跨學科、數智化賦能“智能交通”教學創新實踐研究

隨著人工智能、物聯網、大數據、云計算等前沿科技在社會經濟生產中的快速滲透，交通領域正迎來前所未有的智能化變革浪潮。這些先進技術為交通出行的便利化、高效化提供了可能，但同時也對交通行業的人才培養提出了新的挑戰。2022年，筆者團隊牽頭國家中職新專業“智能交通技術應用”的申報工作，同年獲教育部批復進入國家專業目錄，在新專業開發與建設的過程中，重點開展了數智化賦能教學創新的實踐研究。

一、組建跨學科教師團隊的必要性、具體實施方法和建議

（一）跨學科教師團隊組建的必要性

智能交通技術應用涉及交通工程、信號控制、通信技術、計算機、人工智能等多個學科領域的知識。在人才培養實踐中，師生需要綜合運用多種知識和技能，才能有效地達成教學目標。職業院校中單一專業系部的教師對于涉及跨學科的智能交通類課程很難開展有效的備課與資源建設。

跨學科教師團隊由來自不同學科領域的教師組成，他們各自具備專業學科知識背景和技術能力。多元化結構有助于團隊在教學和科研過程中形成對智能交通更全面、更深入的理解，從而為學生提供更豐富、更有深度的教學內容。團隊注重不同學科之間的交叉融合，鼓勵教師打破傳統學科界限，共同探索新的教學方法和手段。強調教師之間的協同合作，鼓勵團隊成員相互學習、相互借鑒，共同解決教學和科研過程中遇到的問題。

（二）具體實施方法和建議

以課程為紐帶，教學資源（實訓項目）開發為抓手，推動跨學科教師團隊共同進行課程設計與開發，將不同學科的知識和技能有機融合到教學資源中。注重課程的實用性和創新性，確保教學資源與智能交通領域的實際需求緊密相連。以實際問題為導向，通過團隊協作、問題解決等環節，培養教師的跨學科思維和實踐能力，鼓勵教師團隊在項目過程中進行學術研究和成果轉化。與企業、高職等建立緊密的產學研合作機制，共同推進智能交通領域的技術研究和人才培養工作。組織教師參與企業項目研發、技術講座等活動，利用開源社區與項目共享提升團隊的實踐能力和影響力。

建立科學的跨學科教學評價體系，對跨學科教師團隊的教學質量、研究成果等進行全面評價。完善激勵機制，為跨學科教師團隊提供必要的支持和保障，激發團隊成員的積極性和創造力。

二、數智化賦能教學資源建設

在跨學科教師團隊的支持下，運用多種前沿數字化、人工智能技術賦能教學資源建設成為可能。在充分尊重學生職業成長規律、認知規律及職業教育特點的基礎上，重點著眼于新形態教材、數字資源和智能交通仿真教具等方面的開發建設，以此為教學創新提供堅實基礎。

（一）教學資源建設內容

1.編寫新形態教材，聯動智能交通場景

針對中職學段的教學需求，團隊編寫了新形態的《智能交通概論》教材。摒棄了以系統技術為模塊的傳統編寫方式，轉而從學生日常生活中能接觸到的智能交通場景切入，闡述城市道路交叉口交通信號控制、衛星導航、智能停車場等九種智能交通場景。在內容架構上，為每個場景都精心設計了知識模塊和模擬實驗部分。這兩部分內容既相互關聯又逐步深入，旨在引導學生由表及里地探究智能交通場景的工作機制與技術內核。此外，還通過整合實驗工作頁、現場體驗指南等多樣化輔助資料，利用二維碼鏈接外部數字化資源，有效提升教材的功能性和趣味性。

2.開發智能化教學道具，深化教學層次

針對抽象且難以理解的專業基礎理論，我們借助各類開源社區、學習網站及標準化硬件，結合跨學科知識和實際應用場景，開發出與課程內容高度相關的智慧路口、智能停車場、遠程駕駛、自動駕駛等智能交通認知與模擬搭建教學道具。以遠程駕駛項目為例，教師引導學生挑選功能適配的電子模塊，從拼接遙控器開始，到改造RC模型車，隨后學習網絡搭建與部署，最終通過遠程遙控車輛完成相關的任務獲得課程成績。項目匯集了單片機、物聯網、C語言、交通車輛控制等領域的知識技能。

3.整合數字化資源，支撐混合教學

運用先進的在線課程構建技術和方法論，我們秉承“線上+線下”混合教學的理念，自主開發并完善了一系列數字化課程資源，包括教學視頻、在線測試題圖、教學文檔等，從而完善在線課程體系建設，教學中利用MOOC平臺進行課程的前置學習、課堂實驗指導以及課后延伸拓展，形成了一套完整的教學閉環。

依托交通控制虛擬仿真軟件，將交通數據模型具象化，使學生在宏觀環境中能夠以高緯度視角進行城市道路的設計與分析，模擬交通控制、違法處理以及自主設計道路交通路線、綠信比、交通樞紐等復雜場景，模擬不同人流量和車流量狀態下的交通負荷情況，從而加深學生對實際交通狀況的理解。

4.私有化部署開源大模型，拓寬“智-教”融合新范式

團隊積極探索并實踐人工智能開源大模型與教育教學的深度融合。利用Langchain-Chatchat框架，緊密結合“智能交通”數字化資源，成功在本地電腦上實現“通問千義”開源大模型與智能交通數據集的融合。這一舉措為教學資源的智能化整合提供了新范式，為教育教學注入了強大的智能動力。

（二）教學資源構建模式

智能交通教學資源建設通過深度融合虛擬仿真軟件Linkboy、Arduino開源環境等先進工具，并與MOOC平臺和新形態教材（工作頁）緊密對接，形成了一種創新性的“線上+線下”“虛擬+實物”“理論+實操”相互支撐聯動的構建模式，我們將這種模式命名為“X-D-I模式”。

“X”代表交叉（Cross）和融合（Blend）的跨學科概念，意味著不同教學元素和模式的交匯與融合。這種交叉融合不僅體現在不同學科知識的整合上，還體現在教學方法、教學資源以及教學環境的多元化配置上。通過“X”的引領，我們能夠打破傳統學科的界限，實現多學科知識的有機結合，從而培養學生具備跨學科的綜合素養和創新能力。

“D-I”是對數字化（Digitalization）和智能化（Intelligence）賦能過程的精準概括。在數字化方面，我們利用先進的虛擬仿真軟件、開源環境等工具，將傳統的教學內容轉化為數字化資源，實現了教學信息的高效傳遞和共享。這不僅豐富了教學手段，還提高了教學效率。在智能化方面，我們借助人工智能、大數據等技術，使得教學更加貼近學生的實際需求，有效提升了教學質量。

“X-D-I模式”在智能交通教學資源建設中發揮著舉足輕重的作用。它通過交叉融合的跨學科理念，打破了傳統教學的束縛，實現了多元化教學資源的優化配置；同時，通過數字化和智能化的賦能過程，推動了教學的創新升級，為培養具備跨學科素養和創新能力的人才提供了有力支撐。

三、“智能交通”教學創新

1.智能助手引領課堂教學變革

在開源大模型私有化部署與本地知識庫結合的基礎上，我們進一步開發了智能交通課程教學問答助手。這一智能化工具的出現，在教育領域中變革出一種全新的教學互動關系，打破了傳統課堂教師與學生的二元教學結構，形成一種更加動態、多元和交互式的教學環境。

在這種新型教學環境中，智能教學問答助手充當了一個智能中介的角色，它不僅能夠快速地回答學生的問題，提供準確的知識點解析，還能夠根據學生的學習進度和反饋，進行智能化的教學建議和資源推薦。同時，智能助手還可以協助教師進行跨學科備課，從而減輕教師的教學負擔，提高教學效率。

教學環境的變革，帶來了多方面的積極影響。首先，它增強了學生的學習自主性和探究能力。學生可以通過與智能助手的互動，自主地探索知識、解決問題，從而培養起獨立思考和自主學習的能力。其次，教師可以借助智能助手，更好地了解學生的學習需求和困惑，提供更有針對性的指導和幫助。最后，它推動了教育的個性化和智能化發展。

2.開源汲取與共享反哺相互促進

課程團隊秉承“開放、共享、協作、創新”的理念，從開源社區中汲取靈感與幫助用于課程數智化資源的建設，同時也積極反饋社區，貢獻力量。將專業課程中多個實驗案例的開源代碼與硬件清單進行優化整合，形成一批獨具特色的交通場景搭建案例并上傳至知名開源社區CSDN，供全球的學習者與開發者免費下載與使用。通過這一舉措，能夠促進智能交通技術教育的普及與發展，激發更多人的學習興趣與創新熱情。

3.創新“MEIS”混合教學模式

以MOOC為核心的混合教學模式在現代教育領域中正逐漸展現出其獨特的優勢和潛力。這種教學模式巧妙地結合了在線學習與線下實踐，打破了傳統教學的時空限制，為不同教學主體提供了更加靈活、高效的學習路徑。

智能交通教師團隊通過把優質數字化資源整合為在線課程，學生可以隨時隨地獲取高質量的教育資源，自主安排學習進度，實現個性化的學習體驗。同時，MOOC的開放性和共享性使得不同學校、個人都能輕松獲取到這些寶貴的教學資源，從而極大地促進了教育公平和普及。

但線下實驗實訓教學一直是線上線下混合教學模式中的難點：非在線課程建課主體所在校的師生，如何將線上資源與自身的線下實驗實訓硬件進行教學適配？團隊通過統一實驗設備標準，強調低成本和易得性，優化軟硬件匹配，開源共享、完善技術支持等方式，在實踐中高效地解決了這一難點。不同的教學主體（學校和個人）間非常便捷地構建起一種從在線課程獲取理論知識“MOOC”（實驗指導）→線下開展實驗實訓教學“Experiment”（免費仿真系統與低成本標準化零件）→線上交流進階“Interaction”（互動平臺）→線下拓展創新“Stretch”（標準化智能教具）的創新“MEIS”教學模式，實現跨時空多地共研共育。

[課題來源：廣州市教育科學規劃2022年度課題；課題類別：教育科研創新 團隊項目；課題名稱：“智能交通”跨學科協作教學創新的實踐研究（課題編號202213870）。]

責任編輯 朱守鋰