面向智慧交通新技能培養(yǎng)的智能運(yùn)輸系統(tǒng)課程教學(xué)改革

周 銳，朱家松，冼 弟，黃嘉琪，黃正藝

（深圳大學(xué)土木與交通工程學(xué)院，廣東 深圳 518060）

引言

《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》強(qiáng)調(diào)要加快推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、超級計算、區(qū)塊鏈等新技術(shù)與交通行業(yè)深度融合。同時，《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》指出要構(gòu)建安全、高效、便捷、經(jīng)濟(jì)、綠色的現(xiàn)代化綜合交通體系，加快推進(jìn)綜合交通體系的智慧發(fā)展和人文建設(shè)。目前，我國交通運(yùn)輸行業(yè)正從智能化向數(shù)字化轉(zhuǎn)型、向智慧化邁進(jìn)，然而智慧交通行業(yè)的理論創(chuàng)新、技術(shù)研發(fā)和工程管理的高科技人才比較稀缺，存在巨大的社會需求。因此，為滿足國家戰(zhàn)略和行業(yè)發(fā)展的需求，交通運(yùn)輸類專業(yè)學(xué)生需要具備智慧交通系統(tǒng)的相關(guān)理論知識、技術(shù)能力和實踐應(yīng)用經(jīng)驗。

“智能運(yùn)輸系統(tǒng)”是交通工程專業(yè)學(xué)生走進(jìn)智慧交通領(lǐng)域的入門課程，它代表了目前交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向。由于我國的智能交通研究起步比發(fā)達(dá)國家要晚，各方面的理論、技術(shù)與應(yīng)用尚未形成體系，國內(nèi)已有《智能運(yùn)輸系統(tǒng)》教材往往無法反映國內(nèi)外的最新進(jìn)展，特別是涉及大數(shù)據(jù)分析、信息與通信技術(shù)、電子技術(shù)和人工智能技術(shù)等最前沿的科學(xué)技術(shù)。同時，該課程抽象理論多、實用案例偏少，傳統(tǒng)的教學(xué)手段讓學(xué)生難以深入理解高科技技術(shù)的概念原理，和有效認(rèn)知日益復(fù)雜的智能運(yùn)輸先進(jìn)技術(shù)的場景應(yīng)用，不能發(fā)揮學(xué)生的個性、潛力和才能；而且該課程課時有限，沒有設(shè)置實踐內(nèi)容，尚未形成體系，不利于學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。在考核方式上往往過于單一，很多學(xué)生沒有深入理解智能交通系統(tǒng)的重要理論與關(guān)鍵技術(shù)，無法有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，無法實現(xiàn)新一代信息技術(shù)在交通運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用。

基于該課程教學(xué)中的以上問題，結(jié)合課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要，本文提出面向智慧交通新技能培養(yǎng)的智能運(yùn)輸系統(tǒng)課程教學(xué)改革和思政探索，圍繞教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式四個方面，設(shè)計更科學(xué)合理的課程教學(xué)方案，提高學(xué)生的智慧交通新技能和創(chuàng)新實踐能力，實現(xiàn)全員、全程、全方位育人，從而為我國不斷地輸送交通運(yùn)輸領(lǐng)域的高科技、綜合素質(zhì)人才。

1 課程性質(zhì)和特點(diǎn)

“智能運(yùn)輸系統(tǒng)”課程作為交通工程專業(yè)的核心課程之一，課程內(nèi)容主要涉及智能運(yùn)輸系統(tǒng)的概念原理、基礎(chǔ)理論、體系框架、關(guān)鍵技術(shù)以及系統(tǒng)的功能服務(wù)等，因此，該課程是一門多學(xué)科交叉、前沿動態(tài)教育課程，主要有以下四個特點(diǎn)：①概念多：該課程涉及電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信與信息技術(shù)、傳感技術(shù)、智能控制技術(shù)等多學(xué)科的知識，由于交通工程專業(yè)學(xué)生較少涉及其他學(xué)科的公共課，難以深入理解與掌握這些交叉學(xué)科的重要概念。②理論多：該課程涉及的理論眾多，例如動態(tài)交通分配理論、交通網(wǎng)絡(luò)實時動態(tài)交通信息預(yù)測理論、智能協(xié)同理論、智能控制理論等。而且這些基礎(chǔ)理論深奧復(fù)雜，對于本科生的理論水平要求較高。③內(nèi)容量大：該課程包括國內(nèi)外智能運(yùn)輸系統(tǒng)體系框架、不同重要技術(shù)以及不多個子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特征、功能與服務(wù)等。④實踐內(nèi)容少：由于36 個課時的限制，該課程的實驗部分僅限于交通調(diào)查、交通監(jiān)控、交通數(shù)據(jù)分析、電子收費(fèi)等常規(guī)性實踐。這些實踐內(nèi)容設(shè)計性不強(qiáng)，難以提高學(xué)生的智慧交通新技能和創(chuàng)新實踐能力。

2 課程教學(xué)改革

本課程主要在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式四方面進(jìn)行改革。

2.1 教學(xué)目標(biāo)的調(diào)整

智能運(yùn)輸系統(tǒng)課程目標(biāo)必須與交通運(yùn)輸專業(yè)高科技人才培養(yǎng)目標(biāo)相對接，本課程結(jié)合國際工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念，將以學(xué)生為中心的理念貫穿教學(xué)設(shè)計全過程，以成果導(dǎo)向教育（OBE）的教學(xué)設(shè)計，形成面向工程認(rèn)證的特色課程培養(yǎng)體系。根據(jù)我國“交通強(qiáng)國”國家戰(zhàn)略和“現(xiàn)代化綜合交通體系”的建設(shè)需求，結(jié)合智能運(yùn)輸系統(tǒng)課程的性質(zhì)特點(diǎn)，“智能運(yùn)輸系統(tǒng)”的課程目標(biāo)調(diào)整為：使學(xué)生能夠充分認(rèn)知智慧交通運(yùn)輸系統(tǒng)的重要概念和體系框架，掌握系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的主要特征與應(yīng)用場景，理解各子系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)、功能和服務(wù)，具備智慧交通重要技能應(yīng)用的能力，并能夠分辨出國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)化和綜合分析評價。具有較好的基礎(chǔ)理論、寬廣的專業(yè)知識和良好的實踐、創(chuàng)新能力；能夠勝任智慧交通相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)計、管理、科學(xué)研究等方面的工作；具備較高的人文素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)、職業(yè)素養(yǎng)，以及有使命感和責(zé)任感的高素質(zhì)專業(yè)精英人才。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)

智能運(yùn)輸系統(tǒng)課程內(nèi)容需要不斷更新，堅持與時俱進(jìn)，將“云大物移智區(qū)”新一代信息技術(shù)和思政元素融入該課程結(jié)構(gòu)的知識點(diǎn)中，充分挖掘與知識點(diǎn)相關(guān)的思政元素，重構(gòu)課程內(nèi)容的概念原理、關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)新一代信息技術(shù)在智能運(yùn)輸系統(tǒng)中的地位和作用。課程新結(jié)構(gòu)主要分為4 大部分：基本概念、六大關(guān)鍵技術(shù)、九大系統(tǒng)應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)化與評價，具體如表1（p27）所示。

表1 智能運(yùn)輸系統(tǒng)課程內(nèi)容重構(gòu)

在教學(xué)過程中，教師通過典型案例分析和主題討論等，解讀智慧交通新技術(shù)在不同地區(qū)的城市交通運(yùn)輸規(guī)劃設(shè)計、公路交通和城市公交信息化、城市道路交通監(jiān)管和服務(wù)等方面的廣泛應(yīng)用。例如，“杭州市：智能交通系統(tǒng)示范城市”案例、“上海市：智慧交通成就智慧出行”案例、“深圳市：互聯(lián)網(wǎng)+智慧交通的應(yīng)用現(xiàn)狀及創(chuàng)新實踐”案例等。

2.3 教學(xué)手段的轉(zhuǎn)變

教師要牢固樹立“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，通過線上線下教學(xué)相結(jié)合，構(gòu)建課前資源建設(shè)、課中知識點(diǎn)解析、課后答疑與反饋的教學(xué)全過程，利用案例式、討論式和探究式教學(xué)方法解讀新一代信息技術(shù)在智慧道路、智慧高鐵、智慧地鐵、智慧機(jī)場、智慧港口等交通運(yùn)輸各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。教學(xué)手段既有理論教學(xué)，又有實踐教學(xué)。

理論教學(xué)包括案例式、討論式、探究式等多模式授課方式：課前：建設(shè)線上課程學(xué)習(xí)，制作課程PPT、微視頻、作業(yè)庫、微信公眾號等教學(xué)資源準(zhǔn)備，課前在APP 平臺（如“雨課堂”）或微信群發(fā)布預(yù)習(xí)作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生正確的時間管理能力；課堂：定時發(fā)布每節(jié)課的課件，每個重要知識點(diǎn)設(shè)置討論問題，讓學(xué)生成為課堂的主人；針對難點(diǎn)和熱點(diǎn)課程內(nèi)容，采取典型案例式課堂等形式進(jìn)行詳細(xì)剖析和解讀，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性；課后：向?qū)W生提問考查他們的學(xué)習(xí)效果，為學(xué)生答疑解惑；再通過學(xué)生反饋評價不斷完善課程總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生主動思考、總結(jié)的能力。

實踐教學(xué)包括一個課程設(shè)計任務(wù)書和交通相關(guān)的大賽。任務(wù)書包含以下內(nèi)容：①基礎(chǔ)概念：2－3 個學(xué)生一小組，針對智慧交通系統(tǒng)中不同領(lǐng)域的應(yīng)用，每個小組分析一種智慧交通的關(guān)鍵技術(shù)或系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，指出其存在的問題和改進(jìn)思路；②思維開拓：每組設(shè)計出一種新的或改進(jìn)的智慧交通技術(shù)，繪制該技術(shù)的原理圖、結(jié)構(gòu)圖和功能應(yīng)用等，并撰寫詳細(xì)的說明書；③任務(wù)書匯報：描述該技術(shù)在實際中的應(yīng)用前景，并提出可行性分析。作為討論式課堂的一種形式，學(xué)生通過PPT或?qū)嵨锏刃问皆谡n堂上進(jìn)行匯報，老師根據(jù)匯報內(nèi)容進(jìn)行交流討論。通過課程設(shè)計訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題，是鍛煉創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。交通大賽不局限某一種交通類比賽，可以是校級、省市級甚至國家和國際跟交通相關(guān)的各類競賽，例如全國大學(xué)生交通科技大賽、全國高校智能交通創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)大賽、中國大學(xué)交通運(yùn)輸創(chuàng)客大賽、“交通·未來”大學(xué)生創(chuàng)意作品大賽、智能交通世界大會創(chuàng)新大賽等。旨在培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)精神和科學(xué)素養(yǎng)、動手實踐能力及團(tuán)隊協(xié)作精神，促進(jìn)大學(xué)生學(xué)術(shù)活動開展，加強(qiáng)大學(xué)生科技文化交流。

2.4 考核方式的改進(jìn)

以成果導(dǎo)向（OBE）理念為指導(dǎo)，本課程的考核方式不再是單一的“形成性評價”或“終結(jié)性評價”，采取多階段、多任務(wù)考核方式的評價方法，不僅要增強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，更要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，這種過程式考核方式讓考核結(jié)果更加客觀公正。課程總成績由平時成績、實踐成績和期末考試成績?nèi)糠纸M成，多維化的考核方式如表2（p28）所示。

表2 考核方式多維化

平時成績：占比總成績的30%，主要包括簽到情況、主題討論和隨堂測驗，其中主題討論占比60%，主題討論主要針對智能運(yùn)輸系統(tǒng)涉及的“云大物移智區(qū)”技術(shù)中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題進(jìn)行剖析和討論，例如ETC 系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)、自動駕駛技術(shù)的瓶頸問題，如何提高車輛定位精度等，培養(yǎng)學(xué)生的思考與創(chuàng)新能力。

期末考試成績：占比總成績的20%，主要包括一個案例分析題和一份調(diào)研報告，主要針對智慧道路、智慧高鐵、智慧地鐵、智慧機(jī)場和智慧港口等的國內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，進(jìn)行典型案例分析和文獻(xiàn)調(diào)研，培養(yǎng)學(xué)生的文獻(xiàn)查閱和分析總結(jié)能力。

實踐成績：占比總成績的50%，包括開放式課程設(shè)計和交通大賽，注重培養(yǎng)學(xué)生實踐和科研能力。其中課程占比80%，以2－3 人學(xué)生為小組共同完成課程設(shè)計，既可以促進(jìn)他們的團(tuán)隊協(xié)作能力，又可以為他們創(chuàng)造一個思維交流的機(jī)會。最后，在課堂上以實物或PPT 的形式展示其研究成果，指導(dǎo)老師根據(jù)每個小組提交任務(wù)書的創(chuàng)新性、新穎性、實用性、答辯效果等方面進(jìn)行點(diǎn)評并給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。通過以賽促學(xué)，未參加任何大學(xué)生比賽的將在C2中不得分。

3 結(jié)論

“智能運(yùn)輸系統(tǒng)”課程具有多學(xué)科交叉、前沿科技、實踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，通過分析課程性質(zhì)，從教學(xué)目標(biāo)、手段、內(nèi)容和考核方式等開展教學(xué)改革。提出以培養(yǎng)學(xué)生智慧交通新技能為目標(biāo)，基于成果導(dǎo)向教育的理念，通過案例式、討論式和探究性等多種教學(xué)手段，將傳統(tǒng)課堂轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體的課堂，強(qiáng)調(diào)新知識新技術(shù)的關(guān)聯(lián)性、課程思政教育的滲透性，通過考核方式的多維化，注重培養(yǎng)學(xué)生的新技能，提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，這些教學(xué)改革措施有助于學(xué)生解決智慧交通領(lǐng)域中的復(fù)雜問題。