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新工科背景下智能网联汽车概论课程教学与育人模式探索

2025-01-20侯文慧葛俊张大山王玉伟刘莉

高教学刊 2025年37期
关键词:工程教育认证协同育人新工科

摘"要:智能网联汽车概论课程涉及多个专业技术领域,属于跨界交叉方向。在当前新工科背景下,传统的教学模式无法满足创新型人才培育需求。以工程教育认证理念为指导,该文分析校企育人模式,从思政融入、课程重构、新型教学模式探索、多元化教学反馈和实践教育平台搭建等方面探索产学协同育人模式,以期提高学生的政治素养,激发学生的创新思维,提高学生的科研素养,从而实现新工科人才培养。

关键词:工程教育认证;新工科;协同育人;教学模式;教学评价

中图分类号:G640"""文献标志码:A"""""文章编号:2096-000X(2025)S1-0153-04

Abstract:IntroductiontoIntelligentConnectedVehiclesinvolvesmultiplespecializedtechnicalfieldsandfallsunderthecategoryofinterdisciplinarystudies.Inthecurrentcontextofthenewengineeringeducationmodel,traditionalteachingmethodscannotmeetthedemandsforcultivatinginnovativetalents.Guidedbytheconceptofengineeringeducationcertification,thispaperanalyzestheuniversity-enterpriseeducationmodel.Itexplorestheeducationalmodelofthecoursefromvariousaspects,suchasintegratingideologicalandpoliticaleducation,curriculumreconstruction,exploringnewteachingmethods,diversifyingteachingfeedback,andestablishingpracticaleducationplatforms.Theaimistoenhancestudents'politicalliteracy,stimulatetheirinnovativethinking,improvetheirresearchcapabilities,andthusachievethecultivationoftalentsinthenewengineeringeducationmodel.

Keywords:engineeringeducationcertification;newengineering;collaborativeeducation;teachingmodel;teachingevaluation

当前,以互联网为核心的新一轮科技革命与产业变革正在快速推进,高新技术发展进一步引发了社会变革。中国提出“中国制造2025”[1],“互联网+”[2-3]等重大发展战略,以应对日益激烈的国际竞争。同时,我国工程教育进入创新改革新阶段,新工科建设理念应运而生[4],并影响了高等教育的形态,对高校培养人才提出了更高的要求。新工科建设强调深化产教融合、校企合作、协同育人,提高学生的综合素质和创新能力,培育应用型和创新型的新工科人才。

汽车产业是国民经济支柱产业之一,是高度专业化、自动化的综合性产业。随着大数据、人工智能[5]、5G通信等技术和先进制造的不断融合发展,智能技术已经从科学研究发展到商业应用,为传统的制造业、服务业、交通运输等行业带来了巨大改变,汽车向电动化、智能化、网联化和共享化发展。智能网联汽车的发展不仅是解决社会面临的交通安全、道路拥堵、能源消耗和环境污染等问题的重要手段,更是实施创新驱动发展战略、建成现代化强国的重要支撑,已成为汽车产业发展的战略方向[6]。新业态、新形势的发展对高校人才培养提出了新的要求。

在当前新工科建设背景下,以工程教育新理念为指导[7-8],通过分析人才培养需求,安徽农业大学(以下简称“我校”)增设了智能网联汽车概论课程,以促进新工科建设,培养应用型人才。智能网联汽车概论(以下简称“本课程”)涵盖了包括计算机、自动化、信息和机械等多个学科,所涉知识点广泛,相较于其他必修课,本课程知识点多且复杂,理论学习枯燥且难以理解,本文对工程教育新方式进行了探索,转变传统的“灌输式”教学方式,开展互联网+教育创新与实践,将理论和实践相结合,将知识传授、能力培养、素质教育融于一体,以适应新工科建设的人才培养需求。

一"新工科背景下人才培育模式分析

新工科建设对高校培养工程类人才提出了新要求,高校应面向社会与行业发展,深入行业调研,着重培养具有较强行业背景知识、工程实践能力、胜任行业发展需求的应用型和创新型人才[9]。基于校企协同育人理念,优化智能网联汽车课程结构,建设课程资源,搭建实验平台,研究新工科人才的培养方式。首先,根据对新工科人才培养需求和具体毕业要求的深入分析,制定科学的教学大纲,明确课程目标;其次,根据具体的目标,对课程的内容进行重组,对知识点进行细化,制作线上教学资源,开展教学模式的创新与实践;再次,搭建实验平台,与企业联合指导学生参加科研训练项目,锻炼学生的创造性思维和实践能力;最后,开展教学评价,建立反馈机制,明确用人单位对人才培养的反馈,整体的培养思路如图1所示。

二"构建课程思政育人体系

课程思政教育是当前我国高等教育改革发展的客观需求,在课程教学实践中融入思政教育,使学生在提升专业技能的同时,提高思想政治素质,以实现“全课程育人”[10]。作为党员教师,应时刻秉持党建与教学相融相通的理念,充分发挥党建引领作用,促进自身思政水平的提升,坚持以德立身、以德立学、以德施教的原则,积极开展课程思政建设。挖掘课程中的思政元素,注重科学精神与人文素养培养,提高学生的思想认知能力,激发学生的动力,力求为国育人,为党育才。比如可以将知识的来源以故事的形式展开,向学生讲述中国汽车发展史中的小故事,并引导其分享自己熟悉的汽车发展情况,激发学生的学习动力和对专业的认同感;通过分析学科相关的安全事故案例,使学生感受学科对于建设科技强国的重要性,培养其工匠精神和社会责任感。知识点以问题为导向,引导学生自主思考,并进行讨论,锻炼学生的辩证思维和创新思维;通过线上视频展示中国在人工智能、自动驾驶上取得的辉煌成就,树立中国作为一个锐意进取、充满创新活力的现代文明国家的形象,激发学生的爱国热情,引导学生坚定“四个自信”。

三"优化课程结构,重构内容,开展多元化教学模式与教学评价

针对智能网联汽车概论课程知识点广泛特征,及其跨学科性质,本文开展课程内容的重构,将知识点微型化、模块化,基于智慧教学平台建设线上教学资源(表1)。如第二部分智能汽车环境感知技术模块可细分为若干知识点:激光雷达的原理及应用、视觉传感器的应用与机器视觉技术;红外夜视系统的原理及应用;从图像处理、图像分析和图像理解三个层面讲述图像识别技术(包括深度学习的应用);从单一传感器和多传感器融合两个层面讲述道路识别、车辆识别和行人识别技术。针对细化的知识点,制作微课,并通过可视化、故事化和案例化使微课尽量生动,通俗易懂,激发学生的学习兴趣。

(一)"开展多元化教学方式

充分利用线上教学内容不受时间空间和章节限制,线下教学可充分进行课堂讨论、习题指导和动手实践的优势。开展课前引导学生线上自主探索、课中指导线下课堂参与探讨和课后督导拓展探究的教学模式,通过课前的预习视频,使学生对知识点有初步认识,开展启发式教学,以问题为导向,引导学生进行独立思考,自主探索;线下教学过程中利用雨课堂充分开展讨论,以训练学生的发散思维和创新思维,并开展丰富多样的教学活动,鼓励学生在活动中进行总结,吸收新知识,在过程中给予充分指导;在课后通过习题训练和案例设计分析,督促学生消化理论知识,掌握知识的应用。在整个教学过程中实现递进式的目标,即知识目标,能力目标,素养目标和价值目标。

以课程第2部分视觉传感器部分知识点为例展示多元化教学设计的思路,如图2所示。首先,在课前推送微课视频,使学生初步了解关于视觉传感器的重要概念和主要功能,并指导同学们进行调研,了解获取图像的处理方法以及发展趋势,引导学生自主探索相关主题;其次,在线下课程中通过雨课堂发布观点题进行问题式导入,如智能网联汽车是如何感受外界的环境?依靠什么技术进行安全行驶?引导学生自主思考,并进入课程主题。介绍视觉传感器的定义、组成和特点,根据汽车行驶要求深入分析视觉传感器的功能要求,在智能网联汽车上的应用。课上结合布置的调研任务开展小组讨论,鼓励学生们发表自己的看法,或分享调研的成果,以促进学生对主题的认知。教学讨论中由视觉传感器作为汽车“眼睛”的作用,引申中国探测宇宙的“天眼”,介绍设计师们的事迹,鼓励学生热爱科技,树立民族自信;最后,课下结合主题开展拓展训练,通过图像识别小案例锻炼学生应用知识的能力。

(二)"建立基于“大数据”的过程化评价与反馈体系

在工程教育专业认证背景下,建立科学、客观及公正的评价方法及体系对于高质量人才的培养具有极其重要的导向作用[11]。课程的多元化教学对应着多样的考核方式,通过雨课堂生成的课程报告统计学生的成绩,可以细化到每道题的成绩分布,从而了解所有学生对每个知识点的掌握程度。智慧教学平台的学习报告可以统计学生线上学习的时长,参与讨论的次数,完成测试的情况等,为客观评价学生的学习效果提供量化的“大数据”依据。与此同时,我校工学院每年组织用人单位问卷调查,直接了解毕业生工作情况,并征求用人单位对毕业生的知识、能力和素质评价与改进等方面的意见和建议。

四"融合科研训练项目,搭建实践教育平台

新工科建设注重学生实践能力的培养,依托课程建设搭建智能网联汽车实践平台。加强校企合作,将企业上的先进技术引入课堂,展开基于实践平台的实训。分析课程发展方向,在实训中结合自身的科研(机器视觉、深度学习和智能导航),并与企业专家讨论,将教学内容和企业需求结合起来设计应用案例。在科研实训中,让学生体验到智能网联汽车相关的产品,同时也将企业中遇到的难题带到学校,由学生团队尝试使用所学知识解决,并通过翻转课堂,分享团队取得的经验和成果,锻炼学生应用知识解决实际问题的能力,从而开发学生的创造性思维,提高学生实践能力。例如,课程中汽车的环境感知部分,可以搭建实验平台,利用视觉传感器进行数据采集,开展基于图像处理的车道识别算法研究,基于YOLO网络的车辆、行人检测,使学生掌握图像采集与识别技能。在此过程中,将教学和科研相结合,让学生感受到科研和课本的异同[12]。同时,引导学生参与科技创新竞赛、创新创业实践、专业社会实践等活动,积极申报智能汽车技术相关的大学生科研训练项目,开展实践能力、应用能力和专业素养的培养。

五"结束语

新工科建设对工科人才培养提出了更高的要求,以培育应用型、创新型的工科人才为目标,持续探索和改进智能网联汽车概论的教学和育人模式。通过分析行业需求,建立校企协同育人平台;通过融入课程思政元素,弘扬爱国精神,培养学生的文化自信,对专业的认同感,勇于担当的责任意识,实现价值引领;打破传统的教学模式,以学生为中心开展多元化教学和反馈,发挥专业教师课程育人的主体作用,将知识传授,能力提升和素质培养有机统一起来;借助案例教学,科研训练,构建工科人才工程实践与创新能力培养平台。深化校企协同育人,将企业发展和人才培养和合二为一,实现校企共赢,提高人才培养质量,为科技强国战略提供人才支撑。

参考文献:

[1]吴志学,滕小磊,夏卫明.“中国制造2025”大背景下机械设计的新发展[J].机电工程技术,2023,52(6):46-49.

[2]孙辰昊,刘亚娟.深度学习场域下高校线上线下混合式教学策略研究[J].才智,2022(34):83-86.

[3]韩瑜,屈泳,阮小军,等.基于雨课堂的数学模型实验混合教学模式研究[J].创新创业理论研究与实践,2022,5(10):30-34.

[4]龚青山,陈君文,王宸,等.新工科背景下地方高校智能制造工程专业师资队伍建设探讨[J].时代汽车,2023(17):86-88.

[5]王丹.人工智能赋能下外语学科实践课程体系研究[J].高教学刊,2023,9(22):21-24.

[6]杨骏,白麟.智能网联新能源汽车展现新成果新趋势[N].重庆日报,2023-09-07(003).

[7]陶永建,田国华,许迈进,等.共同体理论视野下的工程教育教学新探[J].高等工程教育研究,2020(5):57-63.

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[9]莫宏伟,徐立芳.新工科人工智能导论课程思政体系建设[J].高教学刊,2023,9(25):46-49.

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[12]陈一哲,汤逸群,王辉,等.车辆工程专业智能网联汽车技术教学改革研究[J].高教学刊,2023,9(26):23-25,30.

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