基于多元化教學模式的“智能交通系統”課程教學創新研究

摘 要：智能交通系統作為交通工程的核心課程，對提升學生的就業競爭力和科研能力起到至關重要的作用。結合南京理工大學紫金學院交通工程專業的人才培養特點和要求，從課程現狀展開分析，基于多元化的教學模式對課程的教學任務進行設計。鑒于課程特點和面臨的問題與挑戰，從教學目標、教學模式、教學實施過程和教學評價體系多個方面進行教學改革和創新研究，從而積極推進適應市場需求的復合型創新人才的培養。

關鍵詞：智能交通系統 多元化教學 課程改革

1 緒論

智能交通系統（ITS）的發展源于多學科技術與交通工程的深度融合。隨著人工智能技術的迅速進步，智能交通技術在自動駕駛、交通信號優化控制及基于時空數據的交通量預測等關鍵領域變得更加具體和實用[1]。這些技術正在逐步緩解城市交通的痛點問題，如交通擁堵、交通事故。然而，技術的快速迭代對人才培養提出了更高要求。

智能交通系統課程的人才培養體系緊密契合國家發展戰略，旨在培養適應技術變革的復合型創新人才[2]。當前，盡管許多高校開設相關課程，因課程內容涉及多門跨學科技術，學生理解多停留于理論層面，學習主動性較低。因此，需要對智能交通系統課程進行全面改革與創新，以提升學生的理論水平和實踐能力。

2 智能交通系統課程現狀

智能交通系統課程作為南京理工大學紫金學院交通工程專業的核心課程，安排在二年級第一學期。課程總共包含32學時，選用的教材為《智能交通系統及其技術應用》（曲大義等編著）[3]，具體分為三個板塊：智能交通系統的概念和體系結構、智能交通技術的應用和智能交通系統標準與評價。其中智能交通技術的應用為核心部分，共分為7章內容，每章重點介紹不同智能交通技術的概念、原理及應用場景以及當前熱門的智能交通系統。

作為專業先導課程，智能交通系統不僅加深了學生對交通工程綜合應用的理解，為高年級課程奠定基礎，還能幫助學生了解前沿技術對現代交通發展的影響。然而，授課過程中面臨了不少問題與挑戰。

2.1 多學科交叉的挑戰

智能交通系統融合多學科知識，課程內容復雜且抽象。然而，傳統教學將課程內容分割講授，導致學生難以自主串聯各學科聯系。實踐機會的缺失使得學生無法全面理解和掌握抽象概念，從而影響學生綜合運用多學科知識進行系統設計和復雜問題的解決。

2.2 教學內容存在時延性

智能交通系統主要融合了計算機技術、人工智能技術、通信技術和傳感器技術等，這些技術都屬于快速發展階段[4]。智能交通領域也正隨著新的技術和應用的變化而不斷創新[5]。然而，教材和課程內容的更新周期較長，可能導致教學內容與前沿技術和市場需求不同步，影響學生培養社會亟須的能力。因此，教師在備課時應選用與智能交通培養目標相符、案例豐富、理論嚴謹的最新國家規劃教材；并結合市場發展，創造獨特的教學流程、知識體系和教學案例，以提高學生對實際問題的理解和解決能力。

2.3 理論與實踐脫節

智能交通系統主要采用面對面授課，理論與實踐脫節嚴重[6]。系統的設計和運營需要技能的實踐經驗，如數據分析、系統設計和設備操作等。當前教學環境缺乏實踐機會，限制了學生將知識應用于實際的能力。應強調理論與實踐相結合，教師可采用多元化教學模式，例如：帶領學生參觀實習基地，了解前沿技術應用場景或邀請行業專家分享技術等。

2.4 考核方式單一

智能交通系統考核方式主要為兩種：課程論文或者期末閉卷考試。課程論文常面臨網絡抄襲問題，而閉卷考試則過分側重于學生對知識的死記硬背[7]。兩種方式都無法全面評價學生的學習成果。教師應當考查學生理解概念的同時，評價對實際問題的理解和解決能力。日常考核中應考慮課堂表現、項目完成情況和團隊匯報。期末考核也應增加項目實踐考核。

3 教學任務設計

智能交通系統課程核心內容是引導學生深入了解各種智能交通技術，具體包括：GIS-T與出行者信息服務系統、城市智能交通管控系統、車載導航與自動駕駛、智能公共交通系統、智能交通安全保障系統、智能車路協同系統和智能高速公路管理與服務系統[3]。針對每章節講解的技術，教師應結合市場發展和熱點，基于課本理論豐富教學任務，本課程對核心技術的增加的教學任務如表1所示。

這種多樣化的教學手段不僅可以提升學生們對不同技術的學習興趣，極大豐富學生們的課程學習以及對智能交通行業背景的了解；另一方面，也可以為學生學習評價提供多維度標準，幫助教師全面建立理論和實踐能力結合的評價體系。

4 多元化的教學模式

4.1 教學目標

在設計課程教學方法和實施過程前，應確定四項教學目標：思政目標、素質目標、能力目標和知識目標。這些目標將指導課程內容的構建和教學策略的選擇，確保教學活動全覆蓋學生的道德教育、個人素質、專業能力及理論知識的提升。

思政目標旨在增強學生國家意識和集體意識，培養責任感和對集體利益的關注。素質目標側重團隊協作和溝通能力。通過引導學生研究問題，提升學生科研素質。能力目標聚焦于培養學生掌握多種技能，貫穿全課程。知識目標強調讓學生了解不同交通場景的問題和挑戰，學習相關技術理論概念。

4.2 教學模式

智能交通系統課程應根據教師和學生不同角色分別進行設計教學方法和學習方式，以實現教學的針對性和有效性。

4.2.1 教師教學方法

教師在教學過程中應靈活變通，采用不同的教學方法。

（1）案例式教學

在理論內容講授前，教師可引入實際案例，如西安交叉口自適應控制系統和青島市公交智能調度系統等，激發學生的興趣和好奇心。通過案例導入，學生能快速了解技術的實際應用，并直觀地理解理論知識，為深入學習奠定基礎。

（2）啟發式和探究式引導

在理論教學中，教師應引導學生自主探索和思考。啟發式學習側重于激發學生邏輯推理能力和批判性思考。探究式學習則鼓勵學生主動探索分析，從而培養學生獨立研究能力。

（3）多媒體教學手段

由于智能交通系統結構復雜，單靠書本文字和圖片難以直觀理解。教師應利用視頻、模擬軟件等多媒體工具展示系統的工作原理和案例分析，幫助學生理解復雜系統和技術。

（4）項目實踐教學與專家技術分享

項目實踐教學是課程中重要環節，考慮到智能交通技術發展更新較快，本課程基于本學校豐富的教學資源，設計了一系列教學任務。通過實際問題的解決，學生能快速了解行業需求和技術發展趨勢。同時，課程還邀請相關領域專家進行技術分享，加深學生對相關技術理解。具體教學任務見第二節教學任務設計。

4.2.2 學生學習方式

學生的學習方式應隨課堂環境變化適當調整。傳統的講授方式較為單一，導致學生聽課效率不佳。教師應引導學生采用不同學習方式提高課堂學習效果。具體如下。

（1）小組合作學習。當前企業高度重視團隊合作與溝通能力。教師應組織學生通過成立合作小組進行學習。在項目中，學生可以將理論知識應用于實際問題的解決。通過小組討論、設計實施方案和匯報展示成果，能夠顯著增強學生的團隊協作能力和溝通表達能力。此外，小組學習有助于學生多角度理解問題，促進知識的深入理解和應用。這種學習方式不僅符合市場需求，也為學生未來職業生涯奠定基礎。

（2）互動式學習。課堂教學應避免教師單方面講授，忽略學生的觀點。互動式學習過程中，教師可以設計相關討論話題和案例，積極邀請學生參與討論。這不僅能提高學習積極性和溝通能力，還能培養學生批判性思維和創新能力，使得課堂更加生動，加深學生對課堂知識的印象。

4.3 教學實施過程

智能交通系統課程的教學實施過程主要采用雨課堂的教學形式，以最新教材為基礎，CSDN、GitHub等多媒體資源為輔，實現面對面課堂與在線學習的有機結合。具體過程分為三個階段，如圖1所示。

第一階段的課前準備為首要環節，學生需提前自主學習，小組協作搜集相關資料，為課堂互動打好基礎。此環節使學生對智能交通技術的應用場景建立初步認識，并梳理出待解決的問題，為課堂的深入探討奠定基礎。

第二階段是課堂內的探索性學習，作為教學過程的核心，運用啟發式和探究式教學方法，結合小組合作學習和互動式教學，激發學生深入探討智能交通系統的問題解決方案。教師將在課堂上詳細介紹智能交通技術的基本概念和工作原理，使學生在第一階段的知識基礎上，通過實際探討和小組互動，解決已梳理的問題，深化對智能交通技術的理解。這一過程不僅加強了學生對知識的掌握，也提升了科研能力和創新思維，鼓勵學生深入思考和總結技術。

第三階段的項目實踐環節是理論知識轉化為實踐操作的關鍵步驟。學生組成小組，依據各自專長進行分工，共同完成任務。項目結束后，小組需撰寫總結報告，并匯報成果。該環節不僅增強學生的寫作和表達能力，也提高了匯報與公共演講技巧。

4.4 全面的教學評價體系

智能交通系統課程教學內容廣泛，因此應建立全面的教學評價體系，而不僅僅依賴期末考試成績。該體系將依據3.1節所述的教學目標進行考核。

思政及素質考核為首要部分，占比20%。教師應培養學生愛國精神、集體意識以及正確的核心價值觀。基本素質考核將重點關注學生的考勤與課堂紀律。

課堂學習考核占比30%，主要評估學生對技術原理的掌握、課后作業完成情況、課堂參與度以及實踐與創新能力。課程要求學生具備跨學科技術的實踐操作能力和創新設計能力，通過實驗設計、項目實施和成果展示等環節進行綜合評價，鼓勵學生嘗試和創新。

小組考核為核心環節，占比50%。具體包括項目完成度、成員參與度和總結匯報。評價體系強調學生綜合應用理論與實踐知識解決問題的能力，重視任務完成質量，并考核個體在團隊中的貢獻，以促進團隊精神和公平的學習體驗。

5 結語

智能交通系統是一門將多學科技術應用于交通工程問題解決的課程，具有豐富且實踐性強的特點。本文對智能交通系統的課程教學進行了探索性分析，從教學任務、教學模式和評價體系三個方面提出不同意見與措施。針對各章節的技術特點，結合市場需求設計了多樣化的教學任務。采用多元化的教學模式增強學生課堂互動，提升學習積極性。全面的教學評價體系能客觀評價學生知識掌握情況。通過課程改革創新來幫助學生適應市場需求，培養符合行業需求、具備競爭力的人才。

基金項目：本文系南京理工大學紫金學院教育教學改革與研究項目，項目名稱：AI 背景下智能交通系統的教學方法改革與探索。

參考文獻：

[1]陶寶泉，劉靜，馬超，等.基于工程認證的“智能交通系統設計與集成”課程教學改革研究[J].科技風，2023（28）：100-102.

[2]羅薇，孫煦，王益.基于BOPPPS的智能交通系統線上線下混合式教學改革研究[J].科學咨詢，2024（8）：98-101.

[3]曲大義，陳秀鋒，魏金麗，等.智能交通系統及其技術應用[M].北京：機械工業出版社，2022.

[4]劉靈.基于深度學習的車型識別分析與研究[D].舟山：山東師范大學，2017.

[5]周旦，趙紅專.基于混合式教學模式的《智能交通運輸系統》課程改革與探索[J].大眾科技，2020，22（3）：3.

[6]陳信強，鄭金彪，陳偉平，等.新時代“智能交通系統”課程改革研究[J].科教導刊，2022（32）：130-132.

[7]金輝.OBE理念下智能交通系統課程教學改革探索[J].大學教育，2024（1）：52-55.