面向高職師資的智能網聯(lián)汽車1+X證書中級培訓實踐與探索

劉淼　孫勇　呂丕華　徐向陽　張輝

摘 要：智能化與網聯(lián)化的深度融合成為我國智能汽車的重要發(fā)展方向，越來越多的高職院校開始注重對智能網聯(lián)汽車方向相關人才的培養(yǎng)，開設智能網聯(lián)汽車方向的相關課程。為解決大多數(shù)高職院校的授課教師沒有智能化與網聯(lián)化學科的知識背景，無法勝任智能網聯(lián)汽車相關課程的教學任務問題，中德諾浩教育科技股份有限公司與北京航空航天大學合作在“1+X”證書制度的背景下開展面對高職院校的中級師資培訓工作。培訓以北航“智能無人電動汽車教學實驗平臺”為教學平臺，采用以任務為導向的培訓方法提供系統(tǒng)化的智能網聯(lián)汽車課程，幫助參訓老師快速建立起對智能網聯(lián)汽車相關硬件的基本認識，帶領參訓老師了解部分智能網聯(lián)汽車基礎功能的實現(xiàn)方法。最后，經過本次參訓老師在參訓后所給出的反饋可知，本次中級師資培訓得到了參訓教師的高度認可。

關鍵詞：智能網聯(lián)汽車 高職院校 “1+X”證書制度 中級師資培訓

1 引言

智能汽車有望成為汽車轉型升級搶占先機、發(fā)展的突破口[1-3]。目前，我國汽車產業(yè)已經從高增長階段逐步轉向增速趨緩的常態(tài)化階段，汽車產業(yè)整體面臨著市場競爭加劇、潛在的產能過剩、自主品牌整車利潤低、創(chuàng)新突破緩慢等問題。智能汽車作為制造業(yè)、互聯(lián)網行業(yè)、ICT行業(yè)等產業(yè)融合創(chuàng)新發(fā)展的產物，代表了行業(yè)發(fā)展的主流方向。智能汽車既對汽車產業(yè)各領域體系帶來沖擊，又蘊育了產業(yè)轉型升級的難得機遇，新的市場需求、產品屬性、生產方式和商業(yè)模式將重塑產業(yè)價值鏈，給我國汽車產業(yè)轉型升級帶來難得的歷史機遇。

面對機遇，智能網聯(lián)汽車產業(yè)鏈上的各領域人才需求旺盛，并呈現(xiàn)嚴重緊缺的現(xiàn)象[4-5]。在此背景下，各大高校及其他教育組織等相繼推出了相關政策，高職院校作為培養(yǎng)應用型人才的重要陣地同樣也不例外，但其所面臨的挑戰(zhàn)卻遠遠大于其他教育組織，其中最主要的就是如何改變傳統(tǒng)的教育方法，構建一支專業(yè)技術過硬的師資團隊。在文獻[6]中，作者提出了智能網聯(lián)汽車師資團隊建設方案，具有一定的借鑒意義，但大多數(shù)職業(yè)院校老師為機械專業(yè)出身，可以教授自動化及通信類知識的老師極為稀缺。

為幫助各大職業(yè)院校打造技術過硬的智能網聯(lián)汽車師資團隊，中德諾浩教育科技股份有限公司（以下簡稱中德諾浩）設計制定了“智能網聯(lián)汽車檢測與運維”、“商用車銷售服務”兩個“1+X”國家職業(yè)技能等級證書的標準，并成為第三批教育部“1+X”證書制度試點單位之一[7]。為推進“1+X”證書制度試點工作，增加教師和學生在智能網聯(lián)汽車方面的“X”技能，中德諾浩與北京航空航天大學交通科學與工程學院張輝教授團隊合作，于2020年9月-11月在安徽機電技師學院舉辦智能網聯(lián)汽車檢測與運維“1+X”證書中級師資培訓。

2 培訓單位介紹

本次智能網聯(lián)汽車檢測與運維中級師資培訓由中德諾浩（北京）教育科技股份有限公司舉辦，北京航空航天大學交通科學與工程學院提供教學內容、實驗平臺和教學師資等方面的支持。中德諾浩（北京）教育科技股份有限公司成立于2003年，目前已發(fā)展成為國內領先的“汽車職業(yè)教育+互聯(lián)網”的教育服務企業(yè)，自成立以來為我國汽車產業(yè)培育了大量技術能力過硬的師資隊伍[8]。北京航空航天大學交通科學與工程學院在智能網聯(lián)汽車教育方面積攢了豐富的經驗，并與百度公司聯(lián)合辦學，于2019年成立國內首個自動駕駛工程碩士專業(yè)方向。同時，北京航空航天大學與百度公司和清華大學牽頭成立“信息技術新工科產學研聯(lián)盟”智能駕駛協(xié)同育人工作委員會，并多次參與組織新工科自動駕駛教師培訓當中?；诒焙皆谥悄芫W聯(lián)汽車教育領域和中德諾浩在職業(yè)教育領域前期豐富的經驗，針對本次中級師資培訓，定制開發(fā)了相關課程和實驗平臺，共同為參訓教師提供理論課程與工程實踐相結合的中級智能網聯(lián)汽車檢測與運維師資培訓課程。

2.1 參訓老師

本次中級師資培訓一周為一期，共8期，總共8周。其中報名參訓的高職院校老師數(shù)量共有1408人，除我國臺灣省參訓人數(shù)為0之外，其余省份都有高職院校老師報名參訓，具體分布如圖1所示。從分布圖中可以看出由于本次培訓地點為安徽機電技師學院，安徽周邊省份參訓人員較多，安徽省、江蘇省及山東省參訓人數(shù)都突破百人。從數(shù)據分布也可以看出安徽省周邊對智能網聯(lián)汽車職業(yè)教育的重視。

2.2 實訓平臺

本次師資培訓采用北航“智能無人電動汽車教學實驗平臺”作為智能網聯(lián)教學車，如圖2所示?！爸悄軣o人電動汽車教學實驗平臺”由北京航空航天大學交通科學與工程學院張輝教授團隊歷經多年實踐完成，其底盤控制核心技術源自于2016年國家科技進步一等獎[9]（前置前驅8擋自動變速器（8AT）研究及產業(yè)化）技術團隊，確保了技術的先進性和產業(yè)化的可行性。團隊成員包括張輝、徐向陽、王建、徐國艷等。本實驗平臺的功能和特色概括如下：

1）全自主化的汽車造型、汽車電動線控底盤和汽車智能無人功能的設計，能夠根據不同課程的特色快速開展教學實踐。

2）汽車電動線控底盤采用車規(guī)級的核心零部件，配置了電驅動、電液復合制動、轉向系統(tǒng)和自主開發(fā)的可刷寫底盤控制器。

3）底盤線束連接整齊安全可靠，并伴有異常情況診斷與提示;除此之外，電池采用抽拉式模塊化設計，可快速換電，提供5v，12v，24v，48v直流電和220v交流電輸出。

4）實驗平臺配有高性能車載計算平臺，支持GPU高端顯卡的工業(yè)級寬溫型車載嵌入式工控機，其強大的處理器和GPU與高速的內存、儲存配合，完全具備實現(xiàn)自動駕駛相應功能的計算處理條件。

5）在智能車感知方面，配有車規(guī)級的激光雷達、組合慣導、超聲波雷達、高清相機等自動駕駛常用傳感器，其單個傳感器與電動線控底盤和高性能車載計算平臺的連接線束進行整理并伴有故障診斷盒，可通過使用故障診斷盒快速檢測出存在故障的傳感器。

6）軟件設計方面，采用Linux Ubuntu系統(tǒng)，基于ROS操作系統(tǒng)與Apollo平臺開發(fā)，其開源的開發(fā)系統(tǒng)保障了強大的兼容性和豐富的開發(fā)功能。

7）針對車輛工程的教學實驗，開發(fā)了滿足汽車底盤控制、汽車設計、電動汽車動力系統(tǒng)優(yōu)化、智能無人感知及決策的實驗。

8）“智能無人電動汽車教學實驗平臺”還配有實驗指導書等配套輔助產品并提供二次開發(fā)技術支持，可以很好的滿足各高校對自動駕駛相關技術的實驗教學工作，并且在現(xiàn)有功能教學的基礎上支持各高校對于新功能的自主研發(fā)和新教學形式的自主設計，打造全新的滿足其本校需求的全新教學模式。

3 課程培訓

本次中級師資培訓考慮到各位老師的專業(yè)領域及知識水平不同，采用項目和問題引導相結合的教學方法[10-12]，以任務為導向對各位老師進行系統(tǒng)化培訓，并以問題引導相結合為導向對各位參訓老師進行最終的考核。在中級師資培訓中設置了8個項目，如表1所示。

3.1 基礎項目

項目一、項目二和項目三分別為本次中級師資培訓的基礎項目。

智能網聯(lián)汽車在進行智能傳感器、計算平臺、智能座艙系統(tǒng)、底盤線控執(zhí)行系統(tǒng)等部件的裝配、檢測過程中，為保障人身安全和設備安全，需建立安全用電的意識，嚴格按照操作規(guī)程完成作業(yè)。為此本次培訓設有項目一，其包含健康安全知識、工具設備的使用和工藝技術文件識讀三項任務。

智能網聯(lián)汽車傳感器安裝與調試以電工電子技術為基礎，認知直流電路、正弦交流電路的理論知識和運算基礎，熟悉基本半導體元件、三極管放大電路、開關電路的特點及在汽車上的應用，培養(yǎng)參訓老師的電路分析和實踐能力，為后續(xù)專業(yè)課的學習打下必要的理論與實踐基礎。為此本次培訓設有項目二其包含元器件的識別與檢測、焊接、組裝工具的使用和電路圖識讀及電路焊接三項任務。

智能網聯(lián)汽車傳感器在安裝時同時也涉及了大量的機械基礎知識，考慮到大部分參訓老師為機械專業(yè)出身，本次僅在項目三中設有機械制圖方法及國家標準認知、裝配圖和裝配工藝文件識讀、公差和配合認知、工程材料的辨識四項任務，且理論教學較少。

3.2 核心項目

在本此中級培訓中，核心項目主要為項目四、項目五、項目六、項目七與項目八，分別為各傳感器的安裝與簡單調試，其中傳感器包括激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、組合慣導及視覺傳感器。每個項目針對某一單個傳感器設有其相對應的任務，參訓老師隨著任務的不斷深入會對自動駕駛相關傳感器有更加清晰的認識，并學習到各傳感器的安裝方法，在培訓老師的帶領下完成簡單的標定以及調試工作，培訓現(xiàn)場如圖3所示。

4 高級課程功能演示

在中級師資培訓課程結束后，設有約3個小時的時間讓各位參訓老師體驗高級課程中所涉及的各自動駕駛輔助功能，其中包括自動緊急制動、室內激光建圖與定位、盲點監(jiān)測、障礙物檢測及障礙物繞避、車道保持及車道偏離預警、室外組合慣導定位、自動循跡、交通標志燈與交通標志牌識別和自主泊車等功能。各位參訓老師可上車進行親身體驗，也可根據自己所感興趣的領域相互討論與提問。通過此環(huán)節(jié)各位參訓老師在充分認識到各傳感器實際應用的同時，也提升了各位參訓老師對高級課程的感興趣程度，演示現(xiàn)場如圖4所示。

5 總結與展望

每期培訓結束后將對每位參訓老師進行問卷調查并進行隨機采訪，問卷調查顯示各位參訓老師對本次智能網聯(lián)汽車檢測與運維“1+X”證書中級師資培訓給出了一致好評，并表示希望將本次培訓所用實訓平臺運用到其學校的智能網聯(lián)汽車的教學中。同時，我們在本次中級培訓中也遇到了一些問題，比如實訓平臺較少，由于一些參訓老師興趣比較濃厚，在實操與最后的功能演示及討論階段存在實訓平臺數(shù)量不足的情況等，針對這些情況我們將在高級課程培訓中增加實訓平臺數(shù)量，并不斷優(yōu)化我們的培訓流程，努力使每位參訓老師都能有充足的機會去直接接觸本實訓平臺并盡力滿足不同區(qū)域參訓老師的不同需求。

本次中級課程培訓結束后，我們將隨即進行智能網聯(lián)汽車檢測與運維“1+X”證書高級師資培訓，繼續(xù)投身于智能網聯(lián)汽車的培訓教育中且逐漸深入。除此之外，我們也將在未來推出適合于本課程培訓的線上仿真平臺來服務于每位參訓老師。

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[7]《關于確認參與1+X證書制度試點的第三批職業(yè)教育培訓評價組織及職業(yè)技能等級證書的通知》，http：//www.cvae.com.cn/zgzcw/zyxw/202001/c0ddd6c87e6c42839f8cc3e09a2dce89.shtml.

[8]中德諾浩官方網站，http：//www.knowhowedu.com.

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