聚焦车辆安全知识融合的智能汽车实践教学模式探索

摘 要：随着科技的快速发展，智能汽车技术已成为现代交通工程的核心。智能车辆安全的实践教学对于车辆工程教育至关重要，旨在培养具备高素质技能的工程师以满足汽车工业快速发展和技术迭代的需求。本研究旨在探索智能汽车安全的实践教学模式，通过课程体系改革、实验教学创新及教学方法优化，提高学生的实际操作能力和创新思维。教学实践不仅提高了学生的就业率，也为智能汽车行业输送了大量高素质的技术人才；通过学校与企业的紧密合作，教学改革促进了地方经济的发展和技术创新，新的合作模式增强了学校作为技术和人才孵化器的作用，推动了地方经济的整体增长，并通过技术研发和成果转化，提高了社会对智能汽车和自动驾驶技术的接受度。

关键词：智能汽车 复合型人才 成果转化

1 引言

21世纪的技术革新中，智能汽车技术以其独特的复合创新性质，正在逐步改变我们的生活和交通系统[1]。自动驾驶、车联网（V2X）、电动化及人工智能等技术的融合，不仅提升了汽车的性能和环保性，也带来了前所未有的安全和操作挑战[2]。这些变化迫切要求教育系统对汽车工程专业的教学内容和方法进行革新，以培养能够适应新技术需求的工程师[3-6]。

自动驾驶技术，作为智能车辆技术的代表之一，正逐步从概念走向现实，其发展涉及复杂的感知、决策、控制系统，以及庞大的数据处理需求。车联网技术通过使车辆能够与道路基础设施、其他车辆和行人进行通信，极大地提高了道路安全性和交通效率。同时，电动化和人工智能的融入使得车辆更加环保和智能，但也带来了新的安全挑战和设计问题。在这样的背景下，智能车辆的安全性和人机交互设计变得尤为重要。安全性不仅关系到乘员和行人的生命安全，还关系到智能车辆技术的市场和社会接受度，这在自动驾驶和复杂系统控制的环境下尤为关键。

智能汽车技术利用先进的计算机视觉、机器学习、深度学习和传感技术，能够实现车辆的自主行驶、环境感知和决策制定。随着5G通信技术的广泛应用，车联网技术也使得车与车、车与路、车与人的通信变得可能，极大提高了道路的安全性和交通效率。尽管智能汽车技术迅速发展，但当前教育体系在课程内容和教学方法上未能及时跟进[7]。例如，多数高校的车辆工程专业依然侧重传统汽车技术的教学，缺乏对智能车辆核心技术如自动驾驶和主被动安全等方面的深入研究和实践指导。智能汽车行业的快速发展对既精通传统汽车工程知识又熟悉最新智能技术的工程师的需求急剧增加，这种对多技能、高素质的人才需求，迫使高等院校相关专业必须更新教学大纲，将实践教学作为教育培养的重要组成部分[8]。

随着互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等新技术的迅速崛起，为主动应对新一轮的科技革命和产业变革，支撑服务创新驱动发展、中国制造2050等一系列国家战略，2017年，教育部启动“新工科”建设，加快培养新兴领域工程科技人才，改造升级传统工科专业，主动布局未来战略必争领域人才培养，提升国家硬实力和国际竞争力。高等教育学校均在学科结构、人才评价机制、人才培养模式等方面进行了研究和改革，以适应企业和国家对创新型人才的需求，真正实现车辆工程等传统专业向新工科专业转型，在做好顶层设计的基础上还需把教学改革落实在每一门课程、每一堂课、每一次实验实训中。

智能车辆的普及增加了人们对安全技术的社会关注。如何确保智能车辆在真实道路环境中的安全运行和驾乘舒适，成为了社会、行业乃至教育者必须面对的重要问题。因此，加强智能汽车安全实践教学，是对公众负责的必要措施。为了适应智能汽车技术的发展，车辆工程专业的教育体系需要进行根本性的改革，这包括课程内容的更新，如增加相关核心课程；教学方法的创新，如采用模拟驾驶、虚拟现实等技术增强学生的实际操作经验；以及评估标准的调整，确保教育内容与行业需求同步[9]。

2 教学改革实践

2.1 课程体系改革

为了应对智能汽车技术的发展，本研究对车辆工程专业的课程体系进行了全面改革。新的课程体系中加入了《智能汽车安全设计方法》《车联网技术及应用》《智能驾驶环境感知技术》《自动驾驶决策与控制》等多门新课程，旨在通过跨学科的教学内容，加强学生对智能车辆关键技术的理解和应用。这些课程将结合理论教学和实验操作，使学生能够深入理解智能车辆的关键技术，优化后的课程内容将结合最新的行业动态和技术进展，确保内容的前瞻性和实用性。更新和改革智能车辆安全实践教学内容和方法，将有助于车辆工程教育的现代化，使之更加符合车辆工程专业教育认证及行业发展的实际需求。不仅提升了教育体系的相关性和实用性，还能更好地准备学生面对快速发展的技术挑战。

课程改革还包括了强化数据分析和机器学习在智能车辆技术中的应用教学。为此，引入了《数据科学基础》《机器学习算法与应用》等课程，使学生能够利用大数据分析优化汽车设计和提高驾驶安全性。通过实践这些先进技术，学生将能更好地理解人工智能如何在智能汽车中发挥作用，提升系统的整体性能和用户体验。

2.2 实验教学创新

实验教学是理解和应用复杂工程概念的关键。本研究引入了虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，基于汽车驾驶模拟设备构建具备智能驾驶环境的实践教学场景，使学生能在模拟的同时实际操作，加深理解智能系统的设计和风险评估。在已有智能汽车相关理论课程中，加入安全技术实践课程内容，将两者有机结合。在汽车碰撞实验、假人或简易假人碰撞实验及实验数据的采集等实践内容中，充分发挥学生的实践主导作用与团队协作能力。同时，以现有课程体系为载体，围绕智能汽车安全设计技术为主题，通过目前的学科或技术难点进行项目式培养，结合实验和模拟数据，培养学生的理论和实践相结合的思维与能力，构建融合智能汽车安全技术的实践教学体系。

如图1所示，长沙理工大学已拥有国内一流的汽车碰撞实验室，可开展智能汽车碰撞试验、动力电池耐撞性试验、车内外人员损伤防护试验等研究。团队亦通过多年的科研积累，建立了一体化的智能汽车主动安全测试平台（图2）。利用这一平台，学生和研究人员可以模拟各种复杂的交通场景，以测试智能汽车的反应和安全系统的有效性。例如，通过模拟突发的行人横穿、紧急刹车场景等，可以评估自动驾驶系统在极端条件下的表现。此外，该平台还能模拟不同天气条件对智能汽车操作的影响，如雨天、雾天等，进一步完善车辆的安全性能，达到更好的实践教学效果。

2.3 教学方法优化

实践表明，基于项目的学习方法能显著提高学生的实际操作技能和解决问题的能力，教学应鼓励学生参与到真实的工程项目中，如智能车辆的安全性测试和用户体验改进，通过实际问题学习和应用理论知识。

基于团队最新搭建的智能汽车驾驶模拟器所涵盖的完整车辆主动安全软硬件设施，本研究有效改善与优化了智能汽车安全实践教学方法，开展了智能汽车安全知识融合的教学实践探索，为车辆工程专业学生提供应对智能汽车安全领域发展所需的知识和素养，提升了其对智能汽车安全知识的学习兴趣和积极性，开发了基于项目的学习和案例研究教学素材与方法，同时对教师进行新教学方法的培训，确保他们能够有效运用这些方法。

教学方法优化还包括引导学生参与智能车辆安全相关的项目实践，将驾驶模拟器、VR等现代教育工具整合到课程中，进行教学演示，评估这些工具在教学中的效果和学生的接受度；收集学生和教师的课程反馈，根据反馈调整课程内容和教学方法，不断完善理论与实践结合的教学模式。

3 教学成果

3.1 学生能力提升

通过实践教学改革，学生的综合能力得到显著提升。学生不仅能够熟练掌握智能汽车的核心技术，还能在实验和项目中展现出较强的创新能力和问题解决能力。学生在多方面的能力提升尤为突出，特别是在团队合作、批判性思维和技术适应性方面。在团队合作的培养上，学生通过参与多学科项目组，学习如何与来自不同技术背景的同伴有效沟通和协作，这不仅增强了他们的协调能力，也培养了领导力和团队精神。

在批判性思维方面，学生通过分析复杂的工程问题和设计挑战，学习如何提出和验证假设，进行系统分析，并提出创新解决方案。这种思维训练使他们能够在面对不确定和复杂问题时，做出更加精准和理性的决策。

技术适应性方面，随着智能汽车领域的快速发展，新技术和新工具不断涌现。学生通过接触和使用最新的硬件设备、工程9e34ec6e76b4f8891284f7cd30e893c3软件和编程语言，提高了迅速适应新技术的能力。这不仅限于智能汽车领域的技术，也包括数据分析、人工智能和机器学习等相关领域，使他们能够在未来的职业生涯中持续保持技术领先和适应性。

3.2 社会影响

教学改革不仅提高了学生的就业率，也为智能汽车行业输送了大量高素质的技术人才。此外，通过学校与企业的紧密合作，也促进了地方经济的发展和技术创新。

这种教学改革对社会产生了广泛的积极影响。首先，随着更多高素质的技术人才加入智能汽车行业，企业的创新能力和竞争力得到了显著提升。这些人才带来的新思维和技术解决方案，有助于推动行业技术进步，加速智能汽车的商业化进程，同时也促进了相关产业链的发展，如智能制造、电子信息技术、高新材料等领域。

其次，学校与企业之间的合作模式为地方经济的发展注入了活力。学校作为技术和人才的孵化器，与企业的合作不仅限于人才培养，还包括技术研发和成果转化。这种合作带来了技术创新和产业升级，吸引了更多投资，创造了大量就业机会，从而推动了地方经济的整体增长。

此外，教育改革的社会影响还体现在提升了社会对智能汽车和自动驾驶技术的接受度。随着更多的毕业生进入此领域工作，他们在社会各界推广新技术的同时，也帮助公众更好地理解和接受这些先进技术，减少了技术恐惧和误解，提高了社会对智能汽车安全性和可靠性的信任。

最后，这种教育改革还激励了其他教育机构进行类似的课程改革，推广了实践教学和产学研合作的教育模式，对整个教育行业产生了积极的示范效应。这不仅限于工程或技术专业，还包括商业、管理和法律等多个领域，为更多行业输送了能够适应新技术和新市场需求的复合型人才。

4 结语

本研究所开展的实践教学改革初步实施结果表明，学生的实践能力和创新思维得到了显著提高，他们能更有效地解决智能车辆安全技术中遇到的挑战。展望未来，这种教学改革将进一步扩展至更多高校和专业，为智能汽车行业培养更多合格的工程师。聚焦智能汽车安全知识融合的实践教学改革，不仅提升了教育体系的相关性和实用性，而且为智能车辆行业的快速发展培养了一批符合未来需求的新型人才。这种改革是汽车工程教育适应未来技术需求的有效策略，也是对社会责任和公众安全的积极响应。

基金项目：湖南省普通本科高校教学改革研究项目（202401000638），中国工程机械学会实验教改项目（CCMS-ETRP2023004）。

参考文献：

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[2]张梦丽. 人工智能时代人机协同教学模式构建与实践研究[D]. 2023.

[3]陈惠俊. 《新能源汽车高压安全与防护》理实一体化教学探索[J]. 时代汽车，2021（17）： 63-64.

[4]李煊鹏，王东，秦文虎. 新工科背景下“智能汽车技术”课程改革与实践[J]. 电气电子教学学报，2021，43（04）： 41-44.

[5]王永利，李芳，齐成元，等. 高校教师在“人因工程+教育”教学过程中存在的问题及应对策略研究[J]. 教育现代化，2020，7（05）： 80-81.

[6]张志清，谭东丽.新时代智能汽车技术课程教学改革探究[J].创新创业理论研究与实践，2023，6（14）：61-64.

[7]杨晓楠，薛庆，胡耀光.面向人因工程的虚实融合交互式教学模式改革研究[J]. 教育教学论坛，2023（41）：9-12.

[8]王泰鑫，廖斌，罗俊浩，等.以实验项目为导向的人因工程教学体系设计与实践[C]. 2019 7th ICASS International Conference on Education and Management（ICEM 2019）. 西班牙巴塞罗那：2019：4.

[9]王长生，张向奎，李元慧，等.基于WIKI的“汽车人机工程学”教学方法研究[J]. 实验室科学，2018，21（03）：119-123.