水上交通大數據課程建設創新路徑

余紅楚，劉敬賢，馬杰，劉文

（武漢理工大學：1.航運學院，湖北武漢 430063；2.三亞科教創新園，海南三亞 572025；3.內河航運技術湖北省重點實驗室，湖北武漢 430063）

黨的十八大以來，發展數字經濟是黨中央高度重視的重要方針。大數據是新型基礎設施建設的重要支撐。水上交通大數據是高速泛在、天地一體、云網融合、智能敏捷、綠色低碳、安全可控的智能化綜合水上運輸系統建設的重要支撐，將為打通航運經濟發展的信息“大動脈”奠定堅實基礎。教育部2021年公告全國142所高校成功申報大數據管理與應用專業。水上交通大數據相比于醫療、消費等大數據，具有明顯的空間數據特性，涵蓋了“環-人-船-貨-科技-管理”六維立體要素信息。因此，高校需要開展有針對性的水上交通大數據課程建設，實現智能挖掘與知識創新力提升。

筆者以“水上交通大數據課程”“水上交通大數據教學”為主題，沒有在知網中檢索到相關文獻，以“交通”+“大數據”為篇名+“教學”為主題搜索到22篇，其中公路與水路運輸領域有12篇，主要面向公路交通開展，包括人才培養[1-3]、課程建設[4-5]、教學改革[6-10]、教學平臺設計[11-12]等。由此可見，目前缺乏專門針對水上交通大數據且內容覆蓋課程思政、教學創新、人才培養跟蹤、教學梯隊建設等的系統綜合性研究，難以支撐國家一流本科海事管理專業建設。

本研究主要貢獻和意義包括：

1.強化課程思政：以國家大數據戰略實施為導向，以海洋強國、交通強國人才培養為目標，以國家一流本科專業“海事管理”試點建設為抓手，深度挖掘和提煉海事管理專業核心課程思政元素，應用于水上交通大數據課程教學實踐，強化課程思政在水上交通大數據課程建設中的重要地位。

2.完善課程體系：以海洋強國、交通強國、航運強國、21世紀“海上絲綢之路”戰略為導向，以國家一流本科專業“海事管理”試點建設為抓手，完善智能航海、海事管理人才培養課程體系。

3.優化知識結構：提高學生正確認識智能航運與智慧海事中存在的問題的能力，以問題驅動為引領方針，以多源異構海量大數據為資源基礎，以大數據科學、統計學、運籌學、水上運輸工程、計算機科學為理論依據，以模型設計—編寫代碼—模型調整—結果分析—可視化展示為方法技術手段，提升學生發現問題、分析問題、提出解決方案、實戰解決問題的能力，優化海事與航海人才的知識結構，提升其思維能力、創新能力、和實踐能力。

4.構建評價體系：構建以數據挖掘實戰、創新能力培養、水上運輸業務實踐為導向的水上交通大數據課程教學方法和效果評價體系，為海事管理專業核心課程和其他課程建設提供指導。

5.優化教學資源：構建以線上線下實踐教學、翻轉課堂為基礎的水上交通大數據課程教學資源優化方案，包括從傳播教學模式到線上-線下教學模式的改革，以任務驅動、問題驅動為先機，實現翻轉課堂-實踐教學，優化課堂教學資源和網絡平臺教學資源。

6.提高育人能力：結合海事管理專業核心課程水上交通大數據建設目標，從教學內容創新、教學方法創新、創新教學梯隊建設、教學團隊——“智慧+海事”人才培養保障等方面出發，提高水上交通大數據教學團隊綜合育人能力。

一、水上交通大數據課程建設現狀

目前，相關高校設有海事大數據基礎及應用、水上交通大數據基礎、水上交通大數據應用和交通信息融合及處理等課程。但課程建設還存在如下問題。

（一）教學內容創新性有待提升

海事大數據基礎及應用主要是以主講Python程序設計和聚類分析為主。教學內容無法適應水上交通大數據智能分析與賦能的新時代需求，缺乏人工智能、深度學習等相關內容，同時與水路運輸行業相關需求結合不夠緊密。此外，教學內容無法滿足海事管理專業一流本科課程建設的要求，尚未實現知識、能力、素質的有機融合，課程思政元素融入課程教學于無形的目標尚未達成。

（二）教學方法單一，教學效果不佳

目前，水上交通大數據課程教學基本上是以教師為主的講授型教學，教學形式主要以“PPT+代碼講解為主+上機實踐為輔”開展，普遍是32（理論）+4（實驗），重在介紹Python程序的基本知識。學生很難掌握Python程序設計的技能。教師急需從智慧海事和智能航運的角度，凝練相關需解決的問題，提升學生發現問題、分析問題、解決問題的高階思維能力，打破習慣性思維，對接《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》[13]中提出的“提升高階性的基本原則”。

（三）時間空間受限，教學目標難以達成

學生普遍只學習過基礎C 語言程序設計，MATLAB、R、Python、C#等編程基礎薄弱。海事大數據基礎及應用課程存在涉及教學內容較多、學時安排緊湊、實踐上機學時偏少等特點，要求任課教師在較短時間內同時完成基礎編程與海事數據分析的教學任務。另外，大數據實驗室存在機位少、設備老舊、數據訪問受限等問題，學生需分批進行上機實踐。海事管理學生利用大數據實驗室的時間嚴重不足，難以完成課程教學目標。

總之，水上交通大數據課程建設存在教學內容創新性有待提升、教學方法單一，教學效果不佳、時間空間受限，教學目標難以達成等問題。國家一流本科專業建設背景下的水上交通大數據課程建設創新路徑亟須探索。

二、國家一流本科專業建設背景下水上交通大數據課程建設創新路徑

（一）以課程思政元素挖掘和課堂教學實踐為手段，實現課程思政創新與引領

1.正確把握思政方向

教師需以《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》[13]的指導總則為依據，圍繞習近平新時代中國特色社會主義思想、社會主義核心價值觀、科學發展觀、法治教育、職業理想與職業道德、優秀傳統文化等核心內容，將思政立場觀點、科學精神、工匠精神等與課程教學任務有機結合起來，從而正確把握思政方向，進而挖掘思政元素。

2.挖掘素質-價值貢獻的思政元素

教師應以樹立學生正確的思想道德觀，提高思想品質與人文素養等綜合素質，提升水上交通大數據與海事管理業務素質，培養勤奮刻苦、鍥而不舍、同舟共濟和勇于挑戰的精神等為目標，挖掘思政元素。

3.挖掘知識-能力貢獻的思政元素

教師要以深厚的大數據基礎理論、扎實的專業知識為基礎，提升學生正確認識問題、分析問題、實戰解決問題的能力，以及創新創造和團隊協作能力；結合智慧海事發展前沿技術，以激發學生提升自我、共建團隊、服務社會、科技報國、為國效力的家國情懷和使命擔當為導向，挖掘思政元素。

4.課程思政進課堂

教師需以水上交通大數據相關的課程大綱和教學內容為基礎，形成教學內容與課程思政融合方案，落實課程思政進入課程教學，構建適應當前新時代要求的一流水上交通大數據課程，落實立德樹人的根本任務。

（二）以課程質量提升為抓手，顯著提升海事管理專業人才培養質量

1.課程質量提升的必要性

海事管理課程在“新文科”“新工科”背景下，需以全球新科技革命、新經濟發展、新信息新時代為引領，以繼承與創新、交叉與融合、深入挖掘與提升、協同與共享為主要途徑，促進多學科交叉與深度融合，發揮對中國航運經濟發展和水上運輸產業轉型升級的重要支撐作用，服務于適應水上運輸產業需求、水上運輸技術發展、融合資源開放新生態、引領國際前沿等方面的創新型、應用型、復合型人才培養。

2.以目標為導向的課程質量提升方法

黨的十九大報告提出，堅持陸海統籌，加快建設海洋強國。建設海洋強國事關國家安全和長遠發展。智能航運和智慧海事是海洋強國、交通強國不可或缺的一部分。水上交通大數據課程建設必須立足于智能航運與智慧海事的發展需求，優化新時代海事管理人才培養目標，重構水上交通大數據課程群的體系結構與教學內容，增加水上數字孿生、航運大數據深度學習、知識圖譜引擎驅動的挖掘分析等課程內容，提高學生的高級思維能力，包括突破習慣性認知模式與解決復雜問題的能力。

3.課程質量提升與人才培養相輔相成

教師可以依托座談會、訪談、問卷調查、企業走訪、校友會以及互聯網平臺等載體，調查畢業生的就業情況；通過與航運業界相關單位，如長江航運中心、南海航海保障中心、招商局集團、海圖中心等對接，跟蹤相關畢業生職業生涯發展情況；通過與跨行業單位，如阿里、百度、騰訊、中建、銀行等對接，跟蹤相關畢業生職業發展情況。然后，教師可基于收集到的畢業生就業發展情況，形成水上交通大數據課程對畢業生就業質量影響的評價報告，論證水上交通大數據課程對新時代海事管理人才培養不可或缺的作用。水上交通大課程質量提升對愛國愛黨、求真務實、愛崗敬業、品學兼優、適應力強、創新創業能力優秀的“工-信-管-文”復合型卓越工程技術及海事管理人才培養目標的達成具有強大支撐作用。

（三）以線上線下實踐教學、翻轉課堂為基礎，設計課程教學資源優化方案

1.線上-線下教學模式改革

教師要依托現有課程網絡教學平臺，推動優質教學資源互聯互通及共享。教師應在網絡教學平臺設置課程思政、課程答疑、課程小組討論、隨堂測試、課前預習、課后評估、師生互動等模塊，通過師生討論與互動，深化對課程思政和教學內容的理解。在課堂上，教師要結合專業知識點，綜合利用PPT、板書、現場編寫代碼、現場調試運行等手段開展教學。學生小組以解決實際問題為出發點，沿著數據收集、方法設計、代碼編寫、結果展示的路線完成課程大作業，并撰寫課程實踐論文，再通過小組間互評、學生答疑、老師點評等多種方式，加深對課程內容的理解與掌握。

2.翻轉課堂-實踐教學改革

教師要面向未來發展需求，注重融合新興前沿理論與技術，在小班教學的基礎上，充分利用智能航運、智慧海事監管等實驗平臺，以及智能航運與海事安全國際科技合作基地、智能航海夢工廠、數字天象館、交通大數據實驗室等實踐教學基地，結合雨課堂、超星、藍墨云、理工智課等網絡教學平臺，以任務驅動、問題驅動為先機，推進網絡云-實驗實踐相融合、在線學習-在線做題-線下答疑相融合、國際前沿-國內進展-學校資源相融合，建立符合智慧海事、智能航運未來發展的多元協同水上交通大數據教學新機制。

3.教學資源優化

目前，水上交通大數據缺乏專業教材。根據新編教學大綱、課程思政、教學內容等方面要求，課程團隊編寫了與之相匹配的授課教輔材料，以后將進一步出版相關的水上交通大數據教材，還將融入水上交通大數據采集—傳輸—處理—分析—融合—挖掘—應用最新技術發展，優化課件、教案和講義，更新網絡教學平臺資源等。

（四）以實踐和創新能力培養為導向，構建課程教學方法和效果評價體系

1.教學內容創新

這是指要以能綜合運用交通、信息、管理、文法、數理、智能技術等多學科基礎理論與技術，進行智慧海事創新與實踐為目標導向，確定兼顧行業痛點問題、專業知識、編程技術、數理統計方法等的教學內容，提升航海海事管理人才挖掘數據背后隱含的問題、更加精細化地解決實際問題的能力。

2.教學方法創新

教師應對接國家戰略和“思想政治堅定、適應能力強、實干精神強、創新意識強”人才培養定位，探索基于“產學研用”的“橫向可拓展，縱向可提升”的多維度、立體化的信息化教學模式，研究基于“安全、智慧、高效、綠色、人文”海事主題，以跨學科的視域凝練水上交通大數據課程的教學方法，構建適應交通強國、海洋強國、航運強國新發展格局的課程教學更新機制，支撐服務型、創業型、科研型、國際型等多類型高層次人才培養。

3.課程教學效果評價

教師需要基于層次分析法、模糊綜合評價、機器學習等算法，構建水上交通大數據課程建設效果評價體系。首先，根據課程在知識、能力、素質、價值貢獻等四方面的培養目標，建立綜合評價的因子集和評價集；其次，基于模糊評價和機器學習算法，分析各因素對評價集的隸屬度，構建準確的因子-隸屬度-評價集矩陣；再次，采用多主體參與的評價模式，通過教學團隊自評、督導評課、同行評價及學生問卷調查，針對小組討論成果及學生線上活躍度等，使用層次分析法和專家知識，得到各個評價指標的排序權重；最后，建立水上交通大數據課程教學綜合評價模型。

（五）以資深教授—中堅教師—企業特聘教師為梯隊，建設課程教學創新團隊

1.創新教學梯隊建設研究

高校應以海事管理一流本科專業建設發展和卓越海事人才培養目標為引領，建立以資深教授—中堅教師—企業特聘教師為梯隊的課程團隊。教師團隊既要有國際學術視野和勝任力，能夠參與國際海事等涉外活動，對接國際海事規范條例和質量標準的改革更新，能訪問相關先進海事管理卓越人才培養單位并開展進修學習，又要能夠深入企事業單位調研，準確把握企業最新技術和人才需求，進而開展實踐教學，最終形成融合科學研究、企業實踐、國際接軌的課程創新教學梯隊。

2.創新教學團隊結構改善調整方案

高校可利用課程群與相關教研室，建立青年教師助課—試講—主講的完善的主講資格考核機制，既要能夠繼承教學名師工作坊、傳幫帶的優良傳統，又要具備造血創新功能，實現課程教學、思政引領、能力培養、實踐實習等環環相扣的質量監督和反饋完善機制。教學團隊需保持結構合理、素質精良，且將管理、交通、信息、環境、計算機等多學科融合，具備“人無我有，人有我優”的競爭優勢。教學團隊的每個成員都要有各自優勢，且能形成優勢互補的水上交通大數據課程教學質量保障體系。

3.“智慧+海事”人才培養保障機制

高校應在新思想引領“智慧+海事”育人育才新標準、信息化戰略引擎驅動新發展、信息化貫穿招培及育人主體、信息化鏈接育人全過程要素、以新理念新行動重塑新文化的“530”計劃引領下，形成基于水上交通大數據課程的學校企業融合、專業創新融合、科學教育融合、國際國內融合新方案。具體來說，就是要立足公共管理學科基礎，依托交通運輸工程，強化水上交通大數據課程建設，構建“小班制”“科研反哺制”“獎勵激勵機制”，落實水上交通大數據課程教學常態制度，形成教學創新進課堂、進教學平臺、進教材、進頭腦“四進”保障制度。

三、結束語

針對水上交通大數據課程的建設現狀，本文結合國家一流本科專業建設背景，從課程思政、課程質量提升、教學資源優化、教學方法改革、課程教學創新團隊建設等五個方面提出了水上交通大數據課程建設模式創新與實踐新思路——以課程思政元素挖掘和課堂教學實踐為手段，實現課程思政創新與引領；以課程質量提升為抓手，顯著提升海事管理專業人才培養質量；以線上線下實踐教學、翻轉課堂為基礎，設計課程教學資源優化方案；以實踐和創新能力培養為導向，構建課程教學方法和效果評價體系；以資深教授—中堅教師—企業特聘教師為梯隊，建設課程教學創新團隊，從而實現價值引領、知識傳授、能力培養、實踐創新相統一的“工-信-管-文”復合型卓越工程技術及海事管理人才培養目標。