自动驾驶技术案例课程建设的探索

高秀晶 龙海飞

摘  要：以面向研究生的自动驾驶技术案例课程建设作为切入点，在深度分析了传统教学方案不足的基础上，探索了课程案例建设。紧密围绕专业理论知识和研究生课题，以授课研究生为“教”与“学”的主体，提出了集案例展示、理论分析和互动讨论的课程案例建设内容和方法，并阐述了与其匹配的教学方法。文章通过探讨案例课程建设的经验和效果，为相关课程的案例教学提供参考意见。

关键词：自动驾驶技术;案例课程;研究生;课程建设

中圖分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）34-0096-04

Abstract： Taking the case course construction of automatic driving technology for graduate students as the starting point， based on the analysis of the shortcomings of traditional teaching program， the case course construction was explored. Closely focusing on professional theoretical knowledge and graduate topics， taking students as the main body of "teaching" and "learning"， the course construction contents and methods of curriculum case construction integrating case display， theoretical analysis and interactive discussion were proposed， and the teaching method matching was expound. Finally， this paper provides reference for case teaching of relevant courses by discussing the experience and effect of case course construction.

Keywords： automatic driving technology; case course; postgraduates; course construction

在智能汽车技术产业化需求逐渐增大的背景下，企业对自动驾驶技术人才的需求越来越大。据有关统计，我国智能网联汽车高技能人才缺口为每年10 万人左右[1]。2020年，国家发布的《智能汽车创新发展战略》[2]中明确提出了对进一步加快“智能汽车技术”人才培养的要求。面向自动驾驶、智能网联汽车领域的专业人才的培养任务迫在眉睫。

自动驾驶技术是一门多学科、多技术领域高度交叉的综合性课程，是面向智能汽车领域人才培养的不可或缺的专业拓展课程[3]。本课程面向研究生，且学科领域具有一定的难度和复杂度，多学科的覆盖面较大，对学生的基础知识的覆盖面和理论理解能力要求较高。原来的培养方案难以支撑该领域人才培养的需求，因此需要探索一种创新性、综合性、实用性的课程案例教学方法。

针对难度较高课程的授课方式，“理论-案例-讨论”的教学模式被广泛应用，以案例作为引导，在理论讲解的基础上，让学生积极融入到讨论的启发式教学备受推崇[4];紧密结合理论知识，结合实际运用，将工程案例形成能够兼具案例展示、独立研究、相互讨论等特点的案例教学法也是常见的教学方法之一[5]。课程教学参与在拓展学术视野、提高学术素养和提升学术能力等方面具有显著效果[6]。此外，研究生教育肩负着培养高层次创新性和复合型人才的任务，是一个认为构造的系统、创新动态的系统、多元的网络系统[7]。面向研究生的课堂教学，要让学生同时作为“教”与“学”的主体，促进研究生课堂教学参与和知识体系构建。

本项目围绕自动驾驶技术的感知、决策、控制和执行等四大主要技术领域和授课研究生的实际研究课题，阐述了课程案例库的建设内容和建设方法;探索了采用校企协同式、师生协同式、课堂互动式、虚拟开发式和实践教学式的五位一体的教学模式，实现让理论“串”起来、让课堂“热”起来，让学生“争”起来的课堂效果，加深学生对专业理论知识的理解水平，提升综合运用理论知识的能力，培养研究生的学术素养和学术能力。

一、案例课程建设

（一）案例建设基本要求

优质的案例库是案例教学方法的重要支撑，是对理论知识、发展成果和发展趋势的综合整理，也是学习基本知识、掌握关键技术、培育学术能力的主要参考。因此案例精选和建设应符合以下几个基本要求：

1. 围绕教学大纲要求和内容，符合课程培养目标和培养任务，与教学主体内容或教材内容保持一致。

2. 体现“教”和“学”的主体立场，保障理论知识和技能学习，注重过程能力和方法，以达到实际工程案例提高学生对理论知识的深度理解的目的。

3. 兼备原有技术和新技术的差异性比较，既要阐述原有技术，又能体现新技术的特点;同时，将原有技术和新技术形成对比分析，引导学生提升综合知识运用能力。

4. 具备充分的启发性，案例紧密围绕基本原理、技术应用以及运用基础知识构建技术方案，引导学生进行发散思考。

5. 具备学术视角、体现学术前沿，面向研究生基本学术素养和研究能力的培养需求。

（二）案例建设内容

以上述的基本要求为前提条件，以自动驾驶的感知、决策、控制和执行四大关键技术为主要内容，围绕以“教”为主和以“学”为主的中心思想，采用“校企协同”和“师生协同”的建设手法，实施课程案例建设，如图1所示。

1. 以“教”为主的案例

以理论教学为重点，通过深入企业调研，以企业合作工程项目或企业资源为依托，充分发挥校企协同的优势，进行以理论教学为主的案例建设。因自动驾驶技术方案层见叠出且不尽相同，为了更清晰地教学和引导学术观点，需通过不同技术方案的案例分析，讨论并分析其共性与特性。让学生加深理解理论知识，并培养其理论知识的综合运用能力。比如，针对自动驾驶中的高级辅助驾驶系统车道线保持技术系统架构，如图2所示。列举基于图像的车道线识别技术、基于SLAM的建图与定位技术、基于卫星的定位技术。引导学生判断技术的共性在于车道线保持，不同的特性在于图像识别、SLAM和卫星定位。此外，思考其采用不同技术方案的缘由，并分析各自的优缺点。

在建设以“教”为主的案例过程中，同时精选代表性的正面案例（成功案例）和反面案例（失败/不适当案例）。通过正面案例的技术方案、应用方法等介绍，使学生深刻理解方案的自动驾驶相关技术基本原理和系统架构。此外，结合反面案例，客观辩证地分析反面案例失败/不适当的原因，让学生深入理解针对自动驾驶不同等级的设计要求和开发目的，培养学生对不同技术方案的认识和优劣的基本判断能力。

2. 以“学”为主的案例

以授课研究生为主体，结合与本课程相关的研究课题，通过师生协同的方式，共同建设教学案例。充分发挥学生主体的本质意义，构建主动思考、平等探讨、沟通交流的协商式课堂，如图3所示。同时，通过以“学”为主的案例，构建学术语言氛围的课堂环境，激发具备一定学术对话资质的研究生的学术讨论激情和欲望。此外，通过讨论、沟通和交流，逐步养成对学术进行理性批判的意识和思维，重点培养发现学术问题、理解学术问题、分析学术问题、解决学术问题的素养和能力。

结合研究生在开展课题研究过程中的实际情况，分为两类。一是实践过程中已解决的分享型案例;以本课程相关的实际研究课题内容、采用手法、技术方案、基本原理和研究结果作为主要内容进行分享。二是实践过程中尚未解决的疑问型案例。以本课程相关的实际研究课题内容、采用手法、碰到的问题进行阐述和分析，以解决问题为目标，进行互动式、启发式的教学。

二、教学方法

（一）教学模式

本案例课程主要采用校企协同式、师生协同式、分组讨论式、虚拟开发式及实践教学式五种形式（见图4）。培养学生的自主思考和团队协作的意识和能力，提升学术素养和学术能力，掌握工程实践的基本方法。

1. 校企协同式

利用联合培养基地和项目合作等企业资源，建设工程实际案例，邀请企业导师进行案例讲解和分享。采用PPT课件为主、板书为辅的课堂教学方式，以理论讲解为主，结合板书重点强调和讲解以及分析理论性较强的知识点;将案例作为理论教学的支撑，综合利用视频等多媒体技术将案例在课堂上进行讲授。

2. 师生协同式

结合授课研究生在开展实际的科研课题过程中的成果和问题，通过师生协同的方式，建立案例库。在教学课堂上，由师生共同进行分享式和疑问式的讲授。让学生更加真实地、直观地将理论知识和实际案例结合在一起，深入理解理论知识的综合应用方法。

3. 分组讨论式

结合授课学生的研究领域，将授课学生分为每组4-5人的小组，根据教师给出的案例和思考主题，由小组自主选出代表用学术语言对本小组的内容进行阐述，所有学生参与讨论交流。改变因传统的“教师讲授，学生接受”的被动式教学方法而造成学生接受度不高的情况，提高学生学习的自主性和积极性。

4. 虚拟开发式

教师给出虚拟委托项目目标和任务，以小组为单位进行开放式的虚拟方案讨论和制定。本小组的技术领域无法支撑项目方案制定时，可进行跨小组进行讨论和协作，并制定最终方案。由小组自主选出代表，讲解方案，由其他小组成员对方案进行评审和提出意见。让授课学生真正地同时成为“教”与“学”的主体，体验“思考”“讨论”“探索”“讲解”“听授”“评审”“反馈”等一系列的主体感受和行为。

5. 实践教学式

充分发挥校企协同的作用，利用校内外项目合作或企业资源。让学生直观地接触自动驾驶技术的相关案例，比如自动驾驶试验车辆、六自由度驾驶模拟系统等试验设备。通过讲解实验车辆技术方案、实现方法和测试结果等方式，直观地体会工程案例的开发过程;通过学生动手参与实验车辆的参数调节和结果观察等方式，理解算法的实际意义和内涵，使学生对自动驾驶技术理解达到新的高度。

（二）课程考核评价

本课程的考核评价注重全过程考核、实现多元化评价体系，更加重视和反映学生在课堂上的表现。评价指标包括专业知识掌握情况、学习态度、主动性、积极性、协作能力、学术素养、学术能力等综合指标。

1. 考勤比例10%：学习态度、积极性作为主要指标。

2. 课堂表现20%：积极性、专业知识掌握情况、学术素养作为主要指标。

3. 作业（虚拟技术方案）30%：积极性、主动性、专业知识掌握情况、知识运用能力、协作能力、学术素养和能力作为主要指标。

4. 期末考核30%：全方位进行的考核，整体评价作为考核指标。

5. 突出表现附加10%：作为一项激励考核，用于在整个教学过程中，表现突出的个人进行的激励评价。

三、结束语

通过面向研究生的自动驾驶技术课程教学的案例建设，结合以案例为导向的课堂教学，围绕以“教”为主和以“学”为主的中心思想，采用“校企协同”和“师生协同”的建设手法，阐述了案例课程的建设内容和方法;结合整体课程案例的建设内容，与其匹配了校企协同式、师生协同式、分组讨论式、虚拟开发式及实践教学式的五位一体的教学模式;贯穿整个教学过程，提出了注重课堂表现和综合能力评价的多元化课程考核体系。通过本课程案例建设的探索，以期培养研究生的理论知识、工程能力、学术素养等综合能力，达到研究生培养的实际目的，为类似自动驾驶技术的多技术领域交叉融合学科课程教学提供参考。

参考文献：

[1]王斌.智能制造背景下的应用型汽车专业人才培养研究[J].职教论坛，2018（4）：148-152.

[2]关于印发《智能汽车创新发展战略》的通知（发改产业〔2020〕202号）[EB/OL].https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202002/t20200224_1221077_ext.html.

[3]何志忠.《智能网联汽车技术》课程思政研究与实践[J].时代汽车，2021（11）：80-81.

[4]孔庆軍.基于激发研究生的学习动力与兴趣的课程改革研究[J].教育教学论坛，2018（43）：130-131.

[5]段朝霞，邵振.自动控制原理课程的案例教学法研究[J].教育信息化论坛，2021（5）：53-55.

[6]王珊.论研究生课堂教学参与的本质及其实现途径[J].研究生教育研究，2017（1）：43-46+72.

[7]马永红，刘润泽.研究生教育的本质和发展逻辑探究[J].清华大学教育研究，2020，41（3）：42-51.