具有智能驾驶特色的信息工程专业建设探索与实践

舒小华，黄晓峰，谷志茹，陈玲姣，王忠美

（湖南工业大学轨道交通学院，湖南 株洲 412007）

信息工程专业培养在信息获取、传输、处理以及应用等相关技术与工程领域内有扎实理论基础，并有创新精神和实践能力的高级工程技术人才。尽管信息工程专业是我国较早开设的高校本科专业之一，由于该专业是由计算机技术、通信技术和电子科学技术等学科的交叉结合而成，其学科和特色定位具有一定难度[1]。我校开设的这一专业，因定位模糊、缺乏特色，阻碍了专业的进一步发展。

为了改革和优化人才培养模式，培养适应社会经济发展需要的高素质应用型人才，我们重新组织论证并修订了信息工程专业人才培养方案。智能驾驶已成为汽车产业发展的战略方向[2]，作为交通工程学院的信息工程专业，其学科体系与智能驾驶技术有紧密联系。依托学校相关学科与上海景格科技股份有限公司在汽车教育方面的优势资源，我们制定了具有智能驾驶特色的人才培养方案和标准化课程体系，进行了具有智能驾驶特色的信息工程专业建设的探索与实践。

1 具有智能驾驶特色的信息工程专业培养方案修订

根据信息工程专业的教学质量国家标准，信息工程专业应包括通信原理、数字信号处理、通信电路与系统、信息理论基础、信息网络、工程图学中至少四个知识领域的核心内容。我们对信息工程专业的核心内容包含通信原理、数字信号处理、通信电路与系统以及信息网络。我们对培养目标的确定为：培养在信息的产生、获取、传输以及应用等方面具有良好开发能力和素质，具有信息工程专业基本理论和专业知识，能从事与信息有关的工作，掌握以智能驾驶为特色，具备从事智能驾驶信息系统或智能交通系统的研究、设计、开发、管理和维护能力，能适应该专业及相关应用及开发设计等方面工作的高级工程技术人才。培养方案的修订主要是基于以下考虑。

（1）相比国内其他高校的专业定位，我们在专业定位中进一步增强了信息的获取、信号的处理、信息的传输及应用方面的基础。与此相应，加强了信息处理、信息传输、信息系统硬件的设计。这是因为考虑到在交通信息数据获取和传递后，这些信息都将被处理和应用。

（2）针对信息工程专业的定位模糊与缺乏特色，我们在修订后的培养计划中结合交通工程学院的特色，参照服务地方经济的使命，选择了信息工程在智能驾驶领域中的应用作为特色。智能驾驶涵盖了信息的获取、处理、传输及应用等，其主要内容与信息工程的学科与专业建设内容高度一致。因此我们在培养计划中制定并确立了以智能驾驶作为我们的专业特色与方向。

与前版信息工程专业培养计划相比，我们将突出以下特色：

①强化实践动手能力，增加了多个方面的实践能力的培养。

②专业课以模块为单位，自成体系，模块既相互独立，又体系相关，构成了信息工程的专业架构。既具有宽广的专业口径，又具有较深的专业理论基础素养。

③增设智能驾驶专业课程，强化了信息工程的应用特色，解决前版中定位模糊、缺乏特色的问题。

④拓宽专业知识面，增加基于单片机的系统开发、面向对象的程序开发、智能控制等就业方向。

2 课程模块化建设

人才培养目标是通过课程体系来实现的[3]。围绕修订后的信息工程专业的定位，重新修订课程体系，基本思路将专业基础课程及专业课划分为三个模块，并在课程设置过程中强化了实践环节的教学。这三个模块为电子系统设计模块、信号与信息处理模块及通信网络模块。

电子系统设计模块：掌握电子系统的基本原理、分析与设计方法，熟悉软硬件开发、生产工艺流程等，具备智能驾驶系统的设计与调试能力。

图1 电子系统设计模块课程体系及衔接关系

信号与信息处理模块：掌握信号与信息处理的基本理论、方法、算法设计、软硬件开发，培养能从事信号与信息处理系统软硬件设计的专门技术人才，特别是从事智能驾驶与智能交通系统设计与开发。

信号与信息处理模块课程体系衔接关系如图2所示。

图2 信号与信息处理模块课程体系及衔接关系

通信网络模块：掌握通信系统和通信网的基本结构和基本理论，熟悉通信协议的架构和组成，了解通信电子线路的组成、工作原理和性能功能要求，培养能从事通信系统和通信网络设计、维护和开发的人才，特别是从事智能网联车和智能驾驶系统的设计与开发。所培养的信息工程技术人才，在常规的信息工程技术基础上，主要突出两方面交通特色的信息技术特点：交通工具与交通工具、固定交通设施之间的无线通信；交通工具内部的有线（或者短距无线）网络技术。

通信网络模块中的课程体系衔接关系如图3所示。

图3 通信网络模块课程体系及衔接关系

与智能驾驶特色相关的课程设置有：车载电子系统、车载电子系统课程设计、智能交通系统、智能交通信息系统课程设计、无线通信与车联网、车联网课程设计、交通前沿技术企业专家讲座。

3 实验创新平台建设

高校实验实践教学环节对培养学生的实践能力和创新能力意义重大[4]。信息工程专业实验涉及交通、电子、信息处理、通信系统、电气控制和计算机等交叉学科，考虑各专业、各课程所包含的实践教学环节的共性和特性，合并相同或相近的实验内容，建设交通信息工程实验中心。本着体系完整、课程衔接、不同学科和专业教学相结合的原则，依教学模块对实验内容进行融合，设立实验课程模块，各实验模块可组建更大的实验教学平台和系统，形成一系列特色实践教学项目。实验中心设交通数据采集与处理实验室（对应信号与信息处理模块）、车地通信实验室（对应通信网络模块）及车载电子与电器实验室（对应电子系统设计模块）三个专业实验室。如图4所示。

图4 交通信息工程实验中心功能图

交通数据采集与处理实验室开设交通车载传感器技术、数字信号处理、视频图像处理等课程实验以及开放性综合实验等，让学生掌握交通数据的采集、处理、应用等方面的基本能力。

车地通信利用车联网技术跟踪人、车、路和环境等交通时空信息，开设通信系统、车联网等课程实验以及开放性综合实验等。让学生了解与掌握车联网的基本架构、车联网关键技术，使学生对车联网在交通上的应用有直观、全面的认识。

车载电器与电子实验室主要服务于汽车运用工程、汽车故障诊断、汽车电器与电子控制技术、机车电子等课程实验。

按照“卓越工程师”的培养定位，交通信息工程实验中心根据实验内容体系的继续性，纵向分5个层次，从基础型（演示、验证型）、综合设计型到研究创新型构建了一系列的逐步递进的教学模块，每个模块均设置有围绕交通信息工程领域的工程实验项目，其中：

第一层次是以交通信号控制、车联网、交通视频监控等智能交通工程实践基本知识认知、工程基本技能训练，教学课程中的基础型实验为主要教学内容。采取实验室现场教学和实践的形式，传授实验基础知识，进行基本方法和技能的训练。

第二层次是以电工电子课程、计算机课程、网络通信课程、仪器仪表课程等基础课程中设计型、综合型实验为教学内容，侧重培训学生的软硬件研发能力，主要采取开放式教学模式。

第三层次是以交通类各专业课程实验及专业基本实践环节为主要教学内容，侧重培训学生的工程能力，实验室和教学资源向学生全面开放。

第四层次是按照智能交通信息流程，在专业课程设计、专业综合实验等教学环节中由学生自主选定课题内容，侧重培训学生的创新能力，以3-4人形成课题小组，利用实验室条件，自主完成。

第五层次是对前面4个层次教学的总结和提高，学生综合运用前面各教学模块所学到的专业知识和工程技能，以智能交通为工程背景，完成实习、实训及毕业设计，实现与企业实际需求对接。

此外，交通信息实验中心探索校企资源共建共享模式，建立“工程师进课堂围绕项目讲工程、学生进企业参与项目练技能”的实习新机制。邀请上海景格科技股份有限公司、中车时代电动汽车工程师给本科生上课，拓展了学生的视野，锻炼了学生的工程能力。

4 开设智能驾驶实验班

智能驾驶技术不仅有助于解决交通安全、道路拥堵、能源消耗、污染排放等问题，更是构建智慧出行、服务新型产业生态的核心要素，以及推进交通强国、数字中国、智慧社会建设的重要载体，已成为新时代汽车产业转型升级的重要突破口。我院信息工程系与上海景格科技股份有限公司及株洲电力机车研究所联合办学，开设了智能驾驶实验班，旨在培养智能驾驶中电子电路系统、智能网联车系统、智能信息处理系统等领域的专门技术人才，同时为具有交通信息特色的信息工程专业探索建设模式。

实验班同样坚持“宽口径，厚基础，强实践，重创新，树特色”培养理念，在课程体系设置上，强化交通电子与电路系统、通信和信息处理的基础理论知识，突出电子信息系统级、模块级架构的设计和创新能力，形成“信息采集、传输及处理”的完整知识体系。着重培养学生在相关行业从事设计、维护、测试、开发等工作的工程意识和创新能力，突出“理论与实践”相结合的教学路线；采用“导师制+小班授课+项目制培养”的新型教学模式，突出校企联合协同育人，强化教学、竞赛、科研相结合，提升学生自主学习与研究内在动力，促进学生个性发展和高质量成才。

5 校企合作协同育人

针对专业建设中存在的问题[5]，如：教学的课程与实际现实中的应用相差较远，不能快速融入企业单位的开发需求，实践环节深度不够、教师实践经验不够、学生创新能力不强等问题，建立并加强与相关企业的协同育人。

在与相关企业的合作中，企业为我们提供交通产业发展现状、现实需求及发展趋势，帮助我们科学合理的设置课程体系，处理好通识教育、学科基础、专业主干与专业方向课程的关系。在课程设置中做到以社会需求为导向，结合未来智能交通企业的实际要求，突出实用性、时代性和科学性。通过校企合作育人，加强实践环节建设。学生不仅获得理论知识，更要获得职业技能，促进就业。如校企合作完成毕业设计、校企合作开设专业技术培训等。校企合作提高教师水平。教师到相关企业进行针对性的实践和锻炼，丰富教师的实践经验，提高教师的动手能力，更新教师的知识结构。

校企合作提高学生的创新能力。目前学生的理论知识还好，但创新能力较差。如可以校企联合组织学生创新竞赛，企业提供场地设备和课题。以及开设企业创新论坛及共同合作开发新产品等，其中与上海景格科技有限责任公司合作开展了协同育人。

6 结束语

经过多年对毕业学生的跟踪研究，结合我院实际情况，我们针对信息工程培养方案进行了修订。修订后的培养方案突出了信息工程的理论在智能驾驶中的应用，增设了系列智能驾驶的特色课程，进一步完善课程体系建设。理论及实践课程均以模块为单位进行建设，同时加强了实践教学平台的建设，课程体系各自独立又能合成一个有机的整体。为了探索具有智能驾驶特色的信息工程建设方法，我们开设了智能驾驶实验班。在新的培养方案实施后，学生对专业更有兴趣，学习的目的性更强，学生的专业素质普遍得到了提高。