车辆工程专业计算机应用能力培养研究

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摘要：汽车是机械、电子、计算机、通信等技术高度集成的工业化产品。随着汽车新技术的发展，计算机技术扮演着越来越重要的角色。传统的课程体系及培养模式不能完全适应新时期对车辆工程人才培养的要求，车辆工程专业有必要加强计算机应用能力的培养。从车辆工程培养目标出发，立足于计算机技术在汽车行业的应用背景，探讨计算机应用能力培养引入车辆工程专业实践教学的现代化教育方法与手段，并提出详尽的培养方案。

关键词：车辆工程；计算机应用；实训；MATLAB/Simulink

1引言

现代计算机控制技术已渗透到汽车的各个组成部分，汽车的结构变得越来越复杂，自动化程度也越来越高。控制器是汽车电子的核心单元，每个控制单元的核心也在于控制算法的实现。根据IEEE报告显示，豪华级别的汽车的软件代码长度超过1亿行，其中70%来自汽车的车载信息和娱乐系统，30%来自仪表盘、车身电子、发动机和引擎控制以及汽车安全相关部件。即使是30%的代码，也已经超过一千万级代码行数的波音787飞机。其功能构架使用嵌入式硬件和软件平台架构实现，以此联动产生的软硬件研发、生产的产业价值非常巨大。由此可见，汽车已经进入电子控制时代，而这一切都依赖于计算机技术的发展[1-2]。汽车已经由单纯的机械产品向高级的机电一体化方向发展，成为所谓的“智能汽车”，而计算机技术在这一研究方向中起着巨大的作用，这已经是大势所趋。因此，车辆工程专业学生加强计算机方面的学习显得非常重要[3-4]。鉴于此，设计车辆工程专业计算机应用能力培养方面的方案，可为车辆工程专业人才培养方案的制订提供有益参考。

2项目整体构架方案

因培养对象为车辆工程专业学生，目的是提高该专业学生的计算机应用能力，因此需要制订详细的培养方案。该方案分为五个步骤，流程如图1所示：首先根据学生数量成立项目指导小组，确立小组组长及副组长；小组成立后，根据学生兴趣方向设置培训课程，并开展相关方向的技术培训工作；培训结束进行专业组织竞赛活动，作为最终学生评估的分值项；设计类实习阶段由学生与指导教师讨论后确定设计类题目，进行设计工作，最终以作品或成果的形式提交项目组审核，并组织优秀成员进行答辩。流程结束后，由项目指导小组给出成绩，并对整个流程进行评估，提出针对下一批学生的优化整改方案。整个流程时间为一年，其中指导小组成立、知识培训及知识竞赛阶段为一学期，设计类实习及项目评估为一学期。该培训计划独立在课程体系外，可作为学生创新学分的重要参考点。

3指导组组织方案

为保障项目的顺利实施，成立项目指导小组。指导组分为组长、副组长及小组成员。小组组长为管理工作总负责人，进行培训任务分配。要求该负责人既了解汽车专业知识，又有计算机软硬件技术方面特长。副组长协助组长督促组员保质保量完成任务。项目小组成员为项目的主要组织实施者，由车辆工程专业教研室及计算机专业相关教研室人员担任，作为各任务的项目导师，负责项目具体实施，记录培训推进情况。组长可根据需要组织其他技术人员如外聘企业导师加入项目小组，协助完成项目。在实施过程中，学生实践能力、综合素质及创新意识的提高，都依赖于指导组教师的专业技能与基本素养，因为缺乏计算机应用能力及相关专业知识的队伍，对学生计算机能力的培养仅仅是空谈而已。可通过组织相关指导人员定期进行相关培训与对外交流的方式，造就一支真正适合于车辆专业计算机应用能力培养的师资队伍。

4知识培训方案

要求学生具备基本的计算机知识并完成计算机高级语言编程的学习后开始实施。课程培训方式类似研究生课程，学生根据自己的选题情况进行选课，一门课程开课次数控制在10次左右，以培养兴趣及培养学生的自学能力为主。前三次以概论及基础知识为主，后面课程以任务模块及学生汇报为主。可设置以下课程。1）C++程序设计，培养学生面向对象的模块化思想。2）.NET程序设计。选其中的vb.net或C#模块教学，培养学生应用高级语言开发能力，可针对汽车销售企业管理系统模块化任务介绍。3）网络编程。可选asp、PHP或asp.net等为基础模块介绍，培养学生对主流网络开发工具的应用能力；可针对网络化物流平台系统介绍，并设计相关的开发模块由学生自行完成，同时加强学生计算机美工制作方面的培养。4）嵌入式应用系统开发。培养学生的硬件开发能力，可选51内核单片机系统或ARM核的嵌入式系统进行介绍。结合汽车基础数据采集系统案例，如瞬时油耗的采集系统、水温采集及显示系统，由学生完成基础模块的开发。5）DCS系统开发。培养学生对汽车检测系统的认识及基本的开发技能。结合实验室的汽车检测装备，设计基本的测试开发模块，由学生完成相关模块设计开发。6）地理信息系统平台开发。结合车队定位管理系统，设计基本的模块如协议解析、地图匹配、车辆管理等，可选用目前主流的Baidu地图、Google地图、MapInfo本地地图等，由学生自行设计基础模块，使学生了解实际应用系统的开发流程。7）汽车CAD技术。可选Pro/Engineer、UG、CATIA等模块介绍，基于任务由受训小组完成汽车典型零件设计、装配、工程图绘制、CAM加工、数据管理等。8）有限元技术。培养学生利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟计算的能力。可选ANSYS、CATIA等平台进行介绍，使学生在车身零部件和车身整体的结构分析、模态分析和碰撞分析等方面能独立进行分析求解。9）MATLAB/Simulink仿真技术。采用MATLAB/Simulink仿真软件平台建立典型汽车电子控制系统的仿真软件平台，让苦涩难懂的控制原理和控制方法变得直观易懂，同时训练学生采用“V模式开发流程”进行汽车电子控制系统设计开发的基本能力。各模块教学过程中遵循软件工程学的开发思路，针对具体案例由学生自行完成系统可行性报告、需求分析报告、概要设计报告、详细设计报告及测试报告等各个环节的规范文档工作，并使学生了解软件平台不过是一个工具，一个好的设计最终决定于设计者本身的技术和经验。

5专业知识竞赛方案

为学生学习探讨汽车电控及计算机知识提供平台，提高车辆专业学生学习计算机积极性，丰富大学校园生活，培养学生的创新意识和实践能力。在计算机培养方案流程中组织一次专业知识竞赛。专业知识竞赛可分为现场竞赛环节及作品展示环节。该活动不限参与该计划的学生，向车辆专业学生开放。针对不同年级学生，大二学生侧重于现场知识竞赛环节；大三、大四学生作品环节分数占比大于60%，比赛包括现场汇报、评审委员提问及现场打分环节，其基本流程如图2所示。该流程中所有环节可交付学生会组织实施，指导小组成员协助完成。为提高学生学习及参赛积极性，将获奖及参赛学生纳入学生管理评价体系，并作为培训结果评估的分值参考项。

6设计类实训方案

该环节为项目的最主要环节，结合兴趣爱好及专业课程计划，与项目组导师共同讨论确定设计类题目。最终以作品的形式提交项目组，项目组根据提交情况确定优秀作品，并组织学生进行答辩。设计选题可参照如下实训模块进行。汽车总线技术开发、通信测试实训与汽车电子类课程相结合，结合主流汽车总线开发测试平台，完成汽车子系统总线的设计、测试与仿真，如仪表系统、ABS系统等，侧重于总线协议的封装与测试、系统仿真与实现。引导学生了解J1939协议（用于商用车）、CANOpen协议（用于现场控制、电机控制器等）及ISO15031-5（用于OBD诊断）。汽车检测生产线通信、测试及模块功能开发实训与汽车检测类课程结合设计相关模块，侧重于检测线的通信技术、测试及实现，侧重于技术开发，包含自行设计环节。基于B/S、C/S模式的汽车营销企业管理系统开发实训与汽车服务类课程相结合，侧重于系统开发流程、技术实现过程，由学生完成相关模块的开发，并形成完整的技术文档。通过该模块的设计开发过程，使学生脱离对汽车服务企业的初级认识，上升到设计开发的层面。物流信息系统平台开发实训与汽车服务类课程结合，使学生了解物流信息平台体系及完成开发设计流程，理解汽车服务类的核心开发技术及思想，摆脱认识的层面，并接触相关的开发过程，了解专业的核心技术——信息化技术。运输企业车队定位管理信息平台实训与汽车电子类课程相结合，使学生了解地理信息系统相关知识，了解交运系统信息平台、车队管理信息系统平台、车路协同系统平台的基本情况。并设计相关实训模块由学生自行开发，如通信模块、地图匹配模块、数据库模块、信息管理模块、调度平台模块及针对车辆管理系统的手机模块，使学生加深对公交集团、出租车管理系统、企业车队油耗管理系统等的了解，理解信息化技术在汽车行业中的重要性。车辆CAD及有限元分析模块实训与汽车CAD、CAE类课程相结合，完成典型零部件或典型机构的三维设计及计算分析过程。

7项目评估

由项目指导小组评议本次培养过程与结果，起草并建立评估指标，设计并发放给受训学生调研表格，或通过网络平台由学生以学号登录后进行评价。参照调研表格数据，由各指导教师对各项评价指标进行评议打分，以此为依据进行项目整体评估，并给出下次培训的改进意见及措施。

8总结

针对目前车辆工程专业学生在计算机应用方面知识的欠缺情况，给出详尽的指导方案，包括项目实施组织、知识培训、专业知识竞赛、实习及课程设计方案。通过该方案的实施，使学生加强对汽车行业新技术的理解，并具备一定的设计开发能力。

参考文献

[1]易克传,陈皓云,董福龙.车辆工程应用型本科专业人才培养方案重构[J].课程教育研究,2012(23):24-25

[2]周红妮,王保华,冯樱.计算机仿真技术在汽车理论教学中的应用[J].中国现代教育装备,2015(17):80-83

[3]郭津津,王肖峰,刘小伟,等.工程应用型汽车电子本科人才培养课程体系的构建[J].教育教学论坛,2015(41):87-88.

[4]李慕尧,丁军君,李芾,等.新时期车辆工程专业学生培养模式思考[J].教育教学论坛,2015(46):197-198

作者：刘尊民 薛斌 王国元