《工业软件应用开发技术（Industrial Software Development and Application Technology）》教学大纲

制定时间：2025年4月

一、课程基本信息

（一）适用专业：软件工程

（二）课程代码：3ZN1054A

（三）学分/课内学时：4学分/64学时

（四）课程类别：专业教育

（五）课程性质：必修/理论课

（六）先修课程：面向对象的程序设计方法、计算机网络

（七）后续课程：企业级应用开发技术、软件工程项目综合实训、（软件工程）毕业设计（论文）

二、课程教学目标

《工业软件应用开发技术》是工科高等学校计算机类专业的一门主干技术基础课，在培养学生分析求解复杂软件工程问题、根据实际问题设计解决方案的能力方面占有重要的地位。

本课程面向智能网联新能源汽车产业对软件人才的广泛需求，聚焦汽车软件，尤其是智能网联新能源汽车的关键系统及核心零部件——自动驾驶系统软件，通过课堂理论教学、实验教学、实训等环节向学生教授自动驾驶的基本原理、自动驾驶系统的硬件和软件架构、自动驾驶系统的主要模块（地图、定位、感知、预测、规划、控制）以及相关模块的核心算法等专业知识；培养学生以模块化的思路快速构建自动驾驶系统的能力，培养学生针对自动驾任务中的定位、感知、预测、规划和控制等问题，设计并实现相应的核心算法，形成有实用价值的自动驾驶解决方案；最终赋予学生在工业软件、尤其是自动驾驶软件领域的创新意识与能力，充分掌握掌握软件开发的基本理论、基本知识和基本技能，理解软件开发的思路以及掌握软件开发的能力，支撑毕业要求中的相应指标点。

（一） 具体目标

目标1：通过学习本课程，了解自动驾驶技术的行业背景，掌握自动驾驶软件系统框架，及其在整个汽车软件体系中的定位；

目标2：通过理论课程，掌握自动驾驶系统基本原理，掌握六大关键技术的原理和基本实现：地图、定位、感知、预测、规划、控制；能够基于现有模块搭建完整的自动驾驶系统；

目标3：通过实验、实训课程学习，掌握基于ROS系统的自动驾驶软件开发方法，能够分别针对地图、定位、感知、预测、规划、控制等任务需求进行相关算法、软件模块的需求分析、设计、实现、实车测试和部署的全闭环开发流程；掌握利用自动驾驶仿真软件构建仿真场景，完成关键算法的需求分析、设计、实现、测试和部署的全闭环开发流程。

（二）课程目标与毕业要求的对应关系

三、教学内容与方法

（一）教学内容及要求

（二）教学方法

1.课堂讲授

（1）在课堂讲授过程中，教师应注重内容的系统性与行业前沿性的结合，尤其要防范学生出现“理论知识空洞”与“实际应用脱节”的问题。自动驾驶技术涉及的知识点覆盖面广、更新速度快，学生若仅通过传统教学方式获取知识，容易陷入被动接受、缺乏理解和应用能力的困境。因此在教学过程中，教师应采取模块化设计、案例驱动、可视化演示相结合的多样化教学方式，引导学生在理解原理的同时，形成清晰的系统思维。

（2）在教学内容安排上应突出重点与主线。教师需紧扣六大模块（地图、定位、感知、预测、规划、控制）的内在逻辑，从信息感知到决策控制构建完整的知识框架，避免碎片化讲解导致学生对系统整体缺乏认知。同时，需结合实际系统架构（如Apollo、Autoware）展示系统组件如何协同运行，加深学生对软件在整车架构中定位的理解。

（3）在教学方法上，应引入典型案例与实际工程问题，提升学生的学习兴趣与参与度。例如，通过介绍国内外自动驾驶企业的典型技术路线、事故案例、法规变动等，引导学生思考自动驾驶发展面临的现实挑战；通过视频演示或现场互动模拟自动驾驶系统工作流程，帮助学生直观理解复杂原理，防止抽象理论教学带来的认知隔阂。

（4）应防范“技术细节过深、难度跨度过大”的问题。在授课过程中要兼顾学生的专业背景差异，采用“由浅入深、层层递进”的教学策略，避免因内容跨度大导致部分学生出现学习困难，形成知识断层。教师应定期进行课堂小测、互动提问或问题讨论，对学生理解情况进行动态评估，及时调整授课进度与深度。

（5）要关注教学反馈与评价机制。建议设置阶段性知识点测试、小组汇报或知识应用小练习，让学生在真实问题场景中回顾所学内容，提升课堂学习的实际转化效果，防止“讲完就忘”的被动学习现象。通过及时反馈形成学习闭环，有效提高课堂教学质量。

3.实验教学

实验教学是《自动驾驶应用开发技术》课程的重要组成部分，直接关系到学生对知识的理解深度和工程能力的培养效果。相较于传统软件实验，该课程对实验环境配置、软硬件协同能力、模块协同调试等要求更高，因此在教学实践中应特别注意实验教学的科学设计与教学风险的防范。

（1）应防范“环境配置复杂、影响教学进度”的问题。由于本课程依赖ROS系统、仿真平台（如CARLA、Autoware Simulation）、高精地图构建工具等复杂软件环境，教师应在课程初期集中安排实验环境搭建工作。建议提供一键部署脚本、镜像文件或远程实验环境，降低学生配置难度。同时可组织环境配置专场讲解课，引导学生理解环境依赖逻辑，确保顺利进入实际开发阶段。

（2）要防范“学生开发能力不足导致实验流于形式”的问题。由于自动驾驶模块涉及算法设计与系统集成，部分学生在编程能力、软件工程经验等方面存在不足，导致实验过程中容易出现“照抄代码”、“跟着步骤走”等问题。因此，在实验教学中应加强开发过程引导，如采用逐步指导式任务书、小任务驱动开发模式，引导学生从模块需求分析出发逐步完成设计、开发与调试；教师需提供实验模板与接口规范，帮助学生理解模块边界与通信机制，提升学生的开发自主性。

（3）应防范“实验内容割裂、不成系统”的问题。每个实验模块虽然相对独立，但最终目标是构建一个功能完整、结构清晰的自动驾驶小型系统。因此教师应设计层层递进、可组合的实验任务，例如从“单模块仿真验证”到“多模块协同部署”，从“功能代码实现”到“完整系统调试”，使实验结果可积累、可集成，最终实现系统级验证，提升学生的工程系统思维。

（4）应防范“实验考核缺乏标准、无法量化评价”的问题。建议从“功能实现”、“算法完整性”、“代码规范性”、“实验报告质量”四个维度制定量化评分标准，并在课程初期公布评估体系，引导学生形成规范的实验记录与总结习惯。对于综合项目类实验，鼓励小组合作完成并进行成果展示、同行互评，提升团队协作与沟通能力。

（5）应设置实验答疑与故障处理机制。由于涉及平台较多，学生在实验过程中可能频繁遇到运行错误、通信异常等问题。教师可结合线上答疑群、教学助手值班制、FAQ知识库等方式为学生提供持续支持，防止因技术障碍挫伤学生实验热情，确保实验教学顺利推进。

四、考核及成绩评定

（一）考核内容及成绩构成

课程考核以考核学生能力培养目标的达成为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力为重要内容，包括平时作业考核、实验和期末考核三个部分。平时考核采用平时作业、实验、等方式评定学生成绩；期末考核采用笔试评定学生成绩。各课程目标的考核内容、成绩评定方式、目标分值建议如下：

（二）平时考核成绩评定

1.实验：必做实验16次，支撑目标1、目标2、目标3、共占总评分40%，目标1占10%、目标2占15%、目标3占15%。对应目标的评分标准如下：

五、参考学习资料

（一）推荐教材：《无人驾驶原理与实践》，申泽邦等，机械工业出版社，2019.1，第1版，书号：9787111614999

（二）参考资料1：《自动驾驶BEV感知算法指南》，易显维，虞凡 ，机械工业出版社，2024.12.1，第1版，书号：9787111768821

（三）参考资料2：《自动驾驶汽车决策与控制》，杨世春，曹耀光，陶吉，郝大洋，华旸，清华大学出版社，2020.1.1，书号：9787302538882