智能网联汽车（Intelligent Connected Vehicle,ICV）作为新一代信息通信及人工智能（Artificial Intelligence,AI）发展载体，已然成为现代科研领域的热门话题。其快速发展与相关技术人才短缺之间的矛盾日渐突出，特别是与智能网联汽车相关的各项关键技术，如先进驾驶辅助系统（Advanced Driver Assistance System,ADAS）、环境感知技术、智能座舱（如人机交互、智能座椅、疲劳驾驶检测等）、高精度地图及高精度定位、全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）及信息通讯技术（如V2X）等。为提高教学质量，满足智能网联人才需要，刘文晶等[1]提出智能网联方向“教、赛、学”一体化教学的可实施改革路径。同时，刘锋[2]提出将全息立体投影技术应用于智能网联教学，通过虚拟培训方式避免教学中因实验设备、场所及教学成本等问题造成相关课程教学无法开展，该方法具有技术先进理念、教学设备内实用性等优势，减少教学成本，有助于调动学生学习积极性，提高智能网联教学质量。继而，董文亮等[3]也结合市场对人才的实际需求，提出智能网联汽车技术教育教学融入“岗证赛课”融合的理念，“用比赛代替训练”，通过参加相关的行业竞赛来拓展知识和技能。王婉秋等[4]认为智能网联汽车环境感知技术是一门集综合性和实践性为一体的课程，所以要采用多课程融合、基于实践的教学方法和混合式教学方法，来满足智能网联汽车的高速发展对综合性素质人才的需求。

本文则基于智能网联汽车专业教学的难点和盲区，立足于学生兴趣爱好，针对不同的模块设计难易程度各异的教学案例，实施“渐进式”推进教学任务的教学方法；同时，引进新兴的智能网联汽车设备，搭建相关的软硬件平台，结合现有教学资源，利用现有的开源代码进行调试、运行出相应的效果图，并进行分析，从而提升学生学习自信心，更加激发出自身学习主动性、探索性、创新性的精神。

1、智能网联汽车教学难点

智能网联汽车是配备了先进的车载传感器、控制器和执行器装备，融合了现代化的通信技术、网络技术，具备对复杂环境的感知力和智能决策能力、自动控制能力，能够实现车辆与外部节点之间的信息共享和协调作用的，以综合性的节能、安全、环保、舒适为一体的新一代智能汽车。智能网联汽车作为中国新兴战略产业，是一门各专业综合交叉并相互融合的核心课程，各职业院校均积极探索智能网联高质量技能人才的培养途径，若仍然采用传统的教学模式，各专业知识不能融会贯通，学生只知汽车传统框架上的“拆、装、维、修”，不知核心软硬件系统的工作原理，无法满足现阶段智能网联汽车技术人才的需要。通过调研智能网联汽车上下游相关企业对于技术人才的相关需求以及学校智能网联专业教学方法和学习效果，发现智能网联专业教学中还存在不少问题，亟待优化。

1.1智能网联汽车设备更新迭代慢且设备维护困难

从整体看，新建实训室不易，新设备本身价格高昂，存在不稳定性，学校综合考虑资金和设备性能问题，待设备趋于成熟化再进行立项采购，性价比较高，但时间成本无法保证。从局部看，智能网联汽车相关的部件对于精度要求高（如激光雷达），反复的拆卸会破坏部件的精度，同时造成线束松动，内部插针损坏等，导致检测和维护难上加难。

1.2社会工业性技术向高校课堂转化速度迟缓

从必然性角度分析，社会工业性技术转向高校课堂实践教学，需要进行技术和设备转化，因此需要时间；从偶然性角度分析，有些技术的转化并非一蹴而就，且元器件的替换存在偶然性，要综合考虑到课堂教学安全性及其他因素。

1.3枯燥且单一的教学内容、方法

智能网联汽车设备更新迭代延时以及迟缓的工业性技术转化，直接导致高校教育多偏向原理性和验证性教学，高校大部分学生是久经应试教育之苦脱颖而出的，现阶段急需摆脱这种困境的他们，会对这种原理性和验证性教学方式产生排斥心理，学习的积极性和热情呈极度下滑趋势。

1.4高职教育中的师生与社会脱节

高职教育的重心旨在培养一批具备较强的专业技能、较强动手能力的人才。因此，仅凭单一的课堂教学，师生均不具备企业实践经历，是无法培养出综合性素质技术人才的。

习近平总书记在二十大报告中强调，科技是第一生产力，人才是第一资源，创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势[5,6,7,8,9]。为提高智能网联教学质量，培养一批符合人才强国战略要求的高科技专业技术人才，本文提出了一套“渐进式”教学体系，对智能网联汽车教学过程中出现的难点和挑战，有针对性地设计教学案例和任务，逐一攻克，并对不同班级、不同学年的学生进行测评，效果良好。

2、“渐进式”教学一：由虚入实

为了解决智能网联汽车设备更新迭代慢、维护难、工业性技术转化速度迟缓的问题，本文提出第一种“由虚入实”的“渐进式”教学模式，虚拟的软件平台可定期进行技术和零部件升级，避免因资金、设备性能以及教学转化等因素导致教学不能与时俱进。

2.1智能网联汽车虚拟仿真平台

自动驾驶虚拟仿真场景的选择，要满足两个方面的要求：一是易操作。从学生视角看待问题，操作过难，会导致“从入门到放弃”的概率增大，无法进行深入的课程教学，也难以夯实基础；二是不脱离实际。自动驾驶虚拟仿真场景中涉及的部件安装及线束连接要与实际智能车相符合，使学生从虚拟回归现实时，直接代入，否则就失去了理论与实际相结合的意义，也与“渐进式”教学的模式貌合神离。

图1为自动驾驶虚拟仿真安装调试车间主界面，通过三维立体切换“车顶视角”“环绕视角”和“车前视角”，可对车辆的视觉传感器、组合导航、毫米波雷达、激光雷达、全球定位系统（Global Positioning System,GPS）天线等部件进行安装操作，同时，可模拟对应设备线束的连接。3D的调试车间增加了视觉冲击感；部件安装位置、尺寸和精度以及对应传感器线束选择、连接的正确性决定分值高低，同时，影响最终提交成功与否；提交成功后的智能车还需进行晴天/雾天两个场景的测试，看是否能实现自动驾驶、红绿灯识别、行人识别、自动避障等功能，若测试有问题，则需返回调试车间，借助虚拟万用表检查各个传感器的安装及线束连接问题所在并更换，直至小车成功完成自动驾驶，系统给出个人操作成绩单。该虚拟仿真场景的选择与学生酷爱的游戏类似，直接抓住学生的“味蕾”，激发学生的胜负欲，让学生从心理上主动想学、要学，便是智能网联汽车整体架构、各类传感器的原理性知识点传授的最佳捷径。

图1自动驾驶虚拟仿真场景  

自动驾驶虚拟平台中软件的升级可包含现阶段多数部件、线束及技术上的更新，很大程度上避免了因资金不足、采购延迟、设备性能及安全等因素延误教学开展，减少师生不必要的焦虑。

2.2智能网联汽车实车无人驾驶

智能网联汽车搭载有先进的车载传感器、控制器、执行器等，融合现代通信与网络技术，集各种关键技术于一身，当前仍处于高速发展的阶段，研发成本极高，高校采购设备所花费的投资金额巨大，因此，在高校教学中，不适宜学生直接对教学实车进行“解剖”，而图1中的自动驾驶虚拟场景恰恰解决这个问题。经虚拟仿真场景夯实学生的专业基础后，利用智能网联教学用车（见图2）实现无人驾驶，以下为两个不同教学案例。

2.2.1视觉传感器教学案例

在智能网联汽车专业教学中，设计视觉传感器标定及参数设置模块的目的有两点：其一，对视觉传感器进行标定的前提是要获取足够的机器视觉系统要处理的最原始图像，统称为数据集，其需要包含不同天气、不同时间、不同地点的各类图像或视频数据，如车道线识别所需的数据集。成千上万数据的采集考验了学生的耐力，反映了学生团队协作能力，发扬了其吃苦耐劳的精神，在进行专业课授课的同时，也进行了一定的思政教育；其二，视觉传感器可为车辆提供实时环境感知，实现红绿灯识别、自主导航和避障功能等，但前提得是正确完成标定和参数设置的性能稳定的视觉传感器，这就要求学生熟练掌握专业理论基础。首先，调节单双目摄像头置于车体的位置；其次，测量车辆左侧摄像头离地面、挡风玻璃、前保险杠的距离；测量车头离地面的距离以及车辆两前轮外边缘间距，目的是为了判断障碍物的位置，车辆通过视觉传感器可检测到障碍物的范围，以便实现自动避障等功能的需要。视觉传感器的标定和参数设置检验了学生对理论掌握程度的同时，还体现学生将学习的理论知识灵活运用于实践的能力。

实操的过程能加深学生的印象，培养学生的兴趣，挖掘学生的潜能，让学生由被动学习转变为主动学习，最终提升教学效率，创造更多的成果。

2.2.2无人驾驶教学案例

智能网联小车的无人驾驶教学是对学生专业技术知识和能力的进一步巩固和提升。首先，完成各类传感器标定及参数设置。以超声波雷达为例，车辆一般有8～12个超声波雷达，分别置于车身前后左右，如何将系统标序号的雷达与车身雷达相对应是一门必修课，是认识超声波雷达、理解其原理和正确设参的前提条件。再次，户外地图采集。借助GPS信号采集起始点、停止线及红绿灯的位置坐标，借助物联网卡和路由器实现车与灯互联，以户外实操的形式向学生进行所用到知识点的讲解和拓展，代替了传统课堂上空洞的想象；最后，以启动Linux apollo终端控制系统为起点，向学生展示并演示人机交互、规划模块、控制模块、激光雷达的功能，配合录制好的地图如何实现无人驾驶。信息化时代下，技术革新快，学生对人工智能和大数据的理解普遍处于理论层次，甚至对专有名词存在误解，以本实验小车为模型进行演示讲解将大大避免这种理解误区。

本实验平台的智能网联教学用车（如图2所示）是基于国赛标准选择的，更好地将教学融入“岗证赛课”的理念，课程教学与比赛训练内容相融合，拓展了学生视野、知识和技能。

图2智能网联无人驾驶实验车 

3、“渐进式”教学二：由简到繁

本文提出第二种“由简到繁”的“渐进式”教学模式，主要为解决教学内容枯燥、方法单一的问题。以分解化的教学任务为驱动，设计由简单到复杂的智能网联汽车实训实践课程，强化学生动手实操能力，提升学生对理论运用实际的把握程度，完成个性化设计方案，实现课堂翻转。

3.1智能汽车模拟组装实验

智能汽车模拟组装实验是基于“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛萌生的。本实训实验的初衷是引导学生灵活运用传感技术、自动控制、模式识别，立足培养学生动手能力，鼓励探索创新。实训平台为学生提供不同性能的模块，如主控板、语音或蜂鸣器模块、红外避障模块、超声波模块、温湿度模块等，根据不同的实训任务要求组装并调试小车运行，完成不同功能需求。图3为实现部分功能的智能汽车模拟组装图。

图3智能汽车模拟组装图  

3.2智能汽车车道线识别

基于智能汽车简易模拟组装实验的基础上增加教学难度，除却要涵盖原有基础功能外，还需新增功能实现项。本实验平台提供两款智能驾驶小车，新增单线激光雷达、单目摄像头等模块，可实现智能车运动控制、命令识别、车道线检测、建图导航、行人检测及自动驾驶等演示功能。以车道线检测设计教学任务如下：

第一步：利用泡沫板搭建实验小车行驶跑道，并标注车道线；第二步：实验小车需搭载单目或双目摄像头，先对其进行标定和参数设置；第三步：让小车沿车道线行驶，摄像头实时监控；第四步：对摄像头获取的图像进行车道线的手动标注，形成数据集；第五步：对数据集进行训练，形成模板，使小车能进行车道线识别，完成自动驾驶。图4为智能实验车及车道线标注实例。

图4智能实验车及车道线标注实例  

4、“渐进式”教学三：由点及面

高校课堂环境相较于企业生产环境较安逸，不足以发挥师生的干劲儿和斗志；过于单一环境的教学又承担了固步自封的风险。基于此，本文提出第三种“由点及面”的“渐进式”教学模式，旨在让师生走出校园去，到企业中来，打造“课堂、学校、企业、社会”层层递进的教学环境，摄取新兴的高科技技术，丰富实践经验。

高职教育中的“2+1”人才培养模式是将学校教育与企业实践相结合，以2年期的学校教育奠定理论基础，以1年期的“跟岗+顶岗”实习检验理论运用实际的效果。它的正式启动，也体现了高校教育与社会脱节的问题严重性。因此，对于智能网联汽车专业人才的培养，还需增加“点”或“面”，本文以校企合作方式将企业引入学校，共同打造了智能网联汽车数据标注中心，主要任务是对未经处理的初级数据，包括语音、图片、文本、视频等进行加工处理并转换为机器可识别信息。数据标注中心定位于学校实训室，利用现有机房资源，来定期完成某一项目的数据标注。该标注中心主要承接2D、3D图像的标注任务，易上手操作，项目按质按量完成可获取相应的费用，解决了学生从学校到社会的过渡性问题，也解决了学生因时间紧缺无法参加社会实践的问题，同时还能通过按劳分配给予学生相应的生活补贴。

通过不断的摸索和调研，形成了一套适合智能网联汽车专业教学的“渐进式”教学体系。以这套体系开展智能网联汽车专业教学以来，师生反映良好，成效显著。

5、结语

当前高职智能网联汽车复合型技能人才紧缺，课程教学面临新的挑战，应杜绝在传统的教学内容和模式上停滞不前。本文基于当前智能网联汽车专业实际所面临的困难和挑战，提出了一套“由虚入实”“由简到繁”“由点及面”的“渐进式”教学体系，将高科技的智能网联设备与教学相融合，丰富学生实训实操课内容，通过渐进深入的教学任务，激发学生学习乐趣，潜移默化中促进学生创新意识，实现课堂翻转，提升教学效果，拓展就业范围，也为国家培养新型复合型人才添砖加瓦。

参考文献:

[1]刘文晶,黄河清.“教､赛､学”一体化的智能网联方向教学模式改革研究[J].科技视界,2022(20):139-141.

[2]刘锋.全息立体投影技术在汽车智能网联教学中的应用[J].汽车知识,2022,22(2):1-3.

[3]董文亮,高姗,席爱学,等."岗证赛课"智能网联汽车技术教育教学改革[J].时代汽车,2022(3):38-39.

[4]王婉秋,黄孝慈.“智能网联汽车环境感知技术”的教学方法研究[J].智库时代,2022(36):228-231.

[5]吴江.深入实施人才强国战略[J].红旗文稿,2023(3):22-25.

[6]杨素芳.“互联网+”背景下高职智能网联教学创新思考[J].卷宗,2021(17):311.

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[8]刘颖,马玉蕾,盛鹏程.智能网联汽车技术专业实训教学条件建设标准研究[J].专用汽车,2022(3):49-51.

[9]张建强,关志伟,侯海晶,等.虚拟仿真技术在智能网联汽车环境感知系统中的教学应用[J].现代职业教育,2020(7):110-112.

基金资助:2022年度安徽职业技术学院院级质量工程教学研究重点项目(2022yjjxyj02); 2023年安徽省高校科学研究重点项目(2023AH051451);

文章来源:张晶晶,丁文俊,魏海虎等.基于智能网联汽车的“渐进式”教学体系探索[J].汽车实用技术,2024,49(04):148-152.