“1+X证书”制度背景下智能网联汽车与单片机教学课程融合的分析和探讨

桂林航天工业学院汽车与交通工程学院 闫 军 张瑞宾 龙云泽

一、概述

随着电子信息、物联网、大数据、云计算和人工智能等技术与汽车工业的深度融合，汽车技术正朝着电动化、智能化、网联化和共享化的智能网联汽车方向发展。2018年工业和信息化部印发的《车联网（智能网联汽车）产业发展行动计划》中明确提出，到2020年实现车联网（智能网联汽车）产业跨行业融合的突破，具备高级别自动驾驶功能的智能网联汽车实现特定场景规模的应用。然而，目前智能网联汽车人才培养严重滞后，各大专业院校存在开设专业少、技术应用类课程少、缺少成熟的教学设施、资源与教材脱节等一系列严重的问题。作为培养人才的重要课程，智能网联汽车新技术是新能源、车辆和汽车服务工程专业必修的一门课程，本课程知识面广、重点难点较多，融合了车辆、电子、计算机、通信、自动化等诸多课程知识点，更加需要理论与实践的配合才能赋予学生更深入的理解。目前由于智能网联汽车课程存在的一系列问题，导致无法真正培养学生的综合能力，不能很好地实现本门课程设置之初的目的。针对这种现象，本文以“1+X证书”制度为背景，提出了智能网联汽车与汽车单片机课程融合的改革思路，探讨构建一种新的课程融合体系，切实提高学生的专业综合素质，为汽车行业全力打造书证融通的高层次应用型人才。

二、智能网联汽车课程教学中存在的问题

（一）课程内容偏重理论知识

智能网联汽车课程在教学过程中主要分为理论教学和实践两部分，两者的学时数大约为4：1，以理论知识的介绍为主。学生着重于传感器原理、无线通信技术、车载网络技术、ADAS辅助系统特性等知识点的掌握，主要培养学生对使用某技术应用能力的基本要求。然而，这方面的知识既多且杂，学生只是能够在概念上得到理解，究竟各种技术在智能汽车中如何工作、实际中如何应用、最终目标如何完成，这些教学目的尚无法满足应用型人才培养的要求。

智能网联汽车的实践教学环节多是演示性实验（教师做学生看），创新应用实验比重非常少。学生在实践过程中只能观察到各种技术在实际应用中所表现出来的效果，具体内部各环节的运行过程以及相关的流程却不得而知。实践环节的薄弱直接导致了学生在完成本门课程的学习后，只是了解了部分技术的原理，掌握了一堆新名词以及英文缩写，却没有真正动手实现过某类传感器或车载通信技术的具体工程应用，更加无法利用所学知识构建一个新的汽车电子设计思路。此外，即使学生熟悉了演示环节，能够按照教师教学过程讲授的知识在理论上完成了车辆的维护保养、检测维修以及各种传感器、执行器和车载网络的故障检修，按照“1+X证书”的分级制度来看，上述工作只是勉强达到了初级工程师的素养，因为在教学过程中，学生缺乏相应的动手能力，缺少对ECU相关控制原理的理解，根本无法真正处理相对复杂的故障难题，最终只能止步于这个阶段，无法获得更进一步的提升。

（二）传统汽车单片机课程与智能网联课程相互割裂

汽车单片机课程与智能网联汽车新技术课程作为两门独立的专业课程，一般来说是分别由两名不同的教师教授，教学计划不同甚至授课教师都有可能来自不同的学院。这种情况下，教师之间缺乏有效沟通，教学过程将两门课程相互割裂，无法实现两门课程共有知识点的融合。此外，传统的汽车单片机课程在实践课程中设置的实验内容，基本是与传统汽车相关的课程设计，如汽车车窗控制电路设计、车灯控制电路设计、发动机点火模型的设计等。这些内容与智能网联汽车的相关性不强、设计难度低、网络资源丰富、对学生缺乏挑战性和吸引力，并且无法与较为先进的智能网联汽车技术形成互补，最终导致两门课程知识点相互孤立，与其他课程出现脱节，无法形成系统的专业知识技能。

三、智能网联汽车与单片机课程融合的探讨

智能网联汽车与单片机课程之间的融合包括了理论和实验教学两方面的同步改革，理论方面从单纯地讲授智能网联汽车理论知识向多课程内容融合实施，实验教学方面通过改革实验内容，增加智能车辆的相关器件，最终达到完成综合性更高课程设计的目的。通过上述两方面的改革，实现优化教学体系、完善教学大纲、获取“1+X”智能网联职业能级证书，最终达到培养新能源环境下复合型人才的目的，具体执行流程如图1所示。

图1 智能网联汽车与单片机课程改革实施路径示意图

（一）改变智能网联汽车教学思路

首先，需要对智能网联汽车教程中涉及的各种传感器、无线通信和车载网络技术等教学内容进行优化，重点讲解当前使用范围较为广泛、在实际应用中经常接触、能够应用到实际工作生活中的技术，删减那些已经过时、应用范围较小的知识点。对于未来大有发展前途的技术和领域，可以以论文或者文献综述的作业形式，让学生自己去查找相关的资料进行了解。

其次，要将理论知识与实际应用相结合，加大课件和教案实例讲解的比例，引入网络资源中的视频和图片深化相关知识点的理解。另外，可将课堂讲授内容与实物相结合，在课堂边教授边演示其原理，最好能够让学生参与其中，通过问答与交流的方式完成对课程内容的理解。

最后，在讲述智能网联汽车技术的过程中，要将已学的课程内容进行融会贯通，如C语言、单片机、电子和车载网络等，以达到帮助学生梳理系统知识脉络、构建整体知识框架的目的。该门课程的考试环节，应该增加跨学科综合应用知识的考核，并将考核结果作为评判学生学习是否达标的标准之一。

（二）改革传统汽车单片机实践教学内容

在单片机实验教学中，可以根据智能网联汽车的理论教学要求，更新实验教学平台，购买新的实验箱，增加智能车实验中相关传感器和通信器件采购，如具备温度、湿度、加速度、气体、磁场、光学以及超声波等传感器，以及具备CAN、FlexRay、LIN、Wi-Fi等总线通信接口的平台，既满足了单片机教学的内容，又可以兼顾智能网联汽车相关知识点的实践应用。此外，需要重新设计与智能网联汽车相关的实验内容，在现有实验的基础上增加设计关于传感器和通信接口等知识点的比例。如表1所示，在现有单片机实验课程的基础上，增加智能网联汽车的知识点。

表1 课程融合实验内容例程表

通过教师提前在课堂中对实验平台相关知识点的预演以及学生在实验课上的试做，加强学生对这两门课程的融会贯通。在完成课程中每一个小型知识点的融合后，将综合性更高的汽车单片机课程设计内容作为所有知识点的系统性融合就显得非常重要。此时，教师可以提前设计一定数量的参考题目，学生根据参考题目进行扩展，扩展内容需要囊括单片机和智能网联汽车的重要知识点。如表2所示，在给出参考题目的基础上，学生提出的扩展实验内容。

表2 课程设计拓展表

相比于教师给出固定题目，通过这种方式有助于提高学生的积极性和自主性，从选题开始就让学生参与其中，更加能够激发学生的创新精神，促使学生对自己感兴趣的技术进行深入研究。

（三）加强学生培养方案的优化

单片机和智能网联汽车技术是两门应用性很强的课程，需要提高这两门课程实践部分的课时，增加学生动手环节的课时量。建议这两门课程的教学由一名教师担任，若是两名教师，则需要在该门课程开课前共同制订教学计划，充分沟通，使两门课程环环相扣。日常理论教学和基础实践教学由各科教师独自完成，课程设计部分则由两门课程的任课教师共同指导学生完成。学校教学部门、任课教师以及学生都要有打破传统教育和学习模式的理念，学校应该鼓励教师采用更加灵活的教学方法，教学主管部门应修订教师教学质量评价体系；任课教师要适应教学方式的变革，积极提高自身的业务水平以及综合知识能力；学生应该在教师引导下逐步接受新的教学方法，克服自身的逆反情绪。三方共同协作，逐步完成智能网联汽车与单片机课程教学体系的优化与教学大纲的完善，最终实现当代新能源环境下复合型人才的培养。

（四）引入“1+X”智能网联技能等级证书制度

“1+X证书”制度是将职业技能培训与专业人才培养深度融合的一种创新性制度设计。职业技能培训是高专业性、强实践性的工作，在应用型本科开展职业技能培训，作为理论课程的补充是非常必要的。通过引入“1+X证书”制度，采用企业培训教师、教师培训学生的模式，既弥补了教师在实践教学方面的欠缺，帮助其更加深入理解理论知识，又增加了学生对于智能网联汽车技术课程的兴趣。此外，将课程考核模式由原来的笔试转变为学生通过努力获取相应“1+X”智能网联职业技能等级证书的方式，以此作为考核学生是否通过该门课程的评判标准。这样做不仅增加了学生未来就业的竞争力，而且减轻了学生的考试压力，使其能够将有限的时间和精力投入真正有意义的地方。

随着智能驾驶汽车逐渐成为现实，智能网联汽车与单片机课程的融合已经成为一个刻不容缓的教学改革方向，其核心思想是帮助学生将多学科知识进行融合，构建汽车与交通工程相关专业的系统知识架构，真正达到学以致用、以用促学、学用结合的效果。结合当下比较前沿的“1+X证书”书证融通的制度模式，积极探索适合应用型人才的产学合作协同育人的培养方式，满足汽车新能源和智能汽车类专业课程改革的深层次要求，培养更符合当前时代发展需要的人才。