何偉 林濤 張裕 劉云翔

摘要：為培育車聯(lián)網(wǎng)與自動駕駛領域內德才兼?zhèn)涞膽脛?chuàng)新型人才，提出以面向國家需要，踐行立德樹人，鍛煉科學思維與創(chuàng)新能力為目標，開展思政引領的車聯(lián)課程建設與教學實踐思路。闡釋貫穿通信、感知與決策技術的教學路線；介紹融入思政元素的具體教學內容與方法；針對課堂教學與實踐教學，結合實例提供相關提升課程思政與專業(yè)教學效果的措施與經(jīng)驗；探討圍繞知識傳授與價值塑造目標開展的教學評估設計，及對問題編制、師生共評上的一些體會。

關鍵詞：V2X；車聯(lián)網(wǎng)；自動駕駛；課程思政；教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A文章編號：1009-3044（2023）29-0133-03

0 引言

“V2X技術及應用”是上海應用技術大學計算機學院人工智能專業(yè)的一門專業(yè)課，面向高年級本科生。V2X是“Vehicle to Everything”的縮寫，涵蓋車聯(lián)網(wǎng)與自動駕駛技術。該課程的開設與建設源于我國對掌握該領域關鍵技術的重大需求，可為相關企業(yè)、科研院校儲備技術人才，有利于我國在該領域實現(xiàn)跟跑、并跑到領跑的重大轉變。

遵循習近平總書記“把思想政治工作貫穿教育教學全過程”[1]的教導，此課程的教學資源建設、課堂教學與實踐教學工作，“堅持問題導向與需求導向”[2]，關注國家發(fā)展需要，著力植入愛國與創(chuàng)新等思政元素，幫助學生將社會主義核心價值觀入腦入心，培養(yǎng)全面發(fā)展的創(chuàng)新型人才。在介紹教學路線的制定后，對教學內容編制、車聯(lián)課堂教學與實踐教學可采取的具體思政措施加以說明，以知識與價值并重的學習目標為驅動設計了教學評價，最后對當前開展的課程建設進行了反思與總結。

1 教學路線制定

以面向國家需求，踐行立德樹人，鍛煉科學思維與創(chuàng)新能力為目標，本課程的教學路線如圖1所示。參考[3-5]等文獻，結合學生專業(yè)背景，并與東軟、三星、百度等相關企業(yè)進行研討，課程擷取了無線通信、傳感融合、高精定位、路徑規(guī)劃與智能決策等科學性、實用性、挑戰(zhàn)性強的車聯(lián)核心技術，按通信、感知、決策與行動三大模塊循序漸進。

通信模塊以無線與蜂窩通信原理為基礎，著重解析車聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議：WAVE與C-V2X。感知模塊介紹各類車聯(lián)傳感器的特點與傳感信息的融合方法，闡明定位、激光雷達與高精地圖技術的基本原理與相關算法。決策與行動模塊進一步講授基于通信與感知模塊所獲取的信息，車輛進行路徑規(guī)劃與智能決策的基本方法；以及運用人工智能技術，特別是深度學習，實現(xiàn)自動駕駛中目標檢測的方法。

通過本課程的學習擬達成如下的教學目標。學生在理解車聯(lián)技術架構、安全體系與協(xié)議標準的基礎上，可開展車聯(lián)應用算法的研究與實現(xiàn)；能綜合運用物理、數(shù)學、算法分析等知識對車聯(lián)問題建模，探索改進已有的算法或設計新算法，驗證其正確性、可行性與高效性；能基于車載設備（OBU）、路側設備（RSU）、智能信號燈等搭建常見的車聯(lián)應用場景，采用嵌入式編程或PC端編程進行數(shù)據(jù)采集、協(xié)議分析、算法測試與驗證；對高精定位、傳感融合、人工智能的相關理論或模型算法，能針對實際問題甄別使用，開展實驗仿真予以驗證分析。

2 教學內容編制

基于圖1的教學路線，為實現(xiàn)課程思政與專業(yè)教學相融合，遵循教育部“梳理各門專業(yè)課所蘊含的思政教育元素和所承載的思想政治教育功能”的指示，本課程建設從多個角度（詳見第3、4節(jié)的介紹）對各知識單元中所蘊含的思政元素進行了充分挖掘，并采用了諸如頭腦風暴、模擬辯論、編程項目討論等多種形式的線上線下教學方式加以支撐，如表1所示。

在開展課件、教材編寫與實驗設置（見表2） 時，也力爭以案例、比喻、故事等形式凸顯價值塑造點，并基于超星學習通平臺初步建設了課程視頻、章節(jié)測驗等線上資源。

通過上述工作，希望逐步培養(yǎng)學生在學習專業(yè)知識的過程中，時刻領悟、印證馬克思主義理論的學習習慣，做到“學思用貫通”“知信行統(tǒng)一”，使其對馬克思主義理論與社會主義核心價值觀能常思長用、嚴學實行、深信細品。

3 思政引領的課堂教學措施制定

為同時提升課程思政與專業(yè)學習效果，“堅持知識引領與價值傳授相結合”，“抓好課堂教學主線”[6]，針對車聯(lián)課堂教學可采取如下措施：

3.1 結合國內外時政熱點激發(fā)興趣

黨情、國情與社情的學習，可極大促進與引導專業(yè)知識的學習。應在教學中緊密結合專業(yè)知識，穿插討論相關國內外時事熱點與國家的方針政策。通過與社會大課堂相結合，幫助學生了解國家的迫切需求與對人才的渴望。使學生真正感到學有所用，體會到課堂所學是實用的活知識，對國家與人民具有重大意義，對實現(xiàn)中華民族偉大復興有巨大推動力。在講述車聯(lián)網(wǎng)概述的章節(jié)時，可播放百度阿波羅、Tesla等無人駕駛的相關視頻，介紹其在貨運（如菜鳥驛站無人快遞）、客運（如上海地鐵15號線）、軍事等諸多領域的實際應用，拉近學生與高新技術的距離。

立足國內、對標國際，也可引發(fā)學生思考未來的研究或工作方向，使其意識到自身專業(yè)能力的不足，激發(fā)其勤學苦練、實干報國。在講解C-V2X相關技術時，可評點其關鍵技術5G的相關新聞報道。通過對比國內外研究現(xiàn)狀，彰顯出我國在5G領域的領跑優(yōu)勢，同時探討未來可能的研究方向。

3.2 以史為鑒，文化養(yǎng)人，以身作則

每項重大發(fā)明與發(fā)現(xiàn)背后，都蘊含著寶貴的為人處世的經(jīng)驗，閃耀著人性的光輝。通過深入挖掘技術背后的名人故事及其奮斗史，可加深學生對愛國、敬業(yè)、誠信、友善的社會主義核心價值觀的理解，助其成為德才兼?zhèn)涞纳鐣髁x建設者。在介紹定位技術章節(jié)時，可播放北斗衛(wèi)星定位的新聞視頻，既增強學生的民族自豪感又生動闡釋其原理。通過結合中華人民共和國史、改革開放史等，講述各專業(yè)領域前輩科學家獨立自主、從零到一實現(xiàn)飛躍的奮斗故事，鼓勵學生效法前輩先賢，不畏險阻，勇攀科學高峰。

在剖析具體的技術原理過程中，也可以中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化浸潤滋養(yǎng)學生，以比喻方式深入淺出地加深學生的理解，剖析哲學內涵。在講授傳感信息融合章節(jié)中卡爾曼濾波部分時，可導出傳感融合所蘊含的取長補短、合作共贏的協(xié)同精神，引出構建人類命運共同體的理念；指出處事要有全局觀，不能偏聽偏信，對信息需有分辨與判斷能力。鼓勵其多作“前瞻性思考”“全局性謀劃”。使學生體會到做人做事的相通性，鼓勵其從哲學視野看待專業(yè)問題。

教師本身更要結合自己的工作、學習經(jīng)歷，設身處地、認真上好每堂課。以言傳身教體現(xiàn)職業(yè)素養(yǎng)與敬業(yè)精神。例如，可結合在企業(yè)帶領團隊研發(fā)新產(chǎn)品的經(jīng)歷，講述開拓創(chuàng)新的不易，弘揚精益求精、永不放棄的奮斗者精神。

3.3 問題驅動，融會貫通，啟迪創(chuàng)新

為應對百年未有之大變局，我國緊缺具有“原始創(chuàng)新能力”的人才。在教育主戰(zhàn)場，可加強討論式、問題為線索[7]的學習模式。緊密聯(lián)系實際工程或科學問題，以交叉對照，層層設問的方式激勵學生深入探索相關技術。

鼓勵學生對當前教學章節(jié)提出好問題，帶著問題進行后續(xù)學習，樹立其創(chuàng)新意識，培養(yǎng)其勇于質疑的科學精神。例如在講解路徑規(guī)劃算法前，可讓學生從工程師角度，結合其專業(yè)知識與生活經(jīng)驗，自行思考無人車進行路徑規(guī)劃所必需的信息與大致的規(guī)劃步驟，引發(fā)其對地圖構造、路徑規(guī)劃算法設計方面的思考，提出自己的建議與疑問。

應進一步增強課程的研討性，對一些專業(yè)問題引導學生自行得出答案，并與現(xiàn)有的定理結論加以驗證對比。通過對一些問題變換約束條件與應用場景，或介紹相關的前沿研究，助力學生融會貫通，逐步形成創(chuàng)新能力。例如在介紹全局路徑規(guī)劃算法時，針對Dijks?tra算法，可結合實際生活經(jīng)驗，討論如何計算耗時最短或最節(jié)能的路徑，引發(fā)學生對“最短路徑”的定義、汽車的耗能模型、地圖權值的設定等方面的思考。借助對比Uniform Cost Search與A*算法，引導學生發(fā)現(xiàn)其一脈相承的關系并辨析其不同的應用場合。提示學生小改變可引起大功效，啟發(fā)學生通過思辨進行創(chuàng)造。

4 思政引領的實踐教學措施

車聯(lián)課程的實踐教學是加深學生對基本理論理解，培養(yǎng)學生動手能力與創(chuàng)造性的關鍵，為避免“兩張皮”的問題，可采取如下措施：

4.1 產(chǎn)學研結合，取長補短

本課程所涉及的技術較新，跨越多門學科，且與汽車、通信等產(chǎn)業(yè)密切相連。響應國家產(chǎn)學研融合，堅持需求導向和問題導向的號召，上海應用技術大學計算機學院與東軟、三星、百度、阿里等相關企業(yè)，以及上海的一些高校開展了多次交流探討。課程實驗部分的設置也重點參考了相關企業(yè)的意見，并購買了車載設備、路側設備、智能信號燈等，借助智能小車、仿真模型車到真車，搭建了較為真實的車聯(lián)環(huán)境；輔以SUMO、OMNeT++等仿真軟件開展實驗教學，使學生能切身體驗到業(yè)界的最新技術進展，更具參與感與實戰(zhàn)感。

4.2 以小見大，解決復雜工程問題

“中國的問題必須從中國基本國情出發(fā)，由中國人自己來解答”。教師應根據(jù)自身經(jīng)歷與學識，結合現(xiàn)實需要，抽象出一些學生力所能及的小項目，讓學生探索解決。例如，在車聯(lián)網(wǎng)的國內外行業(yè)標準中均定義了避障、超車等幾類車聯(lián)典型應用，但符合我國國情的最佳實現(xiàn)算法仍屬開放性范疇。在本課程的實驗課中，對一些場景聯(lián)合相關企業(yè)給出了基本解決方案，同時向學生提供相關的文獻與標準，要求其自行研讀、搜索網(wǎng)絡資源。從修改參數(shù)、替換模型開始優(yōu)化探索，并對算法進行對比研究。更鼓勵學生提出原創(chuàng)的解決方案，并加以評判，培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力。 面對復雜的工程問題，鼓勵學生堅持底線思維，“凡事從壞處準備，努力爭取最好的結果”，考慮最壞的情況，遇到挫折愈挫愈勇，學會從挫折中汲取經(jīng)驗。

4.3 手腦并用，培養(yǎng)動手能力

為增強學生的動手能力，培養(yǎng)其良好的勞動習慣與優(yōu)秀的職業(yè)操守，在車聯(lián)實驗中設置了基于OBU或其他嵌入式設備的軟硬件相結合的實驗。通過增加實驗“留白”，激發(fā)學生親身實踐。部分關鍵代碼需要學生根據(jù)要求與提示，主動搜尋資料自行完成，設備接線與組裝則依教師指導與原理圖獨立完成。此外，從遵循代碼編寫規(guī)范、愛護實驗設備、勤儉節(jié)約等角度培養(yǎng)學生的良好勞動習慣，促進學生德智體美勞全面發(fā)展。

5 教學評價設計

教學評價是促進學生自主學習的關鍵一環(huán)，課程圍繞知識傳授與價值塑造的學習目標，采取了目標驅動的評價設計，力求評估活動與學習目標相一致。評價活動采用了“多元化方式”[8]，除了章節(jié)測驗、隨堂測驗、實驗報告、期末考試等常規(guī)評價活動外，還引入了項目討論、游戲模擬、模擬辯論、論文導讀、筆記制作等活動的評價，線上線下全面考查學生的知識掌握情況、思維能力與道德品格。

問題的編制上，一是博采國內外優(yōu)秀教學資源，防止“封閉僵化”與“食洋不化”。二是結合最新的科研進展、相關實際問題與時事熱點，引發(fā)學生思考，幫助學生“深入學、持久學、刻苦學、帶著問題學、聯(lián)系實際學”。希冀學生在“沒有教科書與現(xiàn)成答案”的情況下，也能闖出一條新路。三是“堅持系統(tǒng)觀念”，“用普遍聯(lián)系的、全面系統(tǒng)的、發(fā)展變化的觀點”設計綜合性的試題。打破各章節(jié)孤立考核的模式，自然穿插相關知識點的內容，并以思維導圖領航，幫助學生溫故知新。

評分方式上，采用了學生互評與教師打分相結合的方式。但注意對主觀題給出細化的量規(guī)，使學生做題時就能明確目標，評分時也有法可依。對客觀題，采用學習通平臺實現(xiàn)自動批閱并提供答案解析，以實現(xiàn)快速學情反饋。對學生在解答問題時，“先行先試出現(xiàn)的”和“尚無明確限制的探索性試驗中的”失誤和錯誤，教師要予以引導和寬容。

對于采用分組方式進行的實驗或大作業(yè)，遵循“制度執(zhí)行到人到事，做到用制度管權管事管人”，要求小組內部明確分工與責任人，作為部分評價依據(jù)。鍛煉了學生的團隊協(xié)作能力與領導能力，也達到了同伴促學的目的。通過依據(jù)量規(guī)進行的組間互評、組內互評與教師評閱，可實現(xiàn)較為客觀的評價。

6 結論

針對思政引領的車聯(lián)課程建設與教學實踐有如下思考。要做到將社會主義核心價值觀“進教材、進課堂、進頭腦”，使課程思政與專業(yè)傳授相得益彰，教師要加強自身對黨和國家方針政策的學習，關心天下大勢。要留心生活中的鮮活案例，總結歸納價值塑造元素，用社會大課堂生動地教導學生。要以學習者為中心，將技術原理背后所蘊含的哲學思想、人文情懷、科學精神等思政元素融入教學與教材，增強課程的研討性，培養(yǎng)學生自主發(fā)現(xiàn)的思辨能力。要弘揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，嚴于律己，做好學生的榜樣。要加強校企交流，面向國家重大需求，協(xié)同培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

參考文獻：

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[7] 黃靜如，張賢萍，朱愛萍，等“. 信息+結構+轉化”課程教學模式

探究：以“會計學原理”為例[J].集美大學學報（教育科學版），

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[8] 郭曉然，許燕，劉彩虹.課程思政視域下模擬電路與數(shù)字電路

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【通聯(lián)編輯：王力】