基于嵌入式技术及人工智能的《汽车电子控制技术》课程体系改革

黄巧婷 许铀 李雪娴

【摘要】随着节能与新能源汽车行业快速发展，传统的《汽车电子控制技术》已不能满足汽车技术发展的要求;取而代之，对熟练掌握嵌入式技术、人工智能算法的开发性人才培养模式则是该行业的迫切渴望。本文针对课程《汽车电子控制技术》，提出以工程开发为背景、紧跟汽车行业需求，结合“嵌入式+人工智能”技术，从课程体系改革、教学方式整改、平台建设以及协同育人等方面进行课程改革，并通过实践验证教学效果，以达到满足汽车产业对人才的发展需求。

【关键词】嵌入式技术  人工智能  课程体系改革

【基金项目】广东省高等教育教学研究和改革项目：基于新能源汽车的车辆工程专业研教融合的应用型建设（346）;2018年教师教育类校级教学成果奖培育和教学改革研究项目：新工科背景下车辆工程专业职教师资开发技能培养策略研究（JSZD 201805）。

【中图分类号】G642.0;U463.6-4【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）30-0035-02

1.引言

芯片技术、计算机软件的快速发展，使得以嵌入式技术为载体、人工智能技术为核心的产业化时代已经渗入现代生活的各个方面。为顺应产业转型，我国于2015年提出了《中国制造2025》明确提出：通过发展“节能与新能源汽车”，实现从“中国制造”到“中国智造”的转型升级，要求“掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术，提升智能控制核心技术的工程化和产业化能力，形成从关键零部件到整车的完成工业体系和创新体系，推动自主品牌节能与新能源汽车与国际先进水平接轨”。可见我国汽车工业已逐渐步入智能化时代，在汽车设计与后市场领域方面，传统的汽车拆装、故障诊断已不能满足汽车工业“嵌入式+智能化”的需求;取而代之，对熟练掌握嵌入式技术、人工智能算法的人才，是该行业迫切的需求[1]-[3]。面对行业的需求，目前学生在工程实践技能、控制理论的培养上，还存在着以下几个问题：

（1）学生动手能力强，但数学理论、软件设计基础薄弱。面向“嵌入式+人工智能”时代下的汽车控制技术，更加注重理论与实践的密切结合，导致传统汽车电子控制技术教学方式逐渐与汽车行业人才需求相违背。

（2）汽车理论学习环节较多，但系统控制开发技能涉及较少。这种情况造成学生注重理论的推导，一旦面向实际工程设计，其系统的思路欠缺，无法胜任大企业关于整车系统布局的设计理念。

（3）传统《汽车电子控制技术》侧重传感器的原理及应用介绍，其控制理论及逻辑思路的训练较少涉及。随着我国经济、科技实力的逐渐增强，汽车传感器已逐渐成为各种信息采集的基本工具，如何更好地利用传感器完成整车智能控制，则是人才培养新的技能要求。

针对上述问题，本文针对课程《汽车电子控制技术》，提出以工程开发为背景、紧跟汽车行业需求，结合“嵌入式+人工智能”技术，注重车辆工程控制软硬件开发，培养学生工程实践技能，以满足汽车产业在新工科下对人才的需求。

2.基于“嵌入式技术+人工智能”《汽车电子控制技术》课程改革内容

为满足车辆工程人才的多方面发展[4]-[5]，开展面向“嵌入式技术+人工智能”的《汽车电子控制技术》课程改革，其主要内容包括以下几项：

（1）基于“嵌入式+人工智能”的《汽车电子控制技术》课程体系整改。在现有已开设的课程《汽车电子控制技术》中，将“嵌入式系统”、“智能识别理论”及“汽车智能化控制”三部分作为教育重点，转变理论教学观念，增加整车智能化控制开发实践课程环节，以汽车智能化典型案例作为教学内容，培养学生有目标地进行汽车电子控制系统开发，实现满足现代汽车新技术的人才培养规划。

（2）《汽车电子控制技术》教学方式整改。摆脱传统的理论教学，在实验平台上充分展现工程实践的具体步骤，同时以实际问题的解决作为实践内容，一方面調动学生的学习积极性，另一方面也实现同产业接轨，培养学生独立思考、积极创新的自主能力。

（3）整车嵌入式智能控制教学实践平台搭建。配合课程的教学过程能顺利进行及教学效果能充分体现，搭建整车嵌入式智能控制教学实践平台，该平台分为“整车功能控制模块”、“嵌入式信号控制模块”、“多传感器信号处理模块”三大部分，每部分将配套相应的实验案例，学生可以围绕《汽车电子控制技术》中关于“嵌入式+人工智能”方面的理论进行相应的实验，同时还可以引导学生完成相应的课程设计及综合实践。

（4）推进产学合作协同育人。本着“优势互补、资源共享、协同育人、共同发展”的原则，联合汽车相关企业，进一步加快产学深度合作，推进大学生课程实践建设，利用企业实际产品的功能、应用及开发流程与课程建设相融合;企业工程师与课程负责人联合，建立校企“双导师”专业教学方案，针对具体实践教学项目开展课程设计，并协助推进学生科技创新、技术创新等能力的提高。

3.课程改革实施方案及方法

本课程改革的实施路径如图1所示，分为四部分。

（1）《汽车电子控制技术》课程改革：考虑汽车行业发展需求，本文的具体内容与传统的《汽车电子控制技术》不同，注重“嵌入式系统”、“智能识别”以及“汽车智能化控制”几大部分，将原有的课程内容进行更改，如表1所示。

表1 《汽车电子控制技术》教学内容（课时）

（2）教学方式整改：从教学内容表1可知，课程教学将充分同实践平台相结合，采用“理论讲授+课堂研讨+平台实践”三合一方式进行教学。其中，理论讲授主要令学生能熟练掌握嵌入式+人工智能的基本概念及相关理论;为防止课堂的枯燥性，将以案例背景及工程设计为主题，与学生开展头脑风暴式的课堂研讨，培养学生的自主创新思维;另一方面，依托现有的开放实验室环境，实现课程所对应的工程实践教学，培养学生编程、逻辑思维以及实践动手能力。

（3）整车嵌入式智能控制教学实践平台搭建：依托现有的实验室环境，在现有的整车控制实践平台（图2）上，开发嵌入式智能控制教学实践系统，该系统包括三大模块——“整车功能控制模块”、“多传感器信号处理模块”及“嵌入式信号控制模块”。结合《汽车电子控制技术》教学大纲，所开放的各个模块将为学生课程实践及工程设计提供有效的硬件支撑。

（4）产学合作协同育人：联合企业开展协同育人工作，主要包括以下几方面的内容：①联合企业成立校外实践教学基地，以满足一定数量的学生参与实习实践活动，推进专业教学与行业接轨。②将产品开发与课程内容融合，依托实验室整车智能控制平台，模拟企业开发产品功能，拓展学生思路、培养学生工程设计能力。③建立“双导师制”专业教学方案，聘请企业工程师前往课堂向学生展现企业产品，并引导学生开展相关产品开发，借助实践平台，培养学生创新能力及自主设计能力。

4.教学改革效果对比

为验证本文方法有效性，笔者依托“广东省新能源汽车电源与安全系统工程技术研究中心”，通过问卷调查及课程成绩比较的方式，对两届学生在该课程下的教学效果进行对比，其结果如表2所示。

由表2可将，通过开展本文所提的课程改革，学生无论是在学习内容、学习效果的反映情况三方面都有明显的改善。学生对知识的掌握程度有所提高，课堂教学效果也得到相应的改善。

5.结束语

嵌入式、人工智能是汽车行業未来发展的主要技术支撑，紧跟产业发展步伐，围绕《汽车电子控制技术》更新课堂教学内容，突出工程应用技能的培养，改革教学模式，是汽车相关专业教师要认真考虑的问题。以上为笔者教学教改过程中所积累的一点教学经验，基本原则是充分利用教学实验平台、改进教学内容，培养学生工程开发及设计思维能力，令学生更能适应行业对人才的需求。

参考文献：

[1]金雷，张丽丽，修玲玲，等.高职新能源汽车技术教学内容与方法探索[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2017（3）：68-71.

[2]许铀，杨勇.车辆工程类专业电工学教考模式的几点思考[J].职业，2016（2）：70-71.

[3]唐伦.高职院校新能源汽车专业的发展现状及展望[J].科学技术创新，2016（18）：143.

[4]杨舒乐.互联网+背景下的翻转课堂教学模式实践研究[J].中国校外教育，2017（5）：126-127.

[5]许铀，李雪娴，徐伟.基于新能源汽车的高校车辆工程专业研究融合教学模式研究[J].职业，2019（1）：76-77.

作者简介：

黄巧婷，硕士生，主要研究方向为：中职中专职业教育;高职高专职业教育。

许铀，博士，副教授，现为广东技术师范学院车辆工程专业负责人，主要研究方向为：电力电子系统;新能源汽车;精密测量技术。