陈德升 阳林 邱灿文 梁绍臻
摘 要：走进新时代，如何加快新工科建设、大批量培养具有创新意识和创新创业能力的新工科学生，成为重要的教学改革研究课题。传统的专业培养模式存在专业跨度范围窄、培养模式单一等不足，难以适应新时代快速发展的需要。针对上述不足，提出搭建“智能无人赛车”实验区实践教学平台，设置相应的创新设计实践能力提高班，开展基于智能无人赛车的新工科人才培养体系构建的探索与实践工作。通过前期实践，取得了良好的人才培养效果。
关键词：无人赛车;新工科;人才培养体系
1 引言
全球化创新经济时代的来临，给当代工科教育带来了挑战，也迎来了机会。在这一波澜壮阔的时代背景下，工程教育已成为国家竞争优势的重要来源，也是我国创新驱动发展战略、“双创战略”、“一带一路”和高等教育机构“双一流”战略的支撑点[1]。为推进“中国制造 2025”战略，教育部等于 2016 年底颁布了《制造业人才发展规划指南》[2]。为了响应国家战略需求，我国工程教育也要跟随国家发展需求发生全方位的变革，积极推动现有工科专业的改革创新，加快探索新工科人才培养的新模式，培养具有多學科宽阔视野的创新型新工科人才。
提出搭建“智能无人赛车”实验区实践教学平台，设置相应的创新设计实践能力提高班等改革举措，可以在很大程度上提高车辆工程专业及其相关专业学生的综合实践能力，完善高校专业教育机制。
2 传统人才培养体系的不足
现如今，传统的教育以及人才培养体系已经难以适应社会的发展。传统教育模式学科过于分化，各学科之间专业壁垒现象较为严重，学生综合能力不强，跟不上时代的发展脚步。
在传统的专业人才教育模式中，主要以单一专业培养为主。[3]而传统模式的课程体系较于保守，对于新兴技术及新兴领域所含甚少。学生就读于某个专业，便只学习该专业的课程，对于其他学科的知识有种“事不关己高高挂起”的现象。各个学院、学科之间学术交流较少，共同参与项目不多，不符合“新工科”学科交叉的特点。
过度强调“术业有专攻”的教育方式，往往是导致“隔行如隔山”的原因。学生固然可以掌握好一门课程或技能，但却因知识面不够丰富而在处理综合问题时碰壁。
3 大学生无人驾驶方程式大赛
随着汽车技术逐渐朝着“电动化”、“智能化”、“网联化”、“共享化”四化发展，无人驾驶智能汽车是当前汽车研究的前沿与热点技术，发展前景广阔。2017年11月2日，受国家制造强国建设战略咨询委员会、工业和信息化部委托，中国汽车工程学会组织逾500位行业专家研究编制的《节能与新能源汽车技术路线图》正式对外发布。[4]发布的《节能与新能源汽车技术路线图》指出智能网联汽车将成为我国未来汽车产业发展的主方向之一。
为加快培养相关人才，紧随大学生方程式大赛的国际发展潮流，在借鉴与参考德国方程式大赛的相关经验之后，中国首届无人驾驶方程式大赛于2017年11月12日湖北襄阳正式启动。和以往的汽车类学科竞赛有所不同，大学生无人驾驶方程式赛车所涵盖的技术领域相较于传统汽车要广的多、对学生而言技术难度也要大的多。从学科的角度来看，无人驾驶的技术特点主要是包括四大关键技术：
1.车辆运动控制技术：车辆平台跟随行为决策层输出的目标轨迹与期望速度进行运动。车辆运动控制技术是现阶段研究无人驾驶智能车的最关键的技术，是实现车辆稳定可靠自主驾驶的基础，并且未知路况下的高精度速度跟踪和轨迹跟踪一直是研究的重点和热点[5]。
2.行为决策技术：依据当前时刻车辆的周围环境，进行最优决策，实现路径规划、速度加减、超越车辆、跟随车辆、停车等功能。
3.道路识别与机器视觉技术：感知并理解周围环境，包括对路面车道线、标识标线、静态障碍物的检测与跟踪等。
4.定位与导航技术：用于确定无人驾驶汽车其自身的地理位置。目前常用的车辆导航技术包括有磁导航、视觉导航、惯性导航等。
从上述无人驾驶关键技术分析可知，无人驾驶涉及到计算机、传感器、人工智能、通讯、导航定位、智能控制、机器视觉等多门前沿学科，其学科综合性及跨度相当大。
在实际的工程实践中，各学科专业的联系对工程实践而言如木桶之各边、缺一不可。依托无人驾驶的学科竞赛是创新型新工科人才培养的一条特色道路，是有异于且优于传统人才培养的模式。
4 构建面向新工科建设的创新人才培养体系
现代学科交叉综合发展，需要跨学科专业的复合型人才。“新工科”是一门以跨学科、多专业为基础载体的新型、新生的工程学科。[6]工程学科是“新工科”的本质，尽管无人驾驶已经有若干年的历史，依托无人赛车提出“新工科”，仍具有新型、新生的内涵。在当今变革创新激烈的现代汽车行业，智能无人赛车无疑是现代汽车行业这顶王冠上那颗最璀璨的明珠。同时，在全球化创新经济盛行的今天，当代工科生迎来了机遇及挑战，这就要求学生具备技术创新的思维和能力，能在工程技术学科及专业上有所建树。
为此，作者依托我校目前正在蓬勃发展的FSAE赛车大学生创新实践活动，搭建“智能无人赛车”实验区实践教学平台，设置“智能无人赛车”学科相应的创新设计实践能力提高班。针对智能无人赛车，对新工科人才培养的体系进行探析，培养具有多学科交融视野的新工科人才。具体的实践举措为：
（1）成立智能无人赛车研发中心：以智能无人赛车的研发为依托，集合多学科优势资源，面向全校老师以及研究生，通过面试淘汰法则，选拔优秀人才担任智能无人赛车研发中心的骨干力量。
（2）组建智能无人赛车团队：以中国大学生无人方程式大赛为依托，面向全校学生招新成员，组建智能无人赛车团队，共同参与无人赛车的研发制作过程。
（3）开设智能无人赛车创新设计实践提高班：通过智能无人赛车的研发，将计算机、自动化、车辆工程等专业学科交叉融合紧贴实践应用，开设“智能无人赛车创新设计实践能力提高班”，开展新工科人才培养模式的探索与实践。
5 前期实践效果
依托大学生无人驾驶方程式大赛，搭建“智能无人赛车”实验区实践教学平台，设置“智能无人赛车”学科相应的创新设计实践能力提高班，通过优化方程式赛车队伍结构，提高我校FSAE车队的竞赛水平，研发出智能无人赛车的技术方案，开展基于智能无人赛车的新工科人才培养模式的探索与实践，培养具有多学科宽阔视野的创新型新工科人才，以卓越的创新思维和能力，引领未来技术、产业和经济社会的发展。
依托无人赛车竞赛项目，初步构建了以汽车专业为核心的新工科人才培养体系，经过2017、2018两个学年度的先期实践，该项改革举措在我校机械、自动化、材料、信息、管理、经贸、艺术等多个学科和专业的教学改革取得了显著效果[7]。在近2年来的实践探索中，学生自主完成创新训练项目10余项，不仅培养了多名本科生、研究生双创人才，而且在新技术研发方面，也取得很好的成果。同时，我校车队已进行了无人驾驶赛车的先期技术探索与积累工作，目前正筹备研发我校首辆无人驾驶赛车，并计划参加中国大学生无人驾驶方程式汽车大赛。
在参与无人驾驶项目及比赛过程中，学生能够学以致用，不仅巩固了专业知识，还提高工程实践能力。更为重要的是，学生开拓了学科视野，能在多学科交融的过程中找到交集。初步探索的结果表明，所构建的人才培养体系是成功的，值得进一步深入研究和实践探索。
6 结束语
随着汽车四化及国家工程发展战略等变革，社会迫切需要一批接受跨学科多专业教育的新工科人才。综合性学科竞赛，恰可以弥补传统教育在培养跨学科多专业人才上的不足。大学生无人驾驶方程式汽车大赛是国内新近刚起步的汽车类学科竞赛，具有设计难度大、技术跨度广、学科综合性强、创新空间大等特点。以无人驾驶汽车大赛为依托，开展创新型新工科人才培养体系的探索与发展是切实可行的。可在前期的基础上进一步扩展参赛学生的学科视野和专业范围。通过两个学年度的先期实践，取得了良好效果，為进一步完善和发展改教学改革探索工作奠定了基础，明确了方向。
基金项目：广东工业大学高等教育教学研究和改革项目广东省“质量工程”建设项目（广工大教字〔2018〕132号）
参考文献：
[1]许涛，严骊，殷俊峰，周斌.创新创业教育视角下的“人工智能+新工科”发展模式和路径研究[J].远程教育杂志，2018，36（01）：80-88.
[2]教育部，人力资源社会保障部，工业和信息化部.制造业人才发展规划指南[EB/OL].[2017-05-10].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/xw_fbh/moe_2069/xwfbh_2017n/xwfb_170214/170214_sfcl/201702/t20170214_296156.html.
[3]叶磊，阳林，田硕，等.依托大学生方程式汽车大赛，培养汽车创新型人才[J].时代教育，2016（1）：14-15.
[4]付于武.低速电动车管理不能一刀切，产业有望弯道超车[N].人民日报，2017-01-09.
[5]王振.无人车运动控制系统设计与实现[D].长安大学，2016.
[6]林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究，2017，38（02）：26-35.
[7]邱灿文，阳林，李金畅，万婷婷.依托学科竞赛 探索跨学科多专业创新人才培养模式[J].科技创新导报，2017，14（18）：222-223.
