面向智慧交通新技能培養的智能運輸系統課程教學改革

周 銳，朱家松，冼 弟，黃嘉琪，黃正藝

（深圳大學土木與交通工程學院，廣東 深圳 518060）

引言

《交通強國建設綱要》強調要加快推動互聯網、大數據、人工智能、超級計算、區塊鏈等新技術與交通行業深度融合。同時，《國家綜合立體交通網規劃綱要》指出要構建安全、高效、便捷、經濟、綠色的現代化綜合交通體系，加快推進綜合交通體系的智慧發展和人文建設。目前，我國交通運輸行業正從智能化向數字化轉型、向智慧化邁進，然而智慧交通行業的理論創新、技術研發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，為滿足國家戰略和行業發展的需求，交通運輸類專業學生需要具備智慧交通系統的相關理論知識、技術能力和實踐應用經驗。

“智能運輸系統”是交通工程專業學生走進智慧交通領域的入門課程，它代表了目前交通運輸的發展方向。由于我國的智能交通研究起步比發達國家要晚，各方面的理論、技術與應用尚未形成體系，國內已有《智能運輸系統》教材往往無法反映國內外的最新進展，特別是涉及大數據分析、信息與通信技術、電子技術和人工智能技術等最前沿的科學技術。同時，該課程抽象理論多、實用案例偏少，傳統的教學手段讓學生難以深入理解高科技技術的概念原理，和有效認知日益復雜的智能運輸先進技術的場景應用，不能發揮學生的個性、潛力和才能；而且該課程課時有限，沒有設置實踐內容，尚未形成體系，不利于學生實踐能力的培養。在考核方式上往往過于單一，很多學生沒有深入理解智能交通系統的重要理論與關鍵技術，無法有效激發學生的創新思維，無法實現新一代信息技術在交通運輸系統的應用。

基于該課程教學中的以上問題，結合課程思政建設指導綱要，本文提出面向智慧交通新技能培養的智能運輸系統課程教學改革和思政探索，圍繞教學目標、教學內容、教學方法和考核方式四個方面，設計更科學合理的課程教學方案，提高學生的智慧交通新技能和創新實踐能力，實現全員、全程、全方位育人，從而為我國不斷地輸送交通運輸領域的高科技、綜合素質人才。

1 課程性質和特點

“智能運輸系統”課程作為交通工程專業的核心課程之一，課程內容主要涉及智能運輸系統的概念原理、基礎理論、體系框架、關鍵技術以及系統的功能服務等，因此，該課程是一門多學科交叉、前沿動態教育課程，主要有以下四個特點：①概念多：該課程涉及電子技術、計算機技術、通信與信息技術、傳感技術、智能控制技術等多學科的知識，由于交通工程專業學生較少涉及其他學科的公共課，難以深入理解與掌握這些交叉學科的重要概念。②理論多：該課程涉及的理論眾多，例如動態交通分配理論、交通網絡實時動態交通信息預測理論、智能協同理論、智能控制理論等。而且這些基礎理論深奧復雜，對于本科生的理論水平要求較高。③內容量大：該課程包括國內外智能運輸系統體系框架、不同重要技術以及不多個子系統的結構、特征、功能與服務等。④實踐內容少：由于36 個課時的限制，該課程的實驗部分僅限于交通調查、交通監控、交通數據分析、電子收費等常規性實踐。這些實踐內容設計性不強，難以提高學生的智慧交通新技能和創新實踐能力。

2 課程教學改革

本課程主要在教學目標、教學內容、教學方法和考核方式四方面進行改革。

2.1 教學目標的調整

智能運輸系統課程目標必須與交通運輸專業高科技人才培養目標相對接，本課程結合國際工程教育專業認證的理念，將以學生為中心的理念貫穿教學設計全過程，以成果導向教育（OBE）的教學設計，形成面向工程認證的特色課程培養體系。根據我國“交通強國”國家戰略和“現代化綜合交通體系”的建設需求，結合智能運輸系統課程的性質特點，“智能運輸系統”的課程目標調整為：使學生能夠充分認知智慧交通運輸系統的重要概念和體系框架，掌握系統中關鍵技術的主要特征與應用場景，理解各子系統的原理、結構、功能和服務，具備智慧交通重要技能應用的能力，并能夠分辨出國內外的標準化和綜合分析評價。具有較好的基礎理論、寬廣的專業知識和良好的實踐、創新能力；能夠勝任智慧交通相關領域的設計、管理、科學研究等方面的工作；具備較高的人文素養、科學素養、職業素養，以及有使命感和責任感的高素質專業精英人才。

2.2 教學內容的重構

智能運輸系統課程內容需要不斷更新，堅持與時俱進，將“云大物移智區”新一代信息技術和思政元素融入該課程結構的知識點中，充分挖掘與知識點相關的思政元素，重構課程內容的概念原理、關鍵技術和系統應用，強調新一代信息技術在智能運輸系統中的地位和作用。課程新結構主要分為4 大部分：基本概念、六大關鍵技術、九大系統應用、標準化與評價，具體如表1（p27）所示。

表1 智能運輸系統課程內容重構

在教學過程中，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在不同地區的城市交通運輸規劃設計、公路交通和城市公交信息化、城市道路交通監管和服務等方面的廣泛應用。例如，“杭州市：智能交通系統示范城市”案例、“上海市：智慧交通成就智慧出行”案例、“深圳市：互聯網+智慧交通的應用現狀及創新實踐”案例等。

2.3 教學手段的轉變

教師要牢固樹立“以學生為中心”的教學理念，通過線上線下教學相結合，構建課前資源建設、課中知識點解析、課后答疑與反饋的教學全過程，利用案例式、討論式和探究式教學方法解讀新一代信息技術在智慧道路、智慧高鐵、智慧地鐵、智慧機場、智慧港口等交通運輸各領域的廣泛應用。教學手段既有理論教學，又有實踐教學。

理論教學包括案例式、討論式、探究式等多模式授課方式：課前：建設線上課程學習，制作課程PPT、微視頻、作業庫、微信公眾號等教學資源準備，課前在APP 平臺（如“雨課堂”）或微信群發布預習作業，培養學生正確的時間管理能力；課堂：定時發布每節課的課件，每個重要知識點設置討論問題，讓學生成為課堂的主人；針對難點和熱點課程內容，采取典型案例式課堂等形式進行詳細剖析和解讀，激發學生的主觀能動性；課后：向學生提問考查他們的學習效果，為學生答疑解惑；再通過學生反饋評價不斷完善課程總結，培養學生主動思考、總結的能力。

實踐教學包括一個課程設計任務書和交通相關的大賽。任務書包含以下內容：①基礎概念：2－3 個學生一小組，針對智慧交通系統中不同領域的應用，每個小組分析一種智慧交通的關鍵技術或系統的優缺點，指出其存在的問題和改進思路；②思維開拓：每組設計出一種新的或改進的智慧交通技術，繪制該技術的原理圖、結構圖和功能應用等，并撰寫詳細的說明書；③任務書匯報：描述該技術在實際中的應用前景，并提出可行性分析。作為討論式課堂的一種形式，學生通過PPT或實物等形式在課堂上進行匯報，老師根據匯報內容進行交流討論。通過課程設計訓練，培養學生綜合運用所學知識，發現、提出、分析和解決實際問題，是鍛煉創新能力的重要環節。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的各類競賽，例如全國大學生交通科技大賽、全國高校智能交通創新與創業大賽、中國大學交通運輸創客大賽、“交通·未來”大學生創意作品大賽、智能交通世界大會創新大賽等。旨在培養大學生的科學精神和科學素養、動手實踐能力及團隊協作精神，促進大學生學術活動開展，加強大學生科技文化交流。

2.4 考核方式的改進

以成果導向（OBE）理念為指導，本課程的考核方式不再是單一的“形成性評價”或“終結性評價”，采取多階段、多任務考核方式的評價方法，不僅要增強理論學習，更要注重培養學生的創新實踐能力，這種過程式考核方式讓考核結果更加客觀公正。課程總成績由平時成績、實踐成績和期末考試成績三部分組成，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輸系統涉及的“云大物移智區”技術中的熱點和難點問題進行剖析和討論，例如ETC 系統的優缺點、自動駕駛技術的瓶頸問題，如何提高車輛定位精度等，培養學生的思考與創新能力。

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研報告，主要針對智慧道路、智慧高鐵、智慧地鐵、智慧機場和智慧港口等的國內外現狀與發展趨勢，進行典型案例分析和文獻調研，培養學生的文獻查閱和分析總結能力。

實踐成績：占比總成績的50%，包括開放式課程設計和交通大賽，注重培養學生實踐和科研能力。其中課程占比80%，以2－3 人學生為小組共同完成課程設計，既可以促進他們的團隊協作能力，又可以為他們創造一個思維交流的機會。最后，在課堂上以實物或PPT 的形式展示其研究成果，指導老師根據每個小組提交任務書的創新性、新穎性、實用性、答辯效果等方面進行點評并給出相應的分數。通過以賽促學，未參加任何大學生比賽的將在C2中不得分。

3 結論

“智能運輸系統”課程具有多學科交叉、前沿科技、實踐性強等特點，通過分析課程性質，從教學目標、手段、內容和考核方式等開展教學改革。提出以培養學生智慧交通新技能為目標，基于成果導向教育的理念，通過案例式、討論式和探究性等多種教學手段，將傳統課堂轉變為以學生為主體的課堂，強調新知識新技術的關聯性、課程思政教育的滲透性，通過考核方式的多維化，注重培養學生的新技能，提高學生的創新實踐能力，這些教學改革措施有助于學生解決智慧交通領域中的復雜問題。