面向工程應(yīng)用的智能交通實踐教學(xué)探索

龔勃文 林賜云

摘要：隨著智能交通的推廣應(yīng)用，智能交通領(lǐng)域?qū)?yīng)用型高層次人才需求日趨迫切。從交通工程專業(yè)特色出發(fā)，以智能交通發(fā)展趨勢和人才需求為導(dǎo)向，以實際交通問題和工程應(yīng)用為核心，是交通工程專業(yè)在“互聯(lián)網(wǎng)+”與智能交通結(jié)合下，進(jìn)行實踐教學(xué)改革所面臨的機(jī)遇、挑戰(zhàn)和動力，對提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)具有實踐創(chuàng)新能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革;實踐教學(xué);智能交通;人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）36-0106-03

一、引言

伴隨著智能交通對促進(jìn)和提高道路交通運行效率、緩解城市交通擁擠、保障交通運輸安全、交通低碳節(jié)能減排等方面所帶來的積極影響和推動作用，國家及各級政府部門將科技作為加強(qiáng)道路交通安全、暢通、高效、節(jié)能減排的支撐，出臺了一系列政策加以扶持和引導(dǎo)，不斷加大智能交通系統(tǒng)建設(shè)、投資和扶持的力度。研究機(jī)構(gòu)調(diào)查顯示：我國道路交通行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已基本成型，注重應(yīng)用將成為未來道路交通行業(yè)發(fā)展的主要方向;2015年我國智能交通行業(yè)投資總額超700億元，預(yù)計每年將以30%的增長率快速增長，到2020年，我國智能交通行業(yè)投資總額將超過3500億元。同時，智能交通已成為催生和帶動智慧城市、車聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算行業(yè)發(fā)展的主要動力。李克強(qiáng)總理在2015年政府工作報告中也明確提出要“使交通成為發(fā)展的先行官”。因此，隨著智能交通在全國范圍內(nèi)的不斷普及和深入應(yīng)用，智能交通領(lǐng)域的人才需求日趨迫切，對高校交通工程專業(yè)人才培養(yǎng)方式及方法提出了新的挑戰(zhàn)。

從交通工程專業(yè)特色出發(fā)，以智能交通發(fā)展趨勢和人才需求為導(dǎo)向，以工程應(yīng)用型、高端技能型專業(yè)人才培養(yǎng)為核心，以培養(yǎng)具有實踐創(chuàng)新能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，是交通工程專業(yè)在“互聯(lián)網(wǎng)+”與智能交通結(jié)合下，進(jìn)行實踐教學(xué)改革所面臨的機(jī)遇、挑戰(zhàn)和動力。

二、實踐教學(xué)改革探討

交通工程專業(yè)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，需要結(jié)合智能交通的前沿應(yīng)用技術(shù)和實際工程需求，通過實踐教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生運用智能交通專業(yè)知識、專業(yè)技能的能力以及在實際智能交通工程需求下的實踐能力和創(chuàng)新精神。

對于智能交通前沿應(yīng)用技術(shù)的認(rèn)識、實踐主要通過校內(nèi)實踐教學(xué)來實現(xiàn)，結(jié)合科研項目和實驗資源，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)知識、專業(yè)技能、創(chuàng)新精神等;對于智能交通實際工程需求的認(rèn)識、實踐主要通過校外實踐教學(xué)來實現(xiàn)，結(jié)合城市交通管理部門和智能交通企業(yè)的實際工程項目，展開生產(chǎn)實習(xí)、頂崗實習(xí)和社會服務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實踐能力、應(yīng)用創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)等。

（一）校內(nèi)實踐教學(xué)建設(shè)

1.校內(nèi)實踐教學(xué)內(nèi)容建設(shè)。智能交通背景下的交通工程專業(yè)課程群具有學(xué)科交叉的特點，教學(xué)課程體系建設(shè)中在教學(xué)目標(biāo)的定位、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置、教學(xué)活動的組織等方面面臨著多重挑戰(zhàn)。實踐教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)是智能交通背景下交通工程課程體系改革的關(guān)鍵，因此需要打破現(xiàn)有的實踐教學(xué)課程體系中，交通工程專業(yè)課程與實踐課程一一對應(yīng)的關(guān)系，重新設(shè)計層次分明、模塊式的實踐教學(xué)課程體系，構(gòu)建形成由易到難、由理論到技能、由學(xué)習(xí)到創(chuàng)新，各層級相互銜接，彼此連續(xù)的實踐教學(xué)課程體系。具體包括以下幾方面。

（1）基礎(chǔ)知識實驗?zāi)K。將交通工程專業(yè)基礎(chǔ)課中的實驗課從傳統(tǒng)課程中剝離出來，結(jié)合目前智能交通系統(tǒng)中基礎(chǔ)性、常規(guī)性、共性的交通組織、設(shè)計、控制、管理等問題，獨立設(shè)置實踐教學(xué)課程，目的在于讓學(xué)生深化理解交通工程設(shè)計、管理、控制中的基礎(chǔ)理論知識，掌握智能交通實踐中的基本方法和技能。

（2）專業(yè)技能實驗?zāi)K。智能交通實際工程應(yīng)用系統(tǒng)涉及多課程、多專業(yè)、多學(xué)科的知識和技能，需要將多個課程的專業(yè)實踐綜合到一起，針對城市交通系統(tǒng)在智能交通設(shè)計、應(yīng)用、開發(fā)、升級、改造等過程中存在的問題，對學(xué)生集中進(jìn)行實踐技能訓(xùn)練，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生綜合運用所學(xué)知識、實驗方法、實踐技能，同時培養(yǎng)學(xué)生在實際交通現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

（3）設(shè)計開發(fā)實驗?zāi)K。智能交通的本質(zhì)是解決當(dāng)前交通管理與控制中存在的問題。針對交通組織、渠化、管理、控制、維護(hù)中存在的小型問題，由教師指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實際交通問題的解決方案，并聯(lián)合交警部門或智能交通企業(yè)工程師進(jìn)行方案開發(fā)實現(xiàn)、方案仿真驗證、方案評估、方案跟蹤實施、方案后評價等，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生解決實際交通問題的能力。

（4）創(chuàng)新競賽實驗?zāi)K。通過科研訓(xùn)練，針對智能交通在解決實際交通問題中的應(yīng)用需求和工程問題，結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、交通科技競賽等競賽項目的創(chuàng)新性要求和創(chuàng)新設(shè)計題目，培養(yǎng)學(xué)生運用多學(xué)科知識和方法，解決交通組織、管理、控制、開發(fā)中存在的較復(fù)雜的工程問題，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的方法，并形成科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和科技創(chuàng)新能力。

2.校內(nèi)實踐教學(xué)建設(shè)保障。在校內(nèi)實踐教學(xué)內(nèi)容建設(shè)過程中，要實現(xiàn)實踐教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合，技能訓(xùn)練與課程設(shè)計相結(jié)合，創(chuàng)新實踐與科學(xué)研究相結(jié)合，實現(xiàn)由基礎(chǔ)驗證實踐向綜合應(yīng)用實踐轉(zhuǎn)變，由規(guī)定性實踐向自主性實踐轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)型實踐向開放性實踐轉(zhuǎn)變，改變交通工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系中實踐教學(xué)能力相對薄弱的局面，通過優(yōu)化、創(chuàng)新各種實驗、實踐資源，保障校內(nèi)實踐教學(xué)設(shè)施的開放與高效利用。

（1）科研成果轉(zhuǎn)化利用。如何將科研成果與實踐教學(xué)相互結(jié)合、相互促進(jìn)、相輔相成，形成統(tǒng)一的整體，讓學(xué)生及時了解掌握智能交通領(lǐng)域最新的科研動向和前沿技術(shù)，培養(yǎng)交通工程專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力和與專業(yè)知識相結(jié)合的綜合應(yīng)用能力，是實踐教學(xué)體系的重要環(huán)節(jié)。

作者所在單位承擔(dān)現(xiàn)代交通技術(shù)領(lǐng)域國際高技術(shù)研究發(fā)展計劃（“863計劃”）、國家科技支撐計劃、國家自然科學(xué)基金項目以及工程產(chǎn)業(yè)化項目等60余項科研項目，將產(chǎn)生的科研成果轉(zhuǎn)化形成“智能化交通信號控制系統(tǒng)”、“智能導(dǎo)航與位置服務(wù)信息中心應(yīng)用系統(tǒng)”、“智能導(dǎo)航與位置服務(wù)車載終端應(yīng)用系統(tǒng)”、“中心式并行計算導(dǎo)航路徑優(yōu)化系統(tǒng)”等實驗演示、實驗操作系統(tǒng)，能夠讓學(xué)生快速了解智能交通領(lǐng)域的科研成果和應(yīng)用需求。

（2）科研設(shè)備升級改造。隨著科技的不斷進(jìn)步，智能交通領(lǐng)域的設(shè)備也在不斷進(jìn)行更新?lián)Q代，以逐漸適應(yīng)新技術(shù)、新方法、新應(yīng)用的需求。而高校由于受到學(xué)科建設(shè)資金投入的限制，原有購置的設(shè)備不能也無法隨著技術(shù)的更新進(jìn)行設(shè)備替換，使其在當(dāng)前的智能交通技術(shù)條件下不能完全發(fā)揮作用。因此，如何改造陳舊設(shè)備，讓老舊設(shè)備具備新功能、承載新的、先進(jìn)的實踐教學(xué)內(nèi)容，是提高實踐教學(xué)水平、降低實踐教學(xué)成本的重要途徑。

筆者所在單位通過將現(xiàn)代測試、控制技術(shù)應(yīng)用于原有依托“985創(chuàng)新平臺”、“211工程”等購置的交通信號控制器、車載導(dǎo)航設(shè)備等儀器設(shè)備中，采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集卡、信號調(diào)理模塊及軟件開發(fā)平臺，設(shè)計開發(fā)智能交通數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，讓學(xué)生了解智能交通數(shù)據(jù)采集、交通信號控制、交通誘導(dǎo)等技術(shù)和方法，豐富實踐教學(xué)內(nèi)容和手段。

（3）引入網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗。虛擬儀器技術(shù)是基于計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代策略技術(shù)和電子儀器技術(shù)發(fā)展起來的新產(chǎn)物，它將儀器硬件與軟件、計算機(jī)高效結(jié)合起來。通過在網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗平臺上對智能交通領(lǐng)域?qū)嵺`內(nèi)容的設(shè)計、開發(fā)和開放，可以讓學(xué)生通過虛擬實驗進(jìn)行工程應(yīng)用測試，在避免工程實施的交通安全問題和工程資源浪費的同時，可使學(xué)生盡快適應(yīng)未來智能交通、智慧城市等行業(yè)領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和施工要求，將學(xué)到的實踐技能快速應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中。

目前，作者所在單位正在開發(fā)和搭建智能交通虛擬實驗平臺，該平臺集交通信號控制、動態(tài)交通誘導(dǎo)、交通仿真、GIS-T、交通網(wǎng)絡(luò)等于一體，學(xué)生可以不受時空限制，通過智能手機(jī)、平板電腦、PC機(jī)進(jìn)行網(wǎng)上虛擬實驗操作。由于網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗可自行設(shè)計、開發(fā)各種實踐內(nèi)容，學(xué)生結(jié)合智能交通實際工程應(yīng)用進(jìn)行實踐操作，不僅可以掌握專業(yè)知識，而且鍛煉學(xué)生獨立思考能力和動手能力，極大調(diào)動學(xué)生對智能交通實踐的興趣和積極性。

（二）校外實踐教學(xué)建設(shè)

校外實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和綜合素質(zhì)的重要場所。校外實踐教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)主要以“校企共建”為主要形式，以學(xué)生就業(yè)為導(dǎo)向，以校內(nèi)理論教學(xué)和實踐教學(xué)內(nèi)容的深化認(rèn)知、實際應(yīng)用、項目擴(kuò)展為載體，以培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的實踐創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新能力為目標(biāo)。

1.校外實踐教學(xué)內(nèi)容建設(shè)。校外實踐教學(xué)內(nèi)容建設(shè)主要根據(jù)智能交通領(lǐng)域?qū)煌üこ虒I(yè)人才的需求，按照智能交通企事業(yè)相關(guān)職業(yè)崗位能力要求設(shè)計具體的實踐工作任務(wù)，結(jié)合交通工程專業(yè)課程體系，進(jìn)行具體實踐教學(xué)活動。根據(jù)學(xué)生的職業(yè)認(rèn)知規(guī)律，交通工程專業(yè)校外實踐教學(xué)內(nèi)容由崗位認(rèn)知、崗位技能和輪崗培訓(xùn)等內(nèi)容模塊組成。

（1）崗位認(rèn)知模塊。崗位認(rèn)知的形式主要針對交通工程專業(yè)低年級學(xué)生的入學(xué)教育、認(rèn)識實習(xí)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。交通工程專業(yè)低年級學(xué)生對智能交通缺乏感官理解，需要利用校外實踐基地的真實道路交通環(huán)境和交通指揮中心的管理與控制環(huán)境了解智能交通發(fā)展的基本情況。通過崗位認(rèn)知，使學(xué)生初步了解城市交通智能化管理典型工作崗位的工作過程，達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對交通工程專業(yè)的興趣。

（2）崗位技能模塊。以交通工程專業(yè)課程體系為紐帶，結(jié)合實踐教學(xué)課程的具體內(nèi)容，采用“師傅帶徒弟”的形式，在真實的工作情景中，由交通工程師在實際工作崗位上進(jìn)行示范，學(xué)生進(jìn)行實踐操作，通過“做中學(xué)，學(xué)中做”的模式，提高學(xué)生的專業(yè)實踐能力。

（3）輪崗培訓(xùn)模塊。在學(xué)生已經(jīng)基本掌握智能交通管理與控制核心崗位技能的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提升交通工程專業(yè)學(xué)生發(fā)現(xiàn)交通問題、分析交通問題、解決交通問題的能力，根據(jù)交通工程專業(yè)學(xué)生未來職業(yè)發(fā)展路徑，通過輪崗實踐的管理培訓(xùn)教學(xué)形式，讓學(xué)生深入到校外教學(xué)實踐基地各部門進(jìn)行輪崗培訓(xùn)實踐活動，以培養(yǎng)交通工程師的形式實現(xiàn)智能交通職業(yè)技能和應(yīng)用技能的提升。

校外實踐教學(xué)采用以“實踐教學(xué)項目”為載體的實踐教學(xué)形式，“實踐教學(xué)項目”的制定由教師、交通工程師、學(xué)生三者共同完成。教師和交通工程師負(fù)責(zé)實踐教學(xué)內(nèi)容的確定、指導(dǎo)、評估和輔助實施。學(xué)生在實施項目中參與實踐教學(xué)全過程，具體包括收集信息、制訂計劃、做出決策、實施計劃、反饋控制、評估成果，以激勵學(xué)生樂于探究、勤于實踐的科學(xué)精神。在實踐教學(xué)項目實施過程中，不僅讓學(xué)生掌握實踐技能，也鍛煉學(xué)生溝通、合作、協(xié)調(diào)、創(chuàng)新、解決問題等綜合素質(zhì)，并能夠?qū)⒗碚撝R和崗位職能有效結(jié)合起來。

2.校外實踐教學(xué)建設(shè)保障。《中國教育改革與發(fā)展綱要》指出：加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)和訓(xùn)練，發(fā)展同社會實際工作部門的合作培養(yǎng)，促進(jìn)教學(xué)、科研、生產(chǎn)三結(jié)合。校外實踐教學(xué)主要通過“校企共建、資源優(yōu)勢互補(bǔ)”的形式，圍繞應(yīng)用型實務(wù)人才培養(yǎng)的目標(biāo)，創(chuàng)建校外實踐教學(xué)基地和校外產(chǎn)學(xué)研基地。

校外實踐教學(xué)基地建設(shè)主要與交通管理部門合作建設(shè)，在建設(shè)過程中不僅開展實習(xí)實踐教學(xué)層面的合作，即學(xué)校向交通管理部門輸送實習(xí)生，交通管理部門提供實踐崗位，同時學(xué)校為交通管理部門提供培訓(xùn)、智力支持，交通管理部門工程師為學(xué)生提供相應(yīng)實務(wù)課程的講授和輔導(dǎo)。通過拓展合作的廣度和深度，實現(xiàn)校外實踐基地層次的提升，保障校外實踐基地的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

校外產(chǎn)學(xué)研基地建設(shè)主要與智能交通企業(yè)合作建設(shè)，以人才的共同培養(yǎng)和就業(yè)為導(dǎo)向，既考慮交通工程專業(yè)實習(xí)實踐的需求，也兼顧交通發(fā)展過程中對人才的需求，以校企雙方互惠互利、互相促進(jìn)、共同發(fā)展為前提，融合教學(xué)、實訓(xùn)、培訓(xùn)、研究、開發(fā)于一體，搭建校內(nèi)校外實踐教學(xué)優(yōu)勢互補(bǔ)的共享實踐平臺，利用智能交通企業(yè)先進(jìn)的設(shè)施設(shè)備、實際工程項目、完善的培訓(xùn)體系、優(yōu)秀的管理團(tuán)隊，為學(xué)生提供實踐教學(xué)，提高學(xué)生的實踐能力和綜合素質(zhì)。

三、結(jié)語

“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的智能交通隨著前沿科學(xué)技術(shù)的廣泛和深入應(yīng)用，已經(jīng)由原來基于動態(tài)交通信息的自適應(yīng)交通信號控制、動態(tài)交通誘導(dǎo)等先進(jìn)的交通管理與控制系統(tǒng)發(fā)展到基于大數(shù)據(jù)、云計算、車聯(lián)網(wǎng)的車路協(xié)同控制、智能導(dǎo)航與位置服務(wù)、個性化交通信息服務(wù)等。智能交通的理論體系和技術(shù)方法隨著科技的發(fā)展在不斷的更新和變化，這要求交通工程專業(yè)課程體系建設(shè)也要隨之發(fā)生變化和更新。交通工程專業(yè)實踐教學(xué)應(yīng)隨著智能交通應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，以適應(yīng)社會需求和智能交通發(fā)展的需要，為智能交通行業(yè)培養(yǎng)更多具有實踐創(chuàng)新能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的高素質(zhì)綜合型人才。

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