基于多元化教學(xué)模式的“智能交通系統(tǒng)”課程教學(xué)創(chuàng)新研究

摘 要：智能交通系統(tǒng)作為交通工程的核心課程，對提升學(xué)生的就業(yè)競爭力和科研能力起到至關(guān)重要的作用。結(jié)合南京理工大學(xué)紫金學(xué)院交通工程專業(yè)的人才培養(yǎng)特點(diǎn)和要求，從課程現(xiàn)狀展開分析，基于多元化的教學(xué)模式對課程的教學(xué)任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。鑒于課程特點(diǎn)和面臨的問題與挑戰(zhàn)，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)模式、教學(xué)實(shí)施過程和教學(xué)評(píng)價(jià)體系多個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革和創(chuàng)新研究，從而積極推進(jìn)適應(yīng)市場需求的復(fù)合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：智能交通系統(tǒng) 多元化教學(xué) 課程改革

1 緒論

智能交通系統(tǒng)（ITS）的發(fā)展源于多學(xué)科技術(shù)與交通工程的深度融合。隨著人工智能技術(shù)的迅速進(jìn)步，智能交通技術(shù)在自動(dòng)駕駛、交通信號(hào)優(yōu)化控制及基于時(shí)空數(shù)據(jù)的交通量預(yù)測等關(guān)鍵領(lǐng)域變得更加具體和實(shí)用[1]。這些技術(shù)正在逐步緩解城市交通的痛點(diǎn)問題，如交通擁堵、交通事故。然而，技術(shù)的快速迭代對人才培養(yǎng)提出了更高要求。

智能交通系統(tǒng)課程的人才培養(yǎng)體系緊密契合國家發(fā)展戰(zhàn)略，旨在培養(yǎng)適應(yīng)技術(shù)變革的復(fù)合型創(chuàng)新人才[2]。當(dāng)前，盡管許多高校開設(shè)相關(guān)課程，因課程內(nèi)容涉及多門跨學(xué)科技術(shù)，學(xué)生理解多停留于理論層面，學(xué)習(xí)主動(dòng)性較低。因此，需要對智能交通系統(tǒng)課程進(jìn)行全面改革與創(chuàng)新，以提升學(xué)生的理論水平和實(shí)踐能力。

2 智能交通系統(tǒng)課程現(xiàn)狀

智能交通系統(tǒng)課程作為南京理工大學(xué)紫金學(xué)院交通工程專業(yè)的核心課程，安排在二年級(jí)第一學(xué)期。課程總共包含32學(xué)時(shí)，選用的教材為《智能交通系統(tǒng)及其技術(shù)應(yīng)用》（曲大義等編著）[3]，具體分為三個(gè)板塊：智能交通系統(tǒng)的概念和體系結(jié)構(gòu)、智能交通技術(shù)的應(yīng)用和智能交通系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)。其中智能交通技術(shù)的應(yīng)用為核心部分，共分為7章內(nèi)容，每章重點(diǎn)介紹不同智能交通技術(shù)的概念、原理及應(yīng)用場景以及當(dāng)前熱門的智能交通系統(tǒng)。

作為專業(yè)先導(dǎo)課程，智能交通系統(tǒng)不僅加深了學(xué)生對交通工程綜合應(yīng)用的理解，為高年級(jí)課程奠定基礎(chǔ)，還能幫助學(xué)生了解前沿技術(shù)對現(xiàn)代交通發(fā)展的影響。然而，授課過程中面臨了不少問題與挑戰(zhàn)。

2.1 多學(xué)科交叉的挑戰(zhàn)

智能交通系統(tǒng)融合多學(xué)科知識(shí)，課程內(nèi)容復(fù)雜且抽象。然而，傳統(tǒng)教學(xué)將課程內(nèi)容分割講授，導(dǎo)致學(xué)生難以自主串聯(lián)各學(xué)科聯(lián)系。實(shí)踐機(jī)會(huì)的缺失使得學(xué)生無法全面理解和掌握抽象概念，從而影響學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和復(fù)雜問題的解決。

2.2 教學(xué)內(nèi)容存在時(shí)延性

智能交通系統(tǒng)主要融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)等，這些技術(shù)都屬于快速發(fā)展階段[4]。智能交通領(lǐng)域也正隨著新的技術(shù)和應(yīng)用的變化而不斷創(chuàng)新[5]。然而，教材和課程內(nèi)容的更新周期較長，可能導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容與前沿技術(shù)和市場需求不同步，影響學(xué)生培養(yǎng)社會(huì)亟須的能力。因此，教師在備課時(shí)應(yīng)選用與智能交通培養(yǎng)目標(biāo)相符、案例豐富、理論嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖钚聡乙?guī)劃教材；并結(jié)合市場發(fā)展，創(chuàng)造獨(dú)特的教學(xué)流程、知識(shí)體系和教學(xué)案例，以提高學(xué)生對實(shí)際問題的理解和解決能力。

2.3 理論與實(shí)踐脫節(jié)

智能交通系統(tǒng)主要采用面對面授課，理論與實(shí)踐脫節(jié)嚴(yán)重[6]。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)營需要技能的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備操作等。當(dāng)前教學(xué)環(huán)境缺乏實(shí)踐機(jī)會(huì)，限制了學(xué)生將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的能力。應(yīng)強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，教師可采用多元化教學(xué)模式，例如：帶領(lǐng)學(xué)生參觀實(shí)習(xí)基地，了解前沿技術(shù)應(yīng)用場景或邀請行業(yè)專家分享技術(shù)等。

2.4 考核方式單一

智能交通系統(tǒng)考核方式主要為兩種：課程論文或者期末閉卷考試。課程論文常面臨網(wǎng)絡(luò)抄襲問題，而閉卷考試則過分側(cè)重于學(xué)生對知識(shí)的死記硬背[7]。兩種方式都無法全面評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。教師應(yīng)當(dāng)考查學(xué)生理解概念的同時(shí)，評(píng)價(jià)對實(shí)際問題的理解和解決能力。日?？己酥袘?yīng)考慮課堂表現(xiàn)、項(xiàng)目完成情況和團(tuán)隊(duì)匯報(bào)。期末考核也應(yīng)增加項(xiàng)目實(shí)踐考核。

3 教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)

智能交通系統(tǒng)課程核心內(nèi)容是引導(dǎo)學(xué)生深入了解各種智能交通技術(shù)，具體包括：GIS-T與出行者信息服務(wù)系統(tǒng)、城市智能交通管控系統(tǒng)、車載導(dǎo)航與自動(dòng)駕駛、智能公共交通系統(tǒng)、智能交通安全保障系統(tǒng)、智能車路協(xié)同系統(tǒng)和智能高速公路管理與服務(wù)系統(tǒng)[3]。針對每章節(jié)講解的技術(shù)，教師應(yīng)結(jié)合市場發(fā)展和熱點(diǎn)，基于課本理論豐富教學(xué)任務(wù)，本課程對核心技術(shù)的增加的教學(xué)任務(wù)如表1所示。

這種多樣化的教學(xué)手段不僅可以提升學(xué)生們對不同技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣，極大豐富學(xué)生們的課程學(xué)習(xí)以及對智能交通行業(yè)背景的了解；另一方面，也可以為學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)提供多維度標(biāo)準(zhǔn)，幫助教師全面建立理論和實(shí)踐能力結(jié)合的評(píng)價(jià)體系。

4 多元化的教學(xué)模式

4.1 教學(xué)目標(biāo)

在設(shè)計(jì)課程教學(xué)方法和實(shí)施過程前，應(yīng)確定四項(xiàng)教學(xué)目標(biāo)：思政目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)、能力目標(biāo)和知識(shí)目標(biāo)。這些目標(biāo)將指導(dǎo)課程內(nèi)容的構(gòu)建和教學(xué)策略的選擇，確保教學(xué)活動(dòng)全覆蓋學(xué)生的道德教育、個(gè)人素質(zhì)、專業(yè)能力及理論知識(shí)的提升。

思政目標(biāo)旨在增強(qiáng)學(xué)生國家意識(shí)和集體意識(shí)，培養(yǎng)責(zé)任感和對集體利益的關(guān)注。素質(zhì)目標(biāo)側(cè)重團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。通過引導(dǎo)學(xué)生研究問題，提升學(xué)生科研素質(zhì)。能力目標(biāo)聚焦于培養(yǎng)學(xué)生掌握多種技能，貫穿全課程。知識(shí)目標(biāo)強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生了解不同交通場景的問題和挑戰(zhàn)，學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)理論概念。

4.2 教學(xué)模式

智能交通系統(tǒng)課程應(yīng)根據(jù)教師和學(xué)生不同角色分別進(jìn)行設(shè)計(jì)教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方式，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)的針對性和有效性。

4.2.1 教師教學(xué)方法

教師在教學(xué)過程中應(yīng)靈活變通，采用不同的教學(xué)方法。

（1）案例式教學(xué)

在理論內(nèi)容講授前，教師可引入實(shí)際案例，如西安交叉口自適應(yīng)控制系統(tǒng)和青島市公交智能調(diào)度系統(tǒng)等，激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心。通過案例導(dǎo)入，學(xué)生能快速了解技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，并直觀地理解理論知識(shí)，為深入學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

（2）啟發(fā)式和探究式引導(dǎo)

在理論教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自主探索和思考。啟發(fā)式學(xué)習(xí)側(cè)重于激發(fā)學(xué)生邏輯推理能力和批判性思考。探究式學(xué)習(xí)則鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索分析，從而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立研究能力。

（3）多媒體教學(xué)手段

由于智能交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單靠書本文字和圖片難以直觀理解。教師應(yīng)利用視頻、模擬軟件等多媒體工具展示系統(tǒng)的工作原理和案例分析，幫助學(xué)生理解復(fù)雜系統(tǒng)和技術(shù)。

（4）項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)與專家技術(shù)分享

項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)是課程中重要環(huán)節(jié)，考慮到智能交通技術(shù)發(fā)展更新較快，本課程基于本學(xué)校豐富的教學(xué)資源，設(shè)計(jì)了一系列教學(xué)任務(wù)。通過實(shí)際問題的解決，學(xué)生能快速了解行業(yè)需求和技術(shù)發(fā)展趨勢。同時(shí)，課程還邀請相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行技術(shù)分享，加深學(xué)生對相關(guān)技術(shù)理解。具體教學(xué)任務(wù)見第二節(jié)教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)。

4.2.2 學(xué)生學(xué)習(xí)方式

學(xué)生的學(xué)習(xí)方式應(yīng)隨課堂環(huán)境變化適當(dāng)調(diào)整。傳統(tǒng)的講授方式較為單一，導(dǎo)致學(xué)生聽課效率不佳。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生采用不同學(xué)習(xí)方式提高課堂學(xué)習(xí)效果。具體如下。

（1）小組合作學(xué)習(xí)。當(dāng)前企業(yè)高度重視團(tuán)隊(duì)合作與溝通能力。教師應(yīng)組織學(xué)生通過成立合作小組進(jìn)行學(xué)習(xí)。在項(xiàng)目中，學(xué)生可以將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題的解決。通過小組討論、設(shè)計(jì)實(shí)施方案和匯報(bào)展示成果，能夠顯著增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通表達(dá)能力。此外，小組學(xué)習(xí)有助于學(xué)生多角度理解問題，促進(jìn)知識(shí)的深入理解和應(yīng)用。這種學(xué)習(xí)方式不僅符合市場需求，也為學(xué)生未來職業(yè)生涯奠定基礎(chǔ)。

（2）互動(dòng)式學(xué)習(xí)。課堂教學(xué)應(yīng)避免教師單方面講授，忽略學(xué)生的觀點(diǎn)?；?dòng)式學(xué)習(xí)過程中，教師可以設(shè)計(jì)相關(guān)討論話題和案例，積極邀請學(xué)生參與討論。這不僅能提高學(xué)習(xí)積極性和溝通能力，還能培養(yǎng)學(xué)生批判性思維和創(chuàng)新能力，使得課堂更加生動(dòng)，加深學(xué)生對課堂知識(shí)的印象。

4.3 教學(xué)實(shí)施過程

智能交通系統(tǒng)課程的教學(xué)實(shí)施過程主要采用雨課堂的教學(xué)形式，以最新教材為基礎(chǔ)，CSDN、GitHub等多媒體資源為輔，實(shí)現(xiàn)面對面課堂與在線學(xué)習(xí)的有機(jī)結(jié)合。具體過程分為三個(gè)階段，如圖1所示。

第一階段的課前準(zhǔn)備為首要環(huán)節(jié)，學(xué)生需提前自主學(xué)習(xí)，小組協(xié)作搜集相關(guān)資料，為課堂互動(dòng)打好基礎(chǔ)。此環(huán)節(jié)使學(xué)生對智能交通技術(shù)的應(yīng)用場景建立初步認(rèn)識(shí)，并梳理出待解決的問題，為課堂的深入探討奠定基礎(chǔ)。

第二階段是課堂內(nèi)的探索性學(xué)習(xí)，作為教學(xué)過程的核心，運(yùn)用啟發(fā)式和探究式教學(xué)方法，結(jié)合小組合作學(xué)習(xí)和互動(dòng)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生深入探討智能交通系統(tǒng)的問題解決方案。教師將在課堂上詳細(xì)介紹智能交通技術(shù)的基本概念和工作原理，使學(xué)生在第一階段的知識(shí)基礎(chǔ)上，通過實(shí)際探討和小組互動(dòng)，解決已梳理的問題，深化對智能交通技術(shù)的理解。這一過程不僅加強(qiáng)了學(xué)生對知識(shí)的掌握，也提升了科研能力和創(chuàng)新思維，鼓勵(lì)學(xué)生深入思考和總結(jié)技術(shù)。

第三階段的項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)是理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐操作的關(guān)鍵步驟。學(xué)生組成小組，依據(jù)各自專長進(jìn)行分工，共同完成任務(wù)。項(xiàng)目結(jié)束后，小組需撰寫總結(jié)報(bào)告，并匯報(bào)成果。該環(huán)節(jié)不僅增強(qiáng)學(xué)生的寫作和表達(dá)能力，也提高了匯報(bào)與公共演講技巧。

4.4 全面的教學(xué)評(píng)價(jià)體系

智能交通系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容廣泛，因此應(yīng)建立全面的教學(xué)評(píng)價(jià)體系，而不僅僅依賴期末考試成績。該體系將依據(jù)3.1節(jié)所述的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行考核。

思政及素質(zhì)考核為首要部分，占比20%。教師應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生愛國精神、集體意識(shí)以及正確的核心價(jià)值觀?；舅刭|(zhì)考核將重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生的考勤與課堂紀(jì)律。

課堂學(xué)習(xí)考核占比30%，主要評(píng)估學(xué)生對技術(shù)原理的掌握、課后作業(yè)完成情況、課堂參與度以及實(shí)踐與創(chuàng)新能力。課程要求學(xué)生具備跨學(xué)科技術(shù)的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施和成果展示等環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，鼓勵(lì)學(xué)生嘗試和創(chuàng)新。

小組考核為核心環(huán)節(jié)，占比50%。具體包括項(xiàng)目完成度、成員參與度和總結(jié)匯報(bào)。評(píng)價(jià)體系強(qiáng)調(diào)學(xué)生綜合應(yīng)用理論與實(shí)踐知識(shí)解決問題的能力，重視任務(wù)完成質(zhì)量，并考核個(gè)體在團(tuán)隊(duì)中的貢獻(xiàn)，以促進(jìn)團(tuán)隊(duì)精神和公平的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

5 結(jié)語

智能交通系統(tǒng)是一門將多學(xué)科技術(shù)應(yīng)用于交通工程問題解決的課程，具有豐富且實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。本文對智能交通系統(tǒng)的課程教學(xué)進(jìn)行了探索性分析，從教學(xué)任務(wù)、教學(xué)模式和評(píng)價(jià)體系三個(gè)方面提出不同意見與措施。針對各章節(jié)的技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合市場需求設(shè)計(jì)了多樣化的教學(xué)任務(wù)。采用多元化的教學(xué)模式增強(qiáng)學(xué)生課堂互動(dòng)，提升學(xué)習(xí)積極性。全面的教學(xué)評(píng)價(jià)體系能客觀評(píng)價(jià)學(xué)生知識(shí)掌握情況。通過課程改革創(chuàng)新來幫助學(xué)生適應(yīng)市場需求，培養(yǎng)符合行業(yè)需求、具備競爭力的人才。

基金項(xiàng)目：本文系南京理工大學(xué)紫金學(xué)院教育教學(xué)改革與研究項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱：AI 背景下智能交通系統(tǒng)的教學(xué)方法改革與探索。

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