參考文獻[15]從課程體系設計、教學資源開發(fā)、師資隊伍建設、實驗室建設、產(chǎn)教融合等方面對汽車工程專業(yè)進行了培養(yǎng)模式改革，旨在形成一種面向企業(yè)需求的應用型人才培養(yǎng)模式。本文致力于突破現(xiàn)有的課堂授課為主的車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式，面向汽車新四化的發(fā)展趨勢，重新構建車輛工程抓也人才培養(yǎng)體系，將機器學習、人工智能、大數(shù)據(jù)等新型知識融入課程體系的構建工程中，做到多學科交叉融合；同時，改革課堂知識傳授為主的填鴨式教學模式，提出以項目驅動的創(chuàng)新性授課模式，讓學生從被動的知識傳授變?yōu)橹鲃拥膸栴}學習，充分調動他們的積極性，實現(xiàn)課程授課模式的核心突破；此外，加強校企產(chǎn)學研合作，打造聯(lián)合實踐培訓基地，充分利用企業(yè)和高校的人才培養(yǎng)優(yōu)勢，使得學生可以在四年大學本科的學習過程中，獲得來自企業(yè)一線的工程實踐知識傳授，提高他們的動手實踐能力，能夠在大四畢業(yè)之后很好的升任相應的專業(yè)崗位，正事成為企業(yè)需求的專業(yè)技術人才。最后，本文在針對現(xiàn)有車輛工程專業(yè)存在的四大核心問題基礎之上，給出了相對應的解決方案，為我校車輛工程專業(yè)的發(fā)展提升了一個高度。同時，相關成果也必將形成示范作用，從而推動我省乃至全國車輛工程專業(yè)的教學模式改革和創(chuàng)新，具有重要借鑒意義。

1 教學現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)行的專業(yè)知識和教學體系與行業(yè)新四化發(fā)展方向的不匹配

在新四化背景下，車輛工程專業(yè)應該培養(yǎng)多學科交叉的復合型人才，打破現(xiàn)有的以機械類課程設置為主的車輛工程專業(yè)人才教學體系。急需開設相應多學科交叉課程，以取代一些過時的課程知識，如在汽車新能源化發(fā)展趨勢下，可以減少乃至取消相應的內燃機方面的學時，而增加相應的新能源汽車技術和智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術方面的授課，滿足車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)的新時代需求。

1.2 雙創(chuàng)實訓實踐環(huán)節(jié)與行業(yè)轉型發(fā)展過程中人才需求的不匹配

隨著汽車新四化的發(fā)展趨勢，急需更適應市場和行業(yè)的人才培養(yǎng)實訓項目和更先進的實訓條件。目前相關專業(yè)實踐教學環(huán)境已經(jīng)具備一定規(guī)模，但尚不能完全滿足不斷發(fā)展的人才培養(yǎng)的需要?，F(xiàn)有的實驗條件、課程設計、認知實習等實訓環(huán)節(jié)需要進一步改善。尤其是車輛智能控制、車聯(lián)網(wǎng)絡技術應用等新技術新場景的應用，對傳統(tǒng)的教學模式產(chǎn)生了巨大的沖擊。目前實踐平臺存在設備老舊、技術落后、應用項目過時等一系列問題，不能滿足現(xiàn)代化“互聯(lián)網(wǎng)+”社會人才的需要，滿足大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)需求的實訓條件還需進一步提高。

1.3 校企合作的產(chǎn)教融合人才培養(yǎng)模式改革力度不夠

教育部鼓勵企業(yè)積極投入、競相參與產(chǎn)教融合，與高校協(xié)同培養(yǎng)社會企業(yè)所需要的復合型專業(yè)技術人才。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，行業(yè)技術不斷進步，人才培養(yǎng)過程中校企合作融合度、緊密度相對不高，銜接不夠緊密。采用“師傅帶徒弟”的一對一幫扶服務，做到精準個性化培養(yǎng)，打破一刀切式的大熔爐式的傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式，打造校企聯(lián)聯(lián)合培養(yǎng)實驗基地，搭建互惠互利校企雙贏的軟平臺，實現(xiàn)產(chǎn)教深度融合。

1.4 虛擬仿真實驗平臺內涵對虛實結合教學模式支撐不夠

不同于傳統(tǒng)的車輛工程專業(yè)知識教學，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的教學涉及多個學科內容的交叉，與之相匹配的教學實踐條件十分昂貴，且有些涉及車輛操縱穩(wěn)定性方面的實現(xiàn)十分危險，因此，需要搭建相應的虛擬仿真實驗平臺，通過虛擬映射數(shù)字孿生技術再現(xiàn)實車運行狀態(tài)，滿足車輛工程專業(yè)新四化趨勢下的教學實驗條件要求。

2 教學改革思路

本課題的研究內容，將雙創(chuàng)核心理念為基礎，以車輛工程專業(yè)新四化教育培養(yǎng)計劃為中心，并結合我校車輛工程專業(yè)的實際情況，提出一種面向社會急需的應用型卓越人才培養(yǎng)新模式，以培養(yǎng)新四化背景下車輛工程專業(yè)多維度復合型人才為主要目標來重新構建專業(yè)核心課程學習和系統(tǒng)綜合實踐培養(yǎng)體系。專業(yè)核心課程課以虛實結合為培養(yǎng)路徑，依托數(shù)字化、信息化與智能化特色課程進行學習與實踐，重點培養(yǎng)學生的系統(tǒng)整合能力。主要培養(yǎng)模式創(chuàng)新如圖1（P156）所示。

圖1 改革思路

根據(jù)汽車行業(yè)“新四化”的挑戰(zhàn)，構建車輛工程專業(yè)新的培養(yǎng)模式，具體舉措如下：

2.1 注重工程實踐與“雙創(chuàng)”能力培養(yǎng)，制訂面向四化的車輛工程培養(yǎng)方案

以工程實踐與“雙創(chuàng)”能力培養(yǎng)為發(fā)力點，重塑大學本科四年課程體系，融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相關課程設計環(huán)節(jié)，建立競爭有序的競賽體系，實現(xiàn)以賽促教的目的。同時，鼓勵學生積極參與實踐項目，在具體項目中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，改變被動式的知識傳授為主動式的自主學習，提高學生學習的自覺性和主動性；以理實綜合性課程、實驗課程和科技競賽為主要載體，設置貫穿大學四年的圍繞創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的工程與科技實踐訓練項目。

2.2 設置車輛工程專業(yè)車聯(lián)網(wǎng)方向特有的實訓實驗課程

針對車輛工程專業(yè)新四化所需的主要核心實訓實驗課程，如程汽車單片機技術、汽車電器與電子技術、汽車控制系統(tǒng)設計、車輛動力學建模與仿真、自動駕駛控制與決策技術、傳感器技術應用、電動汽車、智能傳感與車聯(lián)網(wǎng)技術、電池管理系統(tǒng)進行協(xié)同融合，并制定多學科交叉融合的實訓實驗課程。

智能車聯(lián)網(wǎng)絡運維實踐室依托行業(yè)新能源車聯(lián)的智能網(wǎng)絡化管理，采用先進的通信網(wǎng)絡技術、定位技術、智能感知技術、云計算技術對新能源智能汽車提供全方位的監(jiān)測、監(jiān)控及控制，保障車輛的健康運行。智能車聯(lián)網(wǎng)由車聯(lián)智控開放平臺、車聯(lián)智控監(jiān)控中心、人工智能機大數(shù)據(jù)應用模塊三大模塊組成。實踐室集實踐教學、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)及行業(yè)應用一體化，采用項目化的方式，培養(yǎng)智控平臺運維，車輛動態(tài)交通系統(tǒng)運維等新能源車聯(lián)的智能網(wǎng)絡化運維管理的專業(yè)人才。智融車聯(lián)信息平臺模塊平臺層由處理大量車聯(lián)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)中心和車聯(lián)智控開放平臺組成。車聯(lián)智控開放平臺支持新能源車各種傳感設備的接入，可以遠程控制設備。車聯(lián)智控開放平臺是面向車聯(lián)網(wǎng)而打造的PaaS開放平臺，是智慧交通的中樞神經(jīng)，負責車與車之間的互聯(lián)互通。

2.3 改革課堂教學形式

現(xiàn)有的填鴨式課程教學形式已經(jīng)嚴重影響了學生學習的主動性，急需對課堂教學形式進行改革，采用項目驅動的教學模式，以問題驅動的授課形式讓學生由被動學習變?yōu)橹鲃訉W習；同時課堂教學應該多樣化，并借助多媒體技術實現(xiàn)開放課堂、微課、典型工程案例、上機練習等多種形式為主的教學先進教學手段，激發(fā)學生的學習熱情，調動學生學習的積極性。

2.4 建立智能網(wǎng)聯(lián)汽車虛擬仿真實驗平臺

借用數(shù)字孿生雙向映射仿真技術，將現(xiàn)實交通實時場景映射到虛擬仿真平臺進行數(shù)字孿生，實現(xiàn)對相應多傳感器融合、路徑規(guī)劃和決策的在線仿真驗證，實現(xiàn)以新四化為核心的虛擬仿真實驗平臺，實現(xiàn)更好的教學效果。Matlab/Simulink中的數(shù)據(jù)融合模塊使得它可以實現(xiàn)和相應多體動力學仿真軟件（如TruckSim、Ponosim、ADAS等）的無縫融合，實現(xiàn)在線聯(lián)合仿真。通過系統(tǒng)設計、科學構建，協(xié)同推進，構建大學生雙創(chuàng)實踐平臺，構建縮放比例實車實驗平臺，按照真實的崗位的技術技能要求，進行實踐學習、實際操作訓練和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。依托綜合實踐平臺提供自動駕駛應用技術課程及汽車電器電子綜合實訓課程，可支撐人工智能、汽車智能技術、智能網(wǎng)聯(lián)技術、汽車電子技術等核心專業(yè)課程。采用縮放比例智能車進行實訓實驗課程?？s放比例智能車配置了多種傳感器和控制決策系統(tǒng)，該平臺具有獨創(chuàng)性的基于模型預測控制（Model Predictive Control，MPC）的自動駕駛電動車輛系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)視頻、激光雷達、超聲波雷達等多傳感器信息數(shù)據(jù)融合，提供安全性、舒適性、經(jīng)濟型等多目標下的縱橫向協(xié)同控制決策算法，實現(xiàn)高度智能化運行。同時，采用基于模型的模塊化設計思想，使得相關仿真算法的可移植性很好，有利于學生實現(xiàn)二次開發(fā)。

2.5 與車輛工程新四化技術發(fā)展及企業(yè)需求對接

建立健全車輛工程產(chǎn)學研合作實踐基地，為學生提供市場營銷、保險理賠、汽車設計、售后技術支持、軟件測試與編程工程師等多種崗位的實習。制定項目實踐訓練相關培訓內容，切實提高車輛工程專業(yè)學生的動手解決實際問題能力。聘請有經(jīng)驗的企業(yè)一線工程技術人員，采用師傅帶徒弟的實訓模式，讓學生參與到具體的實訓項目中，為將來就業(yè)打下扎實的工程技術基礎。建立校企聯(lián)合實習基地，開展短期有針對性的專業(yè)能力培養(yǎng)的實訓班，直接面向企業(yè)人才需求，使得學生在實訓完成后，可以找到理想的工作。

3 總結

根據(jù)雙創(chuàng)背景下的高素質人才培養(yǎng)目標要求，結合新四化車輛工程專業(yè)發(fā)展特色，打破現(xiàn)行的知識傳授為主的授課模式，構建多科學交叉融合的車輛工程專業(yè)復合型人才課程培養(yǎng)體系，以項目驅動為向導，培養(yǎng)學生的自主學習能力，調動學生的積極性。同時，加強校企產(chǎn)學研合作，打造聯(lián)合實習基地，滿足企業(yè)對專業(yè)人才的知識技能需求。