“工業(yè)4.0”背景下智能交通技術(shù)課程教學(xué)的思考

李文燕

[摘 要]隨著“工業(yè)4.0”時(shí)代的到來(lái)，部分交通類(lèi)高等院校交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)陸續(xù)開(kāi)設(shè)智能交通系統(tǒng)相關(guān)課程。筆者根據(jù)交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)去向需求，對(duì)智能交通技術(shù)課程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，針對(duì)專(zhuān)業(yè)現(xiàn)有知識(shí)體系與“工業(yè)4.0”要求不匹配的問(wèn)題，提出對(duì)智能交通技術(shù)課程及其相關(guān)知識(shí)體系的改革措施。

[關(guān)鍵詞]智能交通系統(tǒng);課程建設(shè);課程改革;交通運(yùn)輸;“工業(yè)4.0”

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2020）01-0090-03

“工業(yè)4.0”，即智能化時(shí)代正在到來(lái)，信息化技術(shù)將促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革，在交通運(yùn)輸行業(yè)具體體現(xiàn)在智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportationSystem，ITS）的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用上。智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息、通信、電子控制和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)進(jìn)行有效集成，應(yīng)用于交通運(yùn)輸系統(tǒng)，以提高交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率。目前，智能交通系統(tǒng)主要應(yīng)用于城市交通和高速公路方面。但隨著我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)日益發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”和多種交通運(yùn)輸方式協(xié)同發(fā)展的戰(zhàn)略被提出，如：智慧城市軌道交通、智慧高鐵、智慧航空、智慧港口等。為滿足科技和行業(yè)的發(fā)展需求，部分交通類(lèi)院校陸續(xù)開(kāi)設(shè)智能交通系統(tǒng)的相關(guān)課程。智能交通技術(shù)是高等院校交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)選修課程。

一、“工業(yè)4.0”時(shí)代的需求

（一）行業(yè)需求

交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的是規(guī)劃和管理交通運(yùn)輸生產(chǎn)，研究和生產(chǎn)交通運(yùn)輸設(shè)備的高級(jí)技術(shù)人才。交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)去向主要有：鐵路運(yùn)營(yíng)管理公司、軌道交通運(yùn)營(yíng)管理公司、公交運(yùn)營(yíng)管理公司、設(shè)計(jì)院、咨詢公司、ITS相關(guān)企業(yè)以及其他相關(guān)政府部門(mén)等。

ITS相關(guān)企業(yè)包括：ITS硬件制造商、ITS軟件開(kāi)發(fā)商、通信設(shè)備提供商等[1-2]。ITS產(chǎn)品的需求方包括：交通運(yùn)營(yíng)管理公司和相關(guān)政府管理部門(mén)。城市交通和高速公路方面的需求方包括：公交運(yùn)營(yíng)管理公司、出租車(chē)運(yùn)營(yíng)管理公司、高速公路管理公司、公安部門(mén)、交通運(yùn)輸管理部門(mén)等。智慧城市軌道交通和智慧高鐵方面的需求方包括：城市軌道交通運(yùn)營(yíng)管理公司、鐵路運(yùn)營(yíng)管理公司等。

（二）大賽需求

2018年，中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)、智能交通專(zhuān)業(yè)委員會(huì)等主辦了“全國(guó)高校智能交通創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)大賽”;廣東省交通運(yùn)輸廳、中國(guó)交通報(bào)社等主辦了“互聯(lián)網(wǎng)+交通運(yùn)輸”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+交通運(yùn)輸”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中，“創(chuàng)新大賽”下設(shè)智慧公路、交通電子支付兩項(xiàng)主題賽;“創(chuàng)業(yè)大賽”下設(shè)“人工智能+交通”、綜合運(yùn)輸服務(wù)大數(shù)據(jù)兩項(xiàng)主題賽;“創(chuàng)客大賽”面向開(kāi)設(shè)交通運(yùn)輸及智能交通等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高等院校學(xué)生開(kāi)辦。從2018年“互聯(lián)網(wǎng)+交通運(yùn)輸”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽獲獎(jiǎng)作品上看，多為智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域的創(chuàng)意項(xiàng)目，要求學(xué)生掌握智能交通技術(shù)的相關(guān)知識(shí)。

二、智能交通技術(shù)的課程設(shè)計(jì)

（一）智能交通技術(shù)的課程結(jié)構(gòu)

智能交通技術(shù)是當(dāng)前世界交通運(yùn)輸發(fā)展的熱點(diǎn)和前沿之一，理論教材選擇內(nèi)容較新、較全面、圖片較多、邏輯清晰的出版書(shū)籍，推薦曲大義等編著的《智能交通系統(tǒng)及其技術(shù)應(yīng)用》[3]。根據(jù)交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)特點(diǎn)，參考書(shū)籍推薦“全國(guó)智慧城市與軌道交通科技創(chuàng)新學(xué)術(shù)年會(huì)”的論文集《智慧城市與軌道交通》[4]。理論教學(xué)結(jié)構(gòu)主要分為4大部分，如圖1所示。

1.總述

總述分為：智能交通系統(tǒng)概述、智能交通系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、智能交通系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)3個(gè)部分。目的是讓學(xué)生對(duì)智能交通系統(tǒng)和其行業(yè)發(fā)展有一個(gè)基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)。

2.城市交通和高速公路

城市交通和高速公路分為：交通地理信息系統(tǒng)、出行者信息系統(tǒng)、城市智能交通管控系統(tǒng)、智能公共交通、車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)、智能車(chē)路協(xié)同系統(tǒng)、高速公路智能管控系統(tǒng)、智能路網(wǎng)運(yùn)行和服務(wù)系統(tǒng)、智能交通安全保障系統(tǒng)9個(gè)部分。目的是讓學(xué)生掌握各子系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)、物理結(jié)構(gòu)、建設(shè)體系和邏輯結(jié)構(gòu)。

3.軌道交通

軌道交通分為：智慧城市軌道交通和智慧高鐵2個(gè)部分。有關(guān)智慧高鐵和智慧城市軌道交通的出版書(shū)籍較少，但部分ITS公司已經(jīng)設(shè)計(jì)出智慧高鐵和智慧城市軌道交通的產(chǎn)品和方案。目的是向?qū)W生展示智慧城市軌道交通和智慧高鐵的設(shè)計(jì)方案與構(gòu)成。

4.系統(tǒng)評(píng)價(jià)與標(biāo)準(zhǔn)化

系統(tǒng)評(píng)價(jià)是對(duì)系統(tǒng)實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，目的是讓學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)的智能交通系統(tǒng)是否具有經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益有一個(gè)綜合評(píng)價(jià)。系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)包括：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。了解各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)智能交通系統(tǒng)的前提。

（二）智能交通技術(shù)的授課方式

智能交通技術(shù)課程的授課方式包括：理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)。理論教學(xué)的授課方式為課堂講述，利用PPT、“APP平臺(tái)”、微視頻進(jìn)行教學(xué)。PPT教學(xué)：需覆蓋教材基礎(chǔ)知識(shí)，利用圖片、微視頻、生活實(shí)例、歷史實(shí)例和企業(yè)案例進(jìn)行展示?！癆PP平臺(tái)”教學(xué)：充分利用其簽到、投票、話題討論、隨堂測(cè)驗(yàn)等功能。實(shí)踐教學(xué)的方式為課程設(shè)計(jì)和參與交通大賽。課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)包含以下3個(gè)部分的內(nèi)容：

1.基礎(chǔ)知識(shí)：繪制教材上已有的子系統(tǒng)的原理圖，在原理圖下方寫(xiě)出其結(jié)構(gòu)、功能等;

2.思維開(kāi)拓：設(shè)計(jì)出未來(lái)的智能交通系統(tǒng)，繪制系統(tǒng)原理圖，并撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū);

3.課程總結(jié)：表述智能交通技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)其提出建議。

（三）智能交通技術(shù)的考核方式

考核方式由平時(shí)成績(jī)、期末考試成績(jī)和實(shí)踐成績(jī)構(gòu)成，如表1所示。

表1 智能交通技術(shù)的考核方式

[成績(jī)構(gòu)成 完成項(xiàng)目 評(píng)判指標(biāo) 平時(shí)成績(jī)A（30%） 簽到情況A1（60%） 到課率A11（100%） 簽到次數(shù) 投票和主題討論A2（30%） 參與度A21（100%） “APP平臺(tái)”積分 隨堂測(cè)驗(yàn)A3（10%） 正確率A31（100%） 期末考試成績(jī)B（35%） 客觀題B1（80%） 正確率B11（100%） 考試分?jǐn)?shù) 主觀題B2（20%） 實(shí)踐成績(jī)C（35%） 課程設(shè)計(jì)C1（80%） 內(nèi)容完整度C11（50%） 優(yōu) 良 中 差 繪圖清晰度C12（10%） 優(yōu) 良 中 差 說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)的邏輯性C13（10%） 優(yōu) 良 中 差 設(shè)計(jì)的智能交通系統(tǒng)的創(chuàng)新性C14（20%） 優(yōu) 良 中 差 對(duì)智能交通技術(shù)發(fā)展的建議的借鑒意義C15（10%） 優(yōu) 良 中 差 交通大賽C2（20%） 獲獎(jiǎng)C21（70%） 獲獎(jiǎng) 未獲獎(jiǎng) 參與C22（30%） 參與 未參與 ]

按照表1對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行量化，總成績(jī)S如式（1）：

式中：A、B、C、[A1]、[A2]、[A3]、[B1]、[B2]、[C1]、[C2]為表1中的參數(shù)，滿分為100分。

三、智能交通技術(shù)的課程改革

現(xiàn)階段，交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)的智能交通技術(shù)課程主要基于交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理、系統(tǒng)工程、管理運(yùn)籌學(xué)、交通工程學(xué)的知識(shí)體系，專(zhuān)業(yè)課程在交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理方面設(shè)置較全面。但隨著“工業(yè)4.0”時(shí)代的到來(lái)，交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)現(xiàn)有的知識(shí)體系已不能滿足ITS行業(yè)需求。

在實(shí)踐教學(xué)中，交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)大部分學(xué)生對(duì)信息與通信技術(shù)、電子技術(shù)和人工智能技術(shù)了解較少，偏重于學(xué)習(xí)已有設(shè)備的使用方法。智能交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)需要信息技術(shù)的支撐，建議對(duì)智能交通技術(shù)課程及其相關(guān)知識(shí)體系進(jìn)行以下改革，如圖2所示。

1.信息與通信技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)：信息技術(shù)是以信息論為基礎(chǔ)，包括信息的感測(cè)技術(shù)、傳感技術(shù)和顯示技術(shù);通信技術(shù)用于傳遞信息。ITS的信息形式包括：語(yǔ)言信息、視頻信息、圖片信息、文字信息和數(shù)據(jù)信息等。信息與通信技術(shù)應(yīng)用于ITS系統(tǒng)的各個(gè)方面。建議增加多媒體通信理論選修課程，或?qū)⑵淙谌胂嚓P(guān)專(zhuān)業(yè)課程。

2.電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)：電子技術(shù)是將設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件化。ITS系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)需具備智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。建議增加傳感器應(yīng)用技術(shù)選修課程，或?qū)⑵淙谌胂嚓P(guān)專(zhuān)業(yè)課程。

3.人工智能技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)：人工智能（Artificial Intelligence，AI）研究的內(nèi)容主要有機(jī)器人、自動(dòng)推理和搜索方法、機(jī)器學(xué)習(xí)和知識(shí)獲取等。ITS系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)需利用AI中的計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理、自然語(yǔ)言理解、數(shù)據(jù)挖掘等方法。建議增加機(jī)器學(xué)習(xí)選修課程，或?qū)⑵淙谌胂嚓P(guān)公共課程。

四、結(jié)論

筆者針對(duì)行業(yè)需求、大賽需求和交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出智能交通技術(shù)的課程結(jié)構(gòu)、授課方式和考核方式：課程內(nèi)容包括城市交通、高速公路、軌道交通等方面的智能交通系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí);充分利用PPT、“APP平臺(tái)”、微視頻進(jìn)行教學(xué);采取多元化指標(biāo)進(jìn)行考核，對(duì)考核指標(biāo)進(jìn)行量化。針對(duì)交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)現(xiàn)有的知識(shí)體系不能滿足“工業(yè)4.0”要求的問(wèn)題，建議將信息與通信技術(shù)、電子技術(shù)和人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)融入專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 李穎，張紹陽(yáng).“互聯(lián)網(wǎng)+交通”環(huán)境下的智能交通課程教學(xué)方法研究[J].教育教學(xué)論壇，2018（39）：187-188.

[2] 蔡英鳳. “智能交通系統(tǒng)”課程教學(xué)改革的思考[J]. 科教文匯， 2015（17）：58-59.

[3] 曲大義， 陳秀峰， 魏金麗. 智能交通技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2017.

[4] 前言[A]. 中國(guó)城市科學(xué)研究會(huì)數(shù)字城市專(zhuān)業(yè)委員會(huì)軌道交通學(xué)組.智慧城市與軌道交通2018：第五屆全國(guó)智慧城市與軌道交通科技創(chuàng)新學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].中國(guó)城市科學(xué)研究會(huì)數(shù)字城市專(zhuān)業(yè)委員會(huì)軌道交通學(xué)組：中城科數(shù)（北京）智慧城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究中心，2018：1.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]