苏浩

新工科建设对自动化类人才的培养提出了跨界融合与工程创新的新要求。激光雷达智能感知节点是智能装备的核心传感器单元，集成了嵌入式系统、无线传感器网络、信号处理与控制仿真等多学科知识，对传统教学模式构成严峻挑战。本文以“面向物联网的激光雷达智能感知节点关键技术研究”项目为依托，分析新工科背景下产教融合的新需求，构建以项目为纽带的校企协同育人机制，并从模块化课程重构、虚实结合的实训场景互通、跨学科师资共建、教学内容动态适配四方面提出实施路径创新，旨在为智能制造与物联网产业精准输送高素质应用型自动化人才。

引言

新工科建设正推动自动化领域人才供给侧的结构性变革。激光雷达已广泛应用于自动驾驶、智能仓储、移动机器人导航等领域。面向物联网的激光雷达智能感知节点涉及多源传感器数据融合、实时信号处理、无线通信组网及嵌入式控制等关键技术，对人才的技术复合度和工程实践能力提出了极高要求。

然而，当前高校自动化专业课程体系仍滞后于产业发展。以我所讲授的课程为例，《无线传感器网络技术》侧重通信协议，《控制系统仿真》强调算法验证，《机器人操作系统》聚焦软件框架，《FPGA原理及应用》注重硬件逻辑设计。课程相对独立，学生难以形成从传感器数据采集到控制决策执行的完整工程认知。同时，激光雷达产业迭代加快，企业对复合型人才需求日益迫切。必须打破传统教育壁垒，依靠校企协同育人，将企业研发案例转化为教学模块，打通实验室与产业场景，建立师资双向流动机制。本文以该研发项目为具体抓手，探讨产教融合协同育人模式的创新路径。

一、新工科建设对产教融合育人的新需求

（一）智能感知节点研发对嵌入式系统设计能力的岗位要求

感知节点由微处理器/FPGA、传感器及无线通信模块构成，承担信号采集、实时处理与数据交互等功能。以激光雷达为例，点云预处理、目标识别算法硬件加速及无线传感器网络上传，要求工程人员具备嵌入式软硬件协同设计能力。企业需要的人才既要掌握FPGA逻辑设计与高速接口技术（对应《FPGA原理及应用》），又要具备协议栈调试能力（对应《无线传感器网络技术》），同时能利用仿真工具验证系统性能（对应《控制系统仿真》）。这种跨课程复合型能力，要求高校构建以“感知—处理—通信—控制”为主线的工程化教学体系。

（二）智能装备应用对ROS开发与系统集成的实践门槛

激光雷达感知节点在服务机器人、AGV中的应用高度依赖机器人操作系统实现任务调度、坐标变换与数据融合。从业人员须具备ROS编程、节点通信配置、多传感器标定与系统联调等实操能力。高校应依靠产教融合平台，将企业真实的智能装备研发流程引入教学，培养学生基于ROS的感知建图与避障控制等核心技能。

（三）多源信息融合对控制算法优化人才的需求

激光雷达点云数据量大，常需与惯性测量单元、视觉传感器进行时空融合，依赖滤波与优化算法实现精确状态估计。这要求自动化专业学生既有控制理论基础，又能实现嵌入式平台上的算法部署与优化。产业算法迭代速度远超教材更新速度，只有产教融合才能将一线需求及时融入教学，解决人才短缺问题。

二、产教融合协同育人的机制构建

（一）激光雷达感知节点项目向课程实验的模块化转化

校企协同育人的核心是将真实项目转化为模块化实验。以该项目为例，可将项目全周期分解为递进模块：

在基础感知层面，对应《FPGA原理及应用》课程，学生完成激光雷达SPI/I2C接口逻辑设计及点云数据缓存与预处理实验，掌握底层硬件驱动开发方法；进而在通信组网层面，对应《无线传感器网络技术》课程，完成ZigBee/WiFi/LoRa等协议的无线通信配置与多节点数据汇聚实验，理解物联网感知层的数据传输机制；在此基础上进入算法仿真层面，对应《控制系统仿真》课程，基于MATLAB/Simulink搭建激光雷达目标检测与卡尔曼滤波仿真模型，验证感知算法的有效性与实时性；最终在系统集成层面，对应《机器人操作系统》课程，完成ROS节点通信配置、激光雷达数据可视化及导航栈调试与测试，实现从数据采集到控制决策的完整工程闭环。

学生从单点技能训练逐步过渡到系统级工程能力培养。例如，在《FPGA原理及应用》中设计驱动逻辑，在《无线传感器网络技术》中搭建数据上报链路，在《控制系统仿真》中验证融合算法，最终在《机器人操作系统》中完成系统联调。这种“课程联动、项目贯穿”的模式，实现了跨课程协同。

（二）企业研发实验室与校内多课程共享实验平台的场景互通

依托产教融合体系，打通企业研发实验室与校内实验平台的资源壁垒。校内平台承担基础教学（如数字逻辑设计、节点组网实验），企业实验室拥有高精度激光雷达、标定平台等工业级设备，可提供传感器标定、信号完整性分析及系统级联调等进阶实训。通过建设远程实验接口或组织学生入企实训，实现“校内基础验证”与“企业场景实操”的有效衔接，提升工程实践水平与岗位匹配能力。

（三）企业研发工程师与专业教师岗位互换的师资共建

高校教师系统掌握自动控制理论、系统仿真及嵌入式开发原理，企业工程师长期从事激光雷达驱动开发与系统集成。采用教师入企参与项目研发、工程师入校指导实训的双向交流方式，可实现教学能力与工程实践能力的互补。尤其对于实践性强的课程，工程师带来的工程思维和代码规范具有独特价值。教师通过入企实践积累项目经验，更好地将产业案例转化为教学内容；工程师将行业最新技术直接带入课堂。双向流动机制提高了师资队伍的综合素养。

三、协同育人模式的实施路径创新

（一）综合实训选题从研发一线问题定向征集

校企双方共同将研发过程中的工程难题转化为实训课题。例如，某企业在研发低成本激光雷达时发现室外强光噪声干扰问题，将此选题引入《控制系统仿真》课程设计。学生在教师指导下建立信号模型，设计自适应滤波算法，并在FPGA上实现加速验证。这种模式激发了学生解决真实问题的积极性，锻炼了创新思维与实操能力。

（二）关键调试环节的学生分批跟产实践

针对激光雷达与ROS集成调试等高阶内容，采用学生分批跟产方式。根据企业项目进度和课程安排，分组进入企业研发现场，参与传感器标定、ROS节点调试、网络通信测试等一线工作。例如，在《机器人操作系统》课程进行多传感器融合章节时，组织学生进入企业测试车间，在工程师指导下对激光雷达与IMU进行联合标定，调试EKF参数，验证建图效果。沉浸式跟产实践，使学生全面掌握系统调试全流程，快速适应岗位标准。

（三）自动控制教学内容与智能感知产业需求的动态适配

依靠稳定的校企合作关系，及时了解产业在激光雷达技术路线、信号处理算法及通信协议等方面的变化。例如，当产业转向Flash激光雷达时，《FPGA原理及应用》增加面阵并行处理内容；当通信协议升级为5G/UWB时，《无线传感器网络技术》更新组网实验；当感知算法转向深度学习时，《控制系统仿真》和《机器人操作系统》同步更新案例。这种动态适配，确保教学跟上产业迭代，实现知识传授与岗位需求的精准匹配。

结语

在新工科背景下，以激光雷达智能感知节点项目为切入点，产教融合协同育人模式可整合校企优质资源。通过模块化课程重构、虚实结合的实训场景互通、跨学科师资共建以及教学内容动态更新，能够精准对接智能感知岗位的核心能力需求，为智能制造与物联网产业持续输送高素质应用型自动化工程人才，促进高等教育与产业经济的协同发展。

【作者单位：蚌埠学院；本文系2025年度蚌埠学院校级科研项目“面向物联网的激光雷达智能感知节点关键技术研究”课题研究成果（项目编号：2025ZR01）】