學科交叉融合下交通工程專業人才培養研究

劉路，郭楷，唐站站

（1.揚州大學建筑科學與工程學院，江蘇揚州 225127；2.揚州大學廣陵學院，江蘇揚州 225000）

實現“碳達峰”“碳中和”是我國重要的戰略目標，“綠色集約、低碳環保”是建設交通強國的重要抓手。交通運輸賦予城市活力，保障城市經濟與社會活動正常運行，但與此同時也成了城市的主要碳排放源之一。在已經完成工業化進程的國際大城市中，交通運輸行業的碳排放往往占據了1/4左右的比重，且其碳排放具有很大的慣性。正因為如此，交通運輸成為實現“雙碳”目標的重要領域。

《“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》指出，要注重新科技深度賦能應用、提升交通運輸“數字化、智能化”發展水平，更要推動交通運輸綠色低碳轉型。圍繞落實國家“碳達峰”“碳中和”的重要目標以及建設交通強國的戰略需求，從數字化、智能化角度開展創新設計、創新思維、創新研究，提升我國交通運輸領域的人才培養質量，應用新型信息技術、通信技術、大數據等數字化、智能化技術，提升交通運輸裝備、設施設備、運輸組織、安全應急等方面的科技水平，打造學科交叉融合下的交通工程專業人才培養體系已經刻不容緩。

交通工程的研究對象和研究方法涉及自然科學、社會科學和工程技術等多個領域，相比于其他工科專業，具有典型的學科交叉特征[1-2]。交通工程專業的培養目標是要求畢業生具備扎實的數學、外語基礎知識，熟悉交通工程專業的基本理論和方法，掌握交通工程專業的基本實踐技術和方法，具備理論聯系實際的思維方法，能夠應用本專業知識解決交通運輸工程領域的基本問題[3-4]。目前學科交叉融合正在成為培養復合型和創新型人才的重要途徑和方法，因此，交通工程專業應積極探索學科交叉的人才培養模式[5]，著力打造學生的多學科知識基礎和實踐應用能力，為適應新時期社會發展需要打下良好基礎，從而提升學生在相關領域就業擇業的競爭力。

1 專業培養特色

2006年揚州大學新設交通工程本科專業，同年招收第一屆全日制本科生。揚州大學交通工程專業整合了交通運輸規劃與管理、交通信息工程及控制、道路與鐵道工程3個相關二級學科的教學和科研優勢資源，依托揚州大學土木工程一級學科博士點進行建設，一直延續著以“道路交通”為特色的專業建設方向，共同支撐學生在交通規劃、設計、建設、管理等多個方向系統性專業知識的架構。專業按“交通規劃”“交通管理”和“交通土建”三個不同方向進行人才培養。學生畢業后可在交通管理部門、交通咨詢機構和施工企業等單位從事運營管理、技術開發和工程施工等工作或繼續深造。從揚州大學的辦學歷史可以看出，交通工程專業是基于多學科交叉融合發展而來的。

針對我國《交通強國建設綱要》提出的交通人才發展需求，本專業培養德、智、體、美、勞全面發展，具有人文素質、科學修養和社會責任感，富有創新實踐、團隊協作精神、國際視野，掌握扎實的自然科學基礎知識和交通規劃與設計、交通管理與控制、交通工程施工與管理、交通系統運營與優化等專業知識，能在城市與區域交通、智能交通與大數據等領域從事規劃、設計、施工、運營與管理的高級工程技術及管理復合型人才[6]。

2 課程體系構建

揚州大學交通工程專業課程體系由通修課、學科基礎課、專業課（必修和選修）、集中性實踐教學、創新創業類教育、第二課堂等模塊組成。專業課程體系涵蓋了專業知識體系、專業實踐體系和大學生創新訓練三部分的教學內容，通過課堂教學、實踐教學以及課外綜合素質拓展等教學環節[7]，達到培養學生基礎知識、提高學生能力和專業素質的目標。

（1）數學與自然科學類課程。包括高等數學I（上）（下）（覆蓋解析幾何、微積分、常微分方程等知識）、線性代數、概率論與數理統計II、大學物理（上）（下）、大學物理I實驗、工程力學II。本專業人才培養方案規定的數學與自然科學類課程共27.5個學分，全部為必修課，占總學分比例的15.1%。

（2）工程基礎類課程、學科基礎類課程與專業類課程。本專業人才培養方案規定該類課程共73學分，占總學分比例的40.1%。工程基礎類課程包括工程測量、工程制圖、工程力學II、大學計算機及程序設計II、電工與電子技術II，共計18.5學分。學科基礎類課程包括交通運輸工程導論、交通工程學、交通工程系統分析，共計7學分。專業類課程包括城市規劃原理、道路勘測設計、交通規劃、交通設計、交通管理與控制、路基路面工程、運輸經濟學及專業選修課，共計47.5學分（必修課21學分、選修課22.5學分，與工程相關的公共選修課4.0學分）。

（3）人文社會科學通識教育課程。本專業人才培養方案規定該類課程共40.0學分，占總學分比例的22.0%。其中必修課34.0學分，通識公共選修課中“人文與社會科學類”課程至少取得6.0學分。

（4）工程實踐與畢業設計（論文）。本專業人才培養方案規定實踐類課程共41.5學分，其中與專業相關的實踐類課程共36.5學分，占總學分的20.1%。其中工程實踐類主要包括實習、課程設計、實驗等教學環節，計14.5學分；畢業設計（論文）15.0學分；專業創新實踐4.0學分，第二課堂專業實踐3.0學分。

在交通工程專業課程體系中，具有典型學科交叉特征的課程名稱和類別如表1所示。其中學科基礎課交通工程系統分析中的線性規劃、非線性規劃、動態規劃、排隊論等章節內容需要大量的高等數學知識。專業選修課交通流理論中采用的流體力學方法和動力學方法都與物理學密不可分，其中流體力學是假定交通流為特定性質的流體，應用氣體運動或聲波、洪水波理論，宏觀地表現這種現象的變化規律；動力學方法主要體現在跟馳理論中，通過使用動力學方法，描述后車跟隨前車的行駛狀態以及跟馳過程中發生的各種狀態。專業必修課運輸經濟學主要講授運輸系統的經濟關系和經濟活動規律，用經濟學的原理和方法研究運輸活動的相關問題，包括運輸需求供給、成本分析和經濟核算等內容[8-9]。

通過對交通工程專業課程體系的統計得出，學科基礎課中有學科交叉的課程占比為41.7%，專業必修課中有學科交叉的課程占比為71.4%，專業選修課中有學科交叉的課程占比為70.6%，可見專業類課程中的學科交叉情況更為突出。揚州大學交通工程專業各個課程的學科交叉情況如表1所示。

表1 揚州大學交通工程專業課程交叉學科情況

3 培養目標的實現

根據交通工程專業認證的要求，畢業生應具備扎實的數學、外語基礎知識，熟悉交通工程專業的基本理論和方法；通過課程設計、畢業設計、實驗、教學實習和生產實習等實踐性教學，掌握交通工程專業的基本實踐技術和方法[10]；具備理論聯系實際的思維方法，能夠應用本專業知識解決交通運輸工程領域的復雜問題；具有交通工程勘測、規劃、設計、建設、運營管理及技術開發等方面的基本能力。主要包括以下12條畢業要求：工程知識、問題分析、設計開發解決方案、研究、使用現代工具、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理、終身學習。

以交通工程系統分析課程為例，該課程是交通工程學科與數學學科的交叉課程，側重于培養學生的問題分析和研究的能力。課程的學習基礎是系統工程方法論。三維結構體系是系統工程方法論的基礎，包含時間維、邏輯維和知識維組成的一個立體的、跨學科的體系。知識維涉及運籌學、控制論、社會科學、工程技術等多個領域的基礎知識，有利于強化學生的專業基礎[11]；邏輯維包括明確問題、指標設計、方案比選、最優化決策等內容，有利于培養學生的設計開發能力。

交通工程系統分析課程的學習要求與對應的畢業要求情況如表2所示。通過該課程及其他相關課程的學習，學生可以滿足畢業要求中對于工程知識、問題分析、設計開發解決方案、研究等能力的要求。

對于交通工程系統分析這類的學科交叉課程，教學大綱的設計需要考慮到其他學科知識點的學習方法，合理安排教學計劃，提前讓學生熟悉教學內容，及時補充相關的數學知識，課堂教學要重點突出，平衡好教學內容的深度和廣度[12]。在有條件的情況下，請數學專業的教師作為本課程的輔導教師，共同指導。學科交叉課程體系的建設能夠進一步將人才培養目標具體化、細分化，強調課程學習與人才培養之間的內在聯系，充分調動學生的積極性、主動性。

4 結語

交通工程人才培養必須跟隨社會的發展和新技術的更新換代，是一個“連接-重組-轉型”的遞進式深化過程[13]。從我國交通運輸發展歷程來看，經過數十年努力，已經通過公路、鐵路和航空網絡基本實現了國土空間的有效連接，通過運輸和物流的服務網絡基本實現了現代化供應鏈體系和市場體系的重組。目前新城建設、城市更新等不斷產生新的需求和任務。同時隨著“雙碳”目標和交通強國戰略的提出，交通工程人才培養必然發生新的變化。通過深化人才培養模式改革，拓展學生的知識視野，提升學生的科學素養，培養學生的科學精神和實踐意識、發現和解決問題的能力及團隊協作精神[14-15]，充分發揮導向作用、激勵作用和推動作用，全面提升交通工程人才培養質量。

表2 《交通工程系統分析》課程學習與畢業要求的對應關系

交通工程專業要充分依托揚州大學學科門類齊全的優勢，在擴大通識教育覆蓋面的基礎上，健全學科交叉課程體系的教學方法和跨學科專業教師的協同授課機制[16]；打造學科交叉融合下的專業精品課程，進一步加強對專業設置調整、改造的研究和論證，不斷優化分類指導、分類建設、分類評價。在通過工程專業認證的新形勢下推進一流專業建設，以專業認證為契機推動交通工程一流專業的建設發展。現代交通科學和其他學科的融合發展有助于解決行業關鍵技術問題，帶來更多創新創業機會，最終有力支撐交通強國戰略和“雙碳”目標的盡早實現，推動交通運輸綠色低碳轉型。