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[摘 要] 车联网系统是信息工程重点建设的一门专业核心课程，该课程有40课时的理论与3周的综合课程设计，其课程教学目标旨在培养能够解决复杂工程问题的应用人才，基于对教学内容和能力点的分析，深入研究该课程所蕴含的思政元素，提出车联网系统开展课程思政的思路，并以基于ZigBee技术的ETC系统设计这一复杂工程为例，剖析开展课程思政的具体做法。
[关 键 词] 教学模式;课程思政;研究性学习
[中图分类号] G641 [文献标志码] A [文章編号] 2096-0603（2021）24-0056-02
习近平总书记指出：“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。”如何打破长期以来思想政治教育与专业教育相互隔绝的“孤岛效应”，将立德树人贯彻到高校课堂教学全过程、全方位、全员之中，推动思政课程与课程思政协同前行、相得益彰，构筑育人大格局，是新时代中国高校面临的重要任务之一。面向国家“创新驱动发展战略”与“新一代人工智能发展规划”的重大需求，依托株洲先进轨道交通装备产业深厚的技术创新优势，湖南工业大学交通工程学院联合中国中车集团旗下株洲电力机车研究所有限公司实施合作办学，共同开设信息工程专业，旨在面向“交通信息”装备产业的交通智能信息处理、交通网络与通信、车载电子电器等领域，培养具备自主学习、工程意识及解决复杂工程问题能力的创新型应用人才。车联网系统即是为高年级学生开设的，实施“多元化”教学方法和“多层次”质量评价标准的一门课程。
一、课程特点
车联网系统的先修课程包括：通网基本理论课程、电磁场与电磁波、通信电子线路、通信原理及通信网络技术，这门课程是为信息工程专业大四学生开设的具有行业特色的一门专业核心课程，并有三周课程实践设计。
课程教学大纲明确提出，本课程学生能力培养的一个重要目标是：能够根据明确的需求，设计出针对智能交通领域复杂工程问题的解决方案，并在设计中综合利用无线通信和车联网的专业知识和新技术，体现创新意识，所以本课程的具体要求如下。
ZigBee通信模块设计：熟悉ZigBee协议栈架构，能够快速阅读并理解相关标准。掌握应用可编程接口工作原理，会组建ZigBee网络，配置广播、组播和多播通信方式，并掌握智能车联网所传信息及格式;掌握智能小车和智能设施对车联网信息恰当处理的策略：对所收到的控制指令（如停车，开/关路灯等）进行响应;对所收到的相关数据（如小车ID，环境光照度）进行分析，并根据策略自动响应（执行相应操作，或对信息作出应答）;自学物联网的MQTT协议，自学网络数据AES加密算法，在Github上寻找恰当的开源工程，以此为基础进行PC机上的物联网上位软件开发，从而实现通过智能网关与上述智能车联网网络进行通信。为用户提供良好的图形化用户界面，通过MQTT协议读取车联网中传输的数据和指令，并可通过MQTT协议向网络中各节点发送控制指令。
所以本课程教师采用项目式教学方法组织教学，学生采用研究性学习方法完成课程学习。
二、车联网系统课程所蕴含的思政分析
车联网系统是针对大四学生开设的一门综合性、工程性的具有实践训练内容的课程，需要用到电气、电子、计算机、网络、仪器等各个学科知识，需要通过自主学习、团队交流合作、复杂问题分解，才能完成整个学习。整个系统的设计包含传感器、模拟电路系统、单片机系统、通信接口系统、信息处理等，各个系统之间相互关联。课程教学过程中所蕴含的思政元素包括：
（一）爱国主义精神
物联网及车联网已日益成为便捷人们生活的重要基础建设。作为行业领域的应用类课程，车联网系统除了传授专业知识，也应在教学中嵌入对行业责任和社会责任的传达和引导，在课程教学过程中，可以通过解读行业的发展历史、领军人物、社会热点、知名企业等，让学生更深入更全面地了解专业，有更开阔的眼界和更宽广的胸怀，从而增加学生对专业的认同感，培养学生的家国情怀，激发学生投身行业、建设通信强国的爱国热情。
（二）个人和团队关系协调能力
车联网系统教学过程要求每位学生在多学科知识背景下，学习个人与他人相处的方法，能理解个人和团队的关系并明确自己在团队中应承担的责任。团队成员根据自己的特长、兴趣以及专业背景完成系统相应的工作任务，团队成员在任务分配上实现充分协调，最终合作完成整个系统设计。
（三）交流沟通能力
车联网系统教学过程要求团队每位成员就复杂工程问题与其他成员、老师和业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括网络沟通、电话沟通、面对面交流、集体讨论;能够清晰表达自己的观点，能够将自己的思想用文字材料进行表述。在设计进行的每一个环节，要求学生能够准确回答老师提出的问题，对于特别优秀者，要求用国际视野进行搜索、阅读、交流，培养在跨文化背景下进行沟通和交流的能力。
（四）终身学习意识的培养
通过无线传感节点的设计实践，培养学生的科研兴趣、创新意识、自主学习能力和终身学习意识，培养不断学习和适应发展的能力。通过循序渐进的无线传感节点设计实践，在老师和同伴的督促下，提高学习的主动性;在设计实践中发现自己的不足，促使学生对知识有一种需求感;通过展示、汇报、交流，对自己的学习进行及时有效的评价，从他人那里吸取经验;坚定攻坚克难的信念，遇到困难坚持不懈，最终达到目的。 三、车联网系统课程思政案例及思路
基于车联网理论知识，本课程设计具有复杂工程问题的实践项目，包括三个项目：基于ZigBee技术的消防系统设计、基于ZigBee技术的ETC系统设计、基于ZigBee技术的智能交通灯系统设计。现以基于ZigBee技术的ETC系统设计为例，说明课程思政组织。
在具体教学环节，主要以学生的研究性学习为主，教师在教学过程中引导、答疑解惑。在每一阶段都输出阶段性的目标成果，供教师检查和把控教学效果和进度。在分组讨论划分任务制订计划环节，组内成员分析系统需求，如ETC项目：ETC系统模拟真实ETC场景，对过往的车辆进行智能收费，不需要人工干预，按照车辆的型号、需求的服务进行收费。ETC系统在车辆通过时，道闸栏杆自动抬起，模拟自动收费，车辆通过后，栏杆自动落下，实现不停车收费。根据需求分析，划分任务，制定项目计划流程，填写工作计划安排表并确定各个组员承担的工作。这里按项目管理的方式组织后续的项目设计。这一阶段要培养学生的大局观和学生间的团结友爱。如何在项目中不同工程师之间进行分工与合作，能在不同子任务间合理分配技术指标，合理安排任务时间;执行具体任务期间，与团队成员进行高效的技术沟通;对项目中的必要节点能有效组织团队开展技术讨论。
在项目实施阶段，教学场景变换成实验室，学生根据在划分任务制订计划环节所分配的任务，实现：（1）硬件设计，采用STM32F103主控器+CC2530ZigBee无线收发芯片结构的通信节点;（2）软件设计包括ZigBee组网和消息传输过程;（3）系统级调试包括ETC上行流程和下行流程;（4）上位管理软件设计。这一阶段的教学组织与上一阶段同，教学方法包括讨论法和引导法。学生能力培养要达到：能够根据明确的需求，设计出针对信息工程领域复杂工程问题的解决方案，并在設计中能够综合利用信息工程的专业知识和新技术，体现创新意识。这一阶段要培养学生的工程思维能力。车联网系统作为信息领域最基本的专业课，在解决复杂工程问题的过程中，需要从工程整体出发，将零碎知识整合起来，综合考虑工程中各个模块的相互关系，以及涉及的人、事、物、信息、管理等诸多因素，实现工程问题的最优化。在各种复杂工程问题的解决过程中，蕴含着绿色思维、生态思维、人文思维、创新思维等多种工程思维元素。
四、结语
车联网系统是为高年级开设的具有复杂工程特点的信息工程专业的核心课程，车联网系统的整个教学过程蕴含着丰富的思政元素，是开展课程思政的理论基础。课程思政的实施是思政教育目标、内容、方式的统一。基于ZigBee技术的系统设计作为车联网系统重要实践项目，是开展课程思政的有效载体。通过这一项目复杂工程问题的分解和思政元素的嵌入，可实现技能与思维的统一、理论与实践的统一、知识认知与迁移的统一，并培养学生的个人、团队关系协调能力和终身学习意识。
参考文献：
[1]李滨，李兵，张志维.课程思政建设的育人价值与实践研究[J].职业技术，2021，20（2）：77-81.
[2]唐运昆，刘懿翀，吴国天，等.课程思政背景下高校体育教学改革的思考与实践[J].现代职业教育，2021（6）：34-35.
[3]秦飞，张玮.课程思政背景下形势与政策课的三步走战略[J].继续教育研究，2021（2）：134-136.
[4]温亮，李娟，胡起伟.专业课程“思政”教育的几点思考[J].现代职业教育，2021（6）：150-151.
编辑 郭小琴
[关 键 词] 教学模式;课程思政;研究性学习
[中图分类号] G641 [文献标志码] A [文章編号] 2096-0603（2021）24-0056-02
习近平总书记指出：“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。”如何打破长期以来思想政治教育与专业教育相互隔绝的“孤岛效应”，将立德树人贯彻到高校课堂教学全过程、全方位、全员之中，推动思政课程与课程思政协同前行、相得益彰，构筑育人大格局，是新时代中国高校面临的重要任务之一。面向国家“创新驱动发展战略”与“新一代人工智能发展规划”的重大需求，依托株洲先进轨道交通装备产业深厚的技术创新优势，湖南工业大学交通工程学院联合中国中车集团旗下株洲电力机车研究所有限公司实施合作办学，共同开设信息工程专业，旨在面向“交通信息”装备产业的交通智能信息处理、交通网络与通信、车载电子电器等领域，培养具备自主学习、工程意识及解决复杂工程问题能力的创新型应用人才。车联网系统即是为高年级学生开设的，实施“多元化”教学方法和“多层次”质量评价标准的一门课程。
一、课程特点
车联网系统的先修课程包括：通网基本理论课程、电磁场与电磁波、通信电子线路、通信原理及通信网络技术，这门课程是为信息工程专业大四学生开设的具有行业特色的一门专业核心课程，并有三周课程实践设计。
课程教学大纲明确提出，本课程学生能力培养的一个重要目标是：能够根据明确的需求，设计出针对智能交通领域复杂工程问题的解决方案，并在设计中综合利用无线通信和车联网的专业知识和新技术，体现创新意识，所以本课程的具体要求如下。
ZigBee通信模块设计：熟悉ZigBee协议栈架构，能够快速阅读并理解相关标准。掌握应用可编程接口工作原理，会组建ZigBee网络，配置广播、组播和多播通信方式，并掌握智能车联网所传信息及格式;掌握智能小车和智能设施对车联网信息恰当处理的策略：对所收到的控制指令（如停车，开/关路灯等）进行响应;对所收到的相关数据（如小车ID，环境光照度）进行分析，并根据策略自动响应（执行相应操作，或对信息作出应答）;自学物联网的MQTT协议，自学网络数据AES加密算法，在Github上寻找恰当的开源工程，以此为基础进行PC机上的物联网上位软件开发，从而实现通过智能网关与上述智能车联网网络进行通信。为用户提供良好的图形化用户界面，通过MQTT协议读取车联网中传输的数据和指令，并可通过MQTT协议向网络中各节点发送控制指令。
所以本课程教师采用项目式教学方法组织教学，学生采用研究性学习方法完成课程学习。
二、车联网系统课程所蕴含的思政分析
车联网系统是针对大四学生开设的一门综合性、工程性的具有实践训练内容的课程，需要用到电气、电子、计算机、网络、仪器等各个学科知识，需要通过自主学习、团队交流合作、复杂问题分解，才能完成整个学习。整个系统的设计包含传感器、模拟电路系统、单片机系统、通信接口系统、信息处理等，各个系统之间相互关联。课程教学过程中所蕴含的思政元素包括：
（一）爱国主义精神
物联网及车联网已日益成为便捷人们生活的重要基础建设。作为行业领域的应用类课程，车联网系统除了传授专业知识，也应在教学中嵌入对行业责任和社会责任的传达和引导，在课程教学过程中，可以通过解读行业的发展历史、领军人物、社会热点、知名企业等，让学生更深入更全面地了解专业，有更开阔的眼界和更宽广的胸怀，从而增加学生对专业的认同感，培养学生的家国情怀，激发学生投身行业、建设通信强国的爱国热情。
（二）个人和团队关系协调能力
车联网系统教学过程要求每位学生在多学科知识背景下，学习个人与他人相处的方法，能理解个人和团队的关系并明确自己在团队中应承担的责任。团队成员根据自己的特长、兴趣以及专业背景完成系统相应的工作任务，团队成员在任务分配上实现充分协调，最终合作完成整个系统设计。
（三）交流沟通能力
车联网系统教学过程要求团队每位成员就复杂工程问题与其他成员、老师和业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括网络沟通、电话沟通、面对面交流、集体讨论;能够清晰表达自己的观点，能够将自己的思想用文字材料进行表述。在设计进行的每一个环节，要求学生能够准确回答老师提出的问题，对于特别优秀者，要求用国际视野进行搜索、阅读、交流，培养在跨文化背景下进行沟通和交流的能力。
（四）终身学习意识的培养
通过无线传感节点的设计实践，培养学生的科研兴趣、创新意识、自主学习能力和终身学习意识，培养不断学习和适应发展的能力。通过循序渐进的无线传感节点设计实践，在老师和同伴的督促下，提高学习的主动性;在设计实践中发现自己的不足，促使学生对知识有一种需求感;通过展示、汇报、交流，对自己的学习进行及时有效的评价，从他人那里吸取经验;坚定攻坚克难的信念，遇到困难坚持不懈，最终达到目的。 三、车联网系统课程思政案例及思路
基于车联网理论知识，本课程设计具有复杂工程问题的实践项目，包括三个项目：基于ZigBee技术的消防系统设计、基于ZigBee技术的ETC系统设计、基于ZigBee技术的智能交通灯系统设计。现以基于ZigBee技术的ETC系统设计为例，说明课程思政组织。
在具体教学环节，主要以学生的研究性学习为主，教师在教学过程中引导、答疑解惑。在每一阶段都输出阶段性的目标成果，供教师检查和把控教学效果和进度。在分组讨论划分任务制订计划环节，组内成员分析系统需求，如ETC项目：ETC系统模拟真实ETC场景，对过往的车辆进行智能收费，不需要人工干预，按照车辆的型号、需求的服务进行收费。ETC系统在车辆通过时，道闸栏杆自动抬起，模拟自动收费，车辆通过后，栏杆自动落下，实现不停车收费。根据需求分析，划分任务，制定项目计划流程，填写工作计划安排表并确定各个组员承担的工作。这里按项目管理的方式组织后续的项目设计。这一阶段要培养学生的大局观和学生间的团结友爱。如何在项目中不同工程师之间进行分工与合作，能在不同子任务间合理分配技术指标，合理安排任务时间;执行具体任务期间，与团队成员进行高效的技术沟通;对项目中的必要节点能有效组织团队开展技术讨论。
在项目实施阶段，教学场景变换成实验室，学生根据在划分任务制订计划环节所分配的任务，实现：（1）硬件设计，采用STM32F103主控器+CC2530ZigBee无线收发芯片结构的通信节点;（2）软件设计包括ZigBee组网和消息传输过程;（3）系统级调试包括ETC上行流程和下行流程;（4）上位管理软件设计。这一阶段的教学组织与上一阶段同，教学方法包括讨论法和引导法。学生能力培养要达到：能够根据明确的需求，设计出针对信息工程领域复杂工程问题的解决方案，并在設计中能够综合利用信息工程的专业知识和新技术，体现创新意识。这一阶段要培养学生的工程思维能力。车联网系统作为信息领域最基本的专业课，在解决复杂工程问题的过程中，需要从工程整体出发，将零碎知识整合起来，综合考虑工程中各个模块的相互关系，以及涉及的人、事、物、信息、管理等诸多因素，实现工程问题的最优化。在各种复杂工程问题的解决过程中，蕴含着绿色思维、生态思维、人文思维、创新思维等多种工程思维元素。
四、结语
车联网系统是为高年级开设的具有复杂工程特点的信息工程专业的核心课程，车联网系统的整个教学过程蕴含着丰富的思政元素，是开展课程思政的理论基础。课程思政的实施是思政教育目标、内容、方式的统一。基于ZigBee技术的系统设计作为车联网系统重要实践项目，是开展课程思政的有效载体。通过这一项目复杂工程问题的分解和思政元素的嵌入，可实现技能与思维的统一、理论与实践的统一、知识认知与迁移的统一，并培养学生的个人、团队关系协调能力和终身学习意识。
参考文献：
[1]李滨，李兵，张志维.课程思政建设的育人价值与实践研究[J].职业技术，2021，20（2）：77-81.
[2]唐运昆，刘懿翀，吴国天，等.课程思政背景下高校体育教学改革的思考与实践[J].现代职业教育，2021（6）：34-35.
[3]秦飞，张玮.课程思政背景下形势与政策课的三步走战略[J].继续教育研究，2021（2）：134-136.
[4]温亮，李娟，胡起伟.专业课程“思政”教育的几点思考[J].现代职业教育，2021（6）：150-151.
编辑 郭小琴