“工业4.0”背景下智能交通技术课程教学的思考

李文燕

[摘 要]随着“工业4.0”时代的到来，部分交通类高等院校交通运输专业陆续开设智能交通系统相关课程。笔者根据交通运输专业毕业生的就业去向需求，对智能交通技术课程进行合理设计，针对专业现有知识体系与“工业4.0”要求不匹配的问题，提出对智能交通技术课程及其相关知识体系的改革措施。

[关键词]智能交通系统;课程建设;课程改革;交通运输;“工业4.0”

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2020）01-0090-03

“工业4.0”，即智能化时代正在到来，信息化技术将促进产业变革，在交通运输行业具体体现在智能交通系统（IntelligentTransportationSystem，ITS）的开发和应用上。智能交通系统是将先进的信息、通信、电子控制和计算机处理技术进行有效集成，应用于交通运输系统，以提高交通系统的运行效率。目前，智能交通系统主要应用于城市交通和高速公路方面。但随着我国交通运输行业日益发展，“互联网+”和多种交通运输方式协同发展的战略被提出，如：智慧城市轨道交通、智慧高铁、智慧航空、智慧港口等。为满足科技和行业的发展需求，部分交通类院校陆续开设智能交通系统的相关课程。智能交通技术是高等院校交通运输专业的专业选修课程。

一、“工业4.0”时代的需求

（一）行业需求

交通运输专业培养的是规划和管理交通运输生产，研究和生产交通运输设备的高级技术人才。交通运输专业毕业生的就业去向主要有：铁路运营管理公司、轨道交通运营管理公司、公交运营管理公司、设计院、咨询公司、ITS相关企业以及其他相关政府部门等。

ITS相关企业包括：ITS硬件制造商、ITS软件开发商、通信设备提供商等[1-2]。ITS产品的需求方包括：交通运营管理公司和相关政府管理部门。城市交通和高速公路方面的需求方包括：公交运营管理公司、出租车运营管理公司、高速公路管理公司、公安部门、交通运输管理部门等。智慧城市轨道交通和智慧高铁方面的需求方包括：城市轨道交通运营管理公司、铁路运营管理公司等。

（二）大赛需求

2018年，中国自动化学会、智能交通专业委员会等主办了“全国高校智能交通创新与创业大赛”;广东省交通运输厅、中国交通报社等主办了“互联网+交通运输”创新创业大赛。“互联网+交通运输”创新创业大赛中，“创新大赛”下设智慧公路、交通电子支付两项主题赛;“创业大赛”下设“人工智能+交通”、综合运输服务大数据两项主题赛;“创客大赛”面向开设交通运输及智能交通等相关专业的高等院校学生开办。从2018年“互联网+交通运输”创新创业大赛获奖作品上看，多为智能交通系统领域的创意项目，要求学生掌握智能交通技术的相关知识。

二、智能交通技术的课程设计

（一）智能交通技术的课程结构

智能交通技术是当前世界交通运输发展的热点和前沿之一，理论教材选择内容较新、较全面、图片较多、逻辑清晰的出版书籍，推荐曲大义等编著的《智能交通系统及其技术应用》[3]。根据交通运输专业毕业生的就业特点，参考书籍推荐“全国智慧城市与轨道交通科技创新学术年会”的论文集《智慧城市与轨道交通》[4]。理论教学结构主要分为4大部分，如图1所示。

1.总述

总述分为：智能交通系统概述、智能交通系统的体系结构、智能交通系统的相关技术3个部分。目的是让学生对智能交通系统和其行业发展有一个基础的认识。

2.城市交通和高速公路

城市交通和高速公路分为：交通地理信息系统、出行者信息系统、城市智能交通管控系统、智能公共交通、车载导航系统、智能车路协同系统、高速公路智能管控系统、智能路网运行和服务系统、智能交通安全保障系统9个部分。目的是让学生掌握各子系统的建设目标、物理结构、建设体系和逻辑结构。

3.轨道交通

轨道交通分为：智慧城市轨道交通和智慧高铁2个部分。有关智慧高铁和智慧城市轨道交通的出版书籍较少，但部分ITS公司已经设计出智慧高铁和智慧城市轨道交通的产品和方案。目的是向学生展示智慧城市轨道交通和智慧高铁的设计方案与构成。

4.系统评价与标准化

系统评价是对系统实施效果进行评价，目的是让学生对设计的智能交通系统是否具有经济效益、社会效益有一个综合评价。系统标准包括：国际标准、国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。了解各项标准是设计智能交通系统的前提。

（二）智能交通技术的授课方式

智能交通技术课程的授课方式包括：理论教学和实践教学。理论教学的授课方式为课堂讲述，利用PPT、“APP平台”、微视频进行教学。PPT教学：需覆盖教材基础知识，利用图片、微视频、生活实例、历史实例和企业案例进行展示。“APP平台”教学：充分利用其签到、投票、话题讨论、随堂测验等功能。实践教学的方式为课程设计和参与交通大赛。课程设计任务书包含以下3个部分的内容：

1.基础知识：绘制教材上已有的子系统的原理图，在原理图下方写出其结构、功能等;

2.思维开拓：设计出未来的智能交通系统，绘制系统原理图，并撰写说明书;

3.课程总结：表述智能交通技术的发展现状，并对其提出建议。

（三）智能交通技术的考核方式

考核方式由平时成绩、期末考试成绩和实践成绩构成，如表1所示。

表1 智能交通技术的考核方式

[成绩构成 完成项目 评判指标 平时成绩A（30%） 签到情况A1（60%） 到课率A11（100%） 签到次数 投票和主题讨论A2（30%） 参与度A21（100%） “APP平台”积分 随堂测验A3（10%） 正确率A31（100%） 期末考试成绩B（35%） 客观题B1（80%） 正确率B11（100%） 考試分数 主观题B2（20%） 实践成绩C（35%） 课程设计C1（80%） 内容完整度C11（50%） 优 良 中 差 绘图清晰度C12（10%） 优 良 中 差 说明书编写的逻辑性C13（10%） 优 良 中 差 设计的智能交通系统的创新性C14（20%） 优 良 中 差 对智能交通技术发展的建议的借鉴意义C15（10%） 优 良 中 差 交通大赛C2（20%） 获奖C21（70%） 获奖 未获奖 参与C22（30%） 参与 未参与 ]

按照表1对各项指标进行量化，总成绩S如式（1）：

式中：A、B、C、[A1]、[A2]、[A3]、[B1]、[B2]、[C1]、[C2]为表1中的参数，满分为100分。

三、智能交通技术的课程改革

现阶段，交通运输专业的智能交通技术课程主要基于交通运输规划与管理、系统工程、管理运筹学、交通工程学的知识体系，专业课程在交通运输规划与管理方面设置较全面。但随着“工业4.0”时代的到来，交通运输专业现有的知识体系已不能满足ITS行业需求。

在实践教学中，交通运输专业大部分学生对信息与通信技术、电子技术和人工智能技术了解较少，偏重于学习已有设备的使用方法。智能交通系统的设计和实现需要信息技术的支撑，建议对智能交通技术课程及其相关知识体系进行以下改革，如图2所示。

1.信息与通信技术基础知识：信息技术是以信息论为基础，包括信息的感测技术、传感技术和显示技术;通信技术用于传递信息。ITS的信息形式包括：语言信息、视频信息、图片信息、文字信息和数据信息等。信息与通信技术应用于ITS系统的各个方面。建议增加多媒体通信理论选修课程，或将其融入相关专业课程。

2.电子技术基础知识：电子技术是将设计的系统硬件化。ITS系统的开发和设计需具备智能电子产品设计的基础知识。建议增加传感器应用技术选修课程，或将其融入相关专业课程。

3.人工智能技术基础知识：人工智能（Artificial Intelligence，AI）研究的内容主要有机器人、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取等。ITS系统的开发和设计需利用AI中的计算机视觉和图像处理、自然语言理解、数据挖掘等方法。建议增加机器学习选修课程，或将其融入相关公共课程。

四、结论

笔者针对行业需求、大赛需求和交通运输专业毕业生的就业特点，设计出智能交通技术的课程结构、授课方式和考核方式：课程内容包括城市交通、高速公路、轨道交通等方面的智能交通系统基础知识;充分利用PPT、“APP平台”、微视频进行教学;采取多元化指标进行考核，对考核指标进行量化。针对交通运输专业现有的知识体系不能满足“工业4.0”要求的问题，建议将信息与通信技术、电子技术和人工智能技术的基础知识融入专业知识体系。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 李颖，张绍阳.“互联网+交通”环境下的智能交通课程教学方法研究[J].教育教学论坛，2018（39）：187-188.

[2] 蔡英凤. “智能交通系统”课程教学改革的思考[J]. 科教文汇， 2015（17）：58-59.

[3] 曲大义， 陈秀峰， 魏金丽. 智能交通技术及其应用[M]. 北京：机械工业出版社， 2017.

[4] 前言[A]. 中国城市科学研究会数字城市专业委员会轨道交通学组.智慧城市与轨道交通2018：第五屆全国智慧城市与轨道交通科技创新学术年会论文集[C].中国城市科学研究会数字城市专业委员会轨道交通学组：中城科数（北京）智慧城市规划设计研究中心，2018：1.

[责任编辑：钟 岚]