自動(dòng)駕駛技術(shù)案例課程建設(shè)的探索

高秀晶 龍海飛

摘 ?要：以面向研究生的自動(dòng)駕駛技術(shù)案例課程建設(shè)作為切入點(diǎn)，在深度分析了傳統(tǒng)教學(xué)方案不足的基礎(chǔ)上，探索了課程案例建設(shè)。緊密圍繞專業(yè)理論知識(shí)和研究生課題，以授課研究生為“教”與“學(xué)”的主體，提出了集案例展示、理論分析和互動(dòng)討論的課程案例建設(shè)內(nèi)容和方法，并闡述了與其匹配的教學(xué)方法。文章通過探討案例課程建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)和效果，為相關(guān)課程的案例教學(xué)提供參考意見。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)駕駛技術(shù);案例課程;研究生;課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號(hào)：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

在智能汽車技術(shù)產(chǎn)業(yè)化需求逐漸增大的背景下，企業(yè)對(duì)自動(dòng)駕駛技術(shù)人才的需求越來越大。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車高技能人才缺口為每年10 萬人左右[1]。2020年，國家發(fā)布的《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》[2]中明確提出了對(duì)進(jìn)一步加快“智能汽車技術(shù)”人才培養(yǎng)的要求。面向自動(dòng)駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的專業(yè)人才的培養(yǎng)任務(wù)迫在眉睫。

自動(dòng)駕駛技術(shù)是一門多學(xué)科、多技術(shù)領(lǐng)域高度交叉的綜合性課程，是面向智能汽車領(lǐng)域人才培養(yǎng)的不可或缺的專業(yè)拓展課程[3]。本課程面向研究生，且學(xué)科領(lǐng)域具有一定的難度和復(fù)雜度，多學(xué)科的覆蓋面較大，對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)的覆蓋面和理論理解能力要求較高。原來的培養(yǎng)方案難以支撐該領(lǐng)域人才培養(yǎng)的需求，因此需要探索一種創(chuàng)新性、綜合性、實(shí)用性的課程案例教學(xué)方法。

針對(duì)難度較高課程的授課方式，“理論-案例-討論”的教學(xué)模式被廣泛應(yīng)用，以案例作為引導(dǎo)，在理論講解的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生積極融入到討論的啟發(fā)式教學(xué)備受推崇[4];緊密結(jié)合理論知識(shí)，結(jié)合實(shí)際運(yùn)用，將工程案例形成能夠兼具案例展示、獨(dú)立研究、相互討論等特點(diǎn)的案例教學(xué)法也是常見的教學(xué)方法之一[5]。課程教學(xué)參與在拓展學(xué)術(shù)視野、提高學(xué)術(shù)素養(yǎng)和提升學(xué)術(shù)能力等方面具有顯著效果[6]。此外，研究生教育肩負(fù)著培養(yǎng)高層次創(chuàng)新性和復(fù)合型人才的任務(wù)，是一個(gè)認(rèn)為構(gòu)造的系統(tǒng)、創(chuàng)新動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)、多元的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[7]。面向研究生的課堂教學(xué)，要讓學(xué)生同時(shí)作為“教”與“學(xué)”的主體，促進(jìn)研究生課堂教學(xué)參與和知識(shí)體系構(gòu)建。

本項(xiàng)目圍繞自動(dòng)駕駛技術(shù)的感知、決策、控制和執(zhí)行等四大主要技術(shù)領(lǐng)域和授課研究生的實(shí)際研究課題，闡述了課程案例庫的建設(shè)內(nèi)容和建設(shè)方法;探索了采用校企協(xié)同式、師生協(xié)同式、課堂互動(dòng)式、虛擬開發(fā)式和實(shí)踐教學(xué)式的五位一體的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)讓理論“串”起來、讓課堂“熱”起來，讓學(xué)生“爭(zhēng)”起來的課堂效果，加深學(xué)生對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的理解水平，提升綜合運(yùn)用理論知識(shí)的能力，培養(yǎng)研究生的學(xué)術(shù)素養(yǎng)和學(xué)術(shù)能力。

一、案例課程建設(shè)

（一）案例建設(shè)基本要求

優(yōu)質(zhì)的案例庫是案例教學(xué)方法的重要支撐，是對(duì)理論知識(shí)、發(fā)展成果和發(fā)展趨勢(shì)的綜合整理，也是學(xué)習(xí)基本知識(shí)、掌握關(guān)鍵技術(shù)、培育學(xué)術(shù)能力的主要參考。因此案例精選和建設(shè)應(yīng)符合以下幾個(gè)基本要求：

1. 圍繞教學(xué)大綱要求和內(nèi)容，符合課程培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)任務(wù)，與教學(xué)主體內(nèi)容或教材內(nèi)容保持一致。

2. 體現(xiàn)“教”和“學(xué)”的主體立場(chǎng)，保障理論知識(shí)和技能學(xué)習(xí)，注重過程能力和方法，以達(dá)到實(shí)際工程案例提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的深度理解的目的。

3. 兼?zhèn)湓屑夹g(shù)和新技術(shù)的差異性比較，既要闡述原有技術(shù)，又能體現(xiàn)新技術(shù)的特點(diǎn);同時(shí)，將原有技術(shù)和新技術(shù)形成對(duì)比分析，引導(dǎo)學(xué)生提升綜合知識(shí)運(yùn)用能力。

4. 具備充分的啟發(fā)性，案例緊密圍繞基本原理、技術(shù)應(yīng)用以及運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)構(gòu)建技術(shù)方案，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思考。

5. 具備學(xué)術(shù)視角、體現(xiàn)學(xué)術(shù)前沿，面向研究生基本學(xué)術(shù)素養(yǎng)和研究能力的培養(yǎng)需求。

（二）案例建設(shè)內(nèi)容

以上述的基本要求為前提條件，以自動(dòng)駕駛的感知、決策、控制和執(zhí)行四大關(guān)鍵技術(shù)為主要內(nèi)容，圍繞以“教”為主和以“學(xué)”為主的中心思想，采用“校企協(xié)同”和“師生協(xié)同”的建設(shè)手法，實(shí)施課程案例建設(shè)，如圖1所示。

1. 以“教”為主的案例

以理論教學(xué)為重點(diǎn)，通過深入企業(yè)調(diào)研，以企業(yè)合作工程項(xiàng)目或企業(yè)資源為依托，充分發(fā)揮校企協(xié)同的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行以理論教學(xué)為主的案例建設(shè)。因自動(dòng)駕駛技術(shù)方案層見疊出且不盡相同，為了更清晰地教學(xué)和引導(dǎo)學(xué)術(shù)觀點(diǎn)，需通過不同技術(shù)方案的案例分析，討論并分析其共性與特性。讓學(xué)生加深理解理論知識(shí)，并培養(yǎng)其理論知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。比如，針對(duì)自動(dòng)駕駛中的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)車道線保持技術(shù)系統(tǒng)架構(gòu)，如圖2所示。列舉基于圖像的車道線識(shí)別技術(shù)、基于SLAM的建圖與定位技術(shù)、基于衛(wèi)星的定位技術(shù)。引導(dǎo)學(xué)生判斷技術(shù)的共性在于車道線保持，不同的特性在于圖像識(shí)別、SLAM和衛(wèi)星定位。此外，思考其采用不同技術(shù)方案的緣由，并分析各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

在建設(shè)以“教”為主的案例過程中，同時(shí)精選代表性的正面案例（成功案例）和反面案例（失敗/不適當(dāng)案例）。通過正面案例的技術(shù)方案、應(yīng)用方法等介紹，使學(xué)生深刻理解方案的自動(dòng)駕駛相關(guān)技術(shù)基本原理和系統(tǒng)架構(gòu)。此外，結(jié)合反面案例，客觀辯證地分析反面案例失敗/不適當(dāng)?shù)脑颍寣W(xué)生深入理解針對(duì)自動(dòng)駕駛不同等級(jí)的設(shè)計(jì)要求和開發(fā)目的，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)不同技術(shù)方案的認(rèn)識(shí)和優(yōu)劣的基本判斷能力。

2. 以“學(xué)”為主的案例

以授課研究生為主體，結(jié)合與本課程相關(guān)的研究課題，通過師生協(xié)同的方式，共同建設(shè)教學(xué)案例。充分發(fā)揮學(xué)生主體的本質(zhì)意義，構(gòu)建主動(dòng)思考、平等探討、溝通交流的協(xié)商式課堂，如圖3所示。同時(shí)，通過以“學(xué)”為主的案例，構(gòu)建學(xué)術(shù)語言氛圍的課堂環(huán)境，激發(fā)具備一定學(xué)術(shù)對(duì)話資質(zhì)的研究生的學(xué)術(shù)討論激情和欲望。此外，通過討論、溝通和交流，逐步養(yǎng)成對(duì)學(xué)術(shù)進(jìn)行理性批判的意識(shí)和思維，重點(diǎn)培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)學(xué)術(shù)問題、理解學(xué)術(shù)問題、分析學(xué)術(shù)問題、解決學(xué)術(shù)問題的素養(yǎng)和能力。

結(jié)合研究生在開展課題研究過程中的實(shí)際情況，分為兩類。一是實(shí)踐過程中已解決的分享型案例;以本課程相關(guān)的實(shí)際研究課題內(nèi)容、采用手法、技術(shù)方案、基本原理和研究結(jié)果作為主要內(nèi)容進(jìn)行分享。二是實(shí)踐過程中尚未解決的疑問型案例。以本課程相關(guān)的實(shí)際研究課題內(nèi)容、采用手法、碰到的問題進(jìn)行闡述和分析，以解決問題為目標(biāo)，進(jìn)行互動(dòng)式、啟發(fā)式的教學(xué)。

二、教學(xué)方法

（一）教學(xué)模式

本案例課程主要采用校企協(xié)同式、師生協(xié)同式、分組討論式、虛擬開發(fā)式及實(shí)踐教學(xué)式五種形式（見圖4）。培養(yǎng)學(xué)生的自主思考和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的意識(shí)和能力，提升學(xué)術(shù)素養(yǎng)和學(xué)術(shù)能力，掌握工程實(shí)踐的基本方法。

1. 校企協(xié)同式

利用聯(lián)合培養(yǎng)基地和項(xiàng)目合作等企業(yè)資源，建設(shè)工程實(shí)際案例，邀請(qǐng)企業(yè)導(dǎo)師進(jìn)行案例講解和分享。采用PPT課件為主、板書為輔的課堂教學(xué)方式，以理論講解為主，結(jié)合板書重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)和講解以及分析理論性較強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn);將案例作為理論教學(xué)的支撐，綜合利用視頻等多媒體技術(shù)將案例在課堂上進(jìn)行講授。

2. 師生協(xié)同式

結(jié)合授課研究生在開展實(shí)際的科研課題過程中的成果和問題，通過師生協(xié)同的方式，建立案例庫。在教學(xué)課堂上，由師生共同進(jìn)行分享式和疑問式的講授。讓學(xué)生更加真實(shí)地、直觀地將理論知識(shí)和實(shí)際案例結(jié)合在一起，深入理解理論知識(shí)的綜合應(yīng)用方法。

3. 分組討論式

結(jié)合授課學(xué)生的研究領(lǐng)域，將授課學(xué)生分為每組4-5人的小組，根據(jù)教師給出的案例和思考主題，由小組自主選出代表用學(xué)術(shù)語言對(duì)本小組的內(nèi)容進(jìn)行闡述，所有學(xué)生參與討論交流。改變因傳統(tǒng)的“教師講授，學(xué)生接受”的被動(dòng)式教學(xué)方法而造成學(xué)生接受度不高的情況，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性。

4. 虛擬開發(fā)式

教師給出虛擬委托項(xiàng)目目標(biāo)和任務(wù)，以小組為單位進(jìn)行開放式的虛擬方案討論和制定。本小組的技術(shù)領(lǐng)域無法支撐項(xiàng)目方案制定時(shí)，可進(jìn)行跨小組進(jìn)行討論和協(xié)作，并制定最終方案。由小組自主選出代表，講解方案，由其他小組成員對(duì)方案進(jìn)行評(píng)審和提出意見。讓授課學(xué)生真正地同時(shí)成為“教”與“學(xué)”的主體，體驗(yàn)“思考”“討論”“探索”“講解”“聽授”“評(píng)審”“反饋”等一系列的主體感受和行為。

5. 實(shí)踐教學(xué)式

充分發(fā)揮校企協(xié)同的作用，利用校內(nèi)外項(xiàng)目合作或企業(yè)資源。讓學(xué)生直觀地接觸自動(dòng)駕駛技術(shù)的相關(guān)案例，比如自動(dòng)駕駛試驗(yàn)車輛、六自由度駕駛模擬系統(tǒng)等試驗(yàn)設(shè)備。通過講解實(shí)驗(yàn)車輛技術(shù)方案、實(shí)現(xiàn)方法和測(cè)試結(jié)果等方式，直觀地體會(huì)工程案例的開發(fā)過程;通過學(xué)生動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn)車輛的參數(shù)調(diào)節(jié)和結(jié)果觀察等方式，理解算法的實(shí)際意義和內(nèi)涵，使學(xué)生對(duì)自動(dòng)駕駛技術(shù)理解達(dá)到新的高度。

（二）課程考核評(píng)價(jià)

本課程的考核評(píng)價(jià)注重全過程考核、實(shí)現(xiàn)多元化評(píng)價(jià)體系，更加重視和反映學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)。評(píng)價(jià)指標(biāo)包括專業(yè)知識(shí)掌握情況、學(xué)習(xí)態(tài)度、主動(dòng)性、積極性、協(xié)作能力、學(xué)術(shù)素養(yǎng)、學(xué)術(shù)能力等綜合指標(biāo)。

1. 考勤比例10%：學(xué)習(xí)態(tài)度、積極性作為主要指標(biāo)。

2. 課堂表現(xiàn)20%：積極性、專業(yè)知識(shí)掌握情況、學(xué)術(shù)素養(yǎng)作為主要指標(biāo)。

3. 作業(yè)（虛擬技術(shù)方案）30%：積極性、主動(dòng)性、專業(yè)知識(shí)掌握情況、知識(shí)運(yùn)用能力、協(xié)作能力、學(xué)術(shù)素養(yǎng)和能力作為主要指標(biāo)。

4. 期末考核30%：全方位進(jìn)行的考核，整體評(píng)價(jià)作為考核指標(biāo)。

5. 突出表現(xiàn)附加10%：作為一項(xiàng)激勵(lì)考核，用于在整個(gè)教學(xué)過程中，表現(xiàn)突出的個(gè)人進(jìn)行的激勵(lì)評(píng)價(jià)。

三、結(jié)束語

通過面向研究生的自動(dòng)駕駛技術(shù)課程教學(xué)的案例建設(shè)，結(jié)合以案例為導(dǎo)向的課堂教學(xué)，圍繞以“教”為主和以“學(xué)”為主的中心思想，采用“校企協(xié)同”和“師生協(xié)同”的建設(shè)手法，闡述了案例課程的建設(shè)內(nèi)容和方法;結(jié)合整體課程案例的建設(shè)內(nèi)容，與其匹配了校企協(xié)同式、師生協(xié)同式、分組討論式、虛擬開發(fā)式及實(shí)踐教學(xué)式的五位一體的教學(xué)模式;貫穿整個(gè)教學(xué)過程，提出了注重課堂表現(xiàn)和綜合能力評(píng)價(jià)的多元化課程考核體系。通過本課程案例建設(shè)的探索，以期培養(yǎng)研究生的理論知識(shí)、工程能力、學(xué)術(shù)素養(yǎng)等綜合能力，達(dá)到研究生培養(yǎng)的實(shí)際目的，為類似自動(dòng)駕駛技術(shù)的多技術(shù)領(lǐng)域交叉融合學(xué)科課程教學(xué)提供參考。

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