面向智慧交通新技能培养的智能运输系统课程教学改革

周 锐，朱家松，冼 弟，黄嘉琪，黄正艺

（深圳大学土木与交通工程学院，广东 深圳 518060）

引言

《交通强国建设纲要》强调要加快推动互联网、大数据、人工智能、超级计算、区块链等新技术与交通行业深度融合。同时，《国家综合立体交通网规划纲要》指出要构建安全、高效、便捷、经济、绿色的现代化综合交通体系，加快推进综合交通体系的智慧发展和人文建设。目前，我国交通运输行业正从智能化向数字化转型、向智慧化迈进，然而智慧交通行业的理论创新、技术研发和工程管理的高科技人才比较稀缺，存在巨大的社会需求。因此，为满足国家战略和行业发展的需求，交通运输类专业学生需要具备智慧交通系统的相关理论知识、技术能力和实践应用经验。

“智能运输系统”是交通工程专业学生走进智慧交通领域的入门课程，它代表了目前交通运输的发展方向。由于我国的智能交通研究起步比发达国家要晚，各方面的理论、技术与应用尚未形成体系，国内已有《智能运输系统》教材往往无法反映国内外的最新进展，特别是涉及大数据分析、信息与通信技术、电子技术和人工智能技术等最前沿的科学技术。同时，该课程抽象理论多、实用案例偏少，传统的教学手段让学生难以深入理解高科技技术的概念原理，和有效认知日益复杂的智能运输先进技术的场景应用，不能发挥学生的个性、潜力和才能；而且该课程课时有限，没有设置实践内容，尚未形成体系，不利于学生实践能力的培养。在考核方式上往往过于单一，很多学生没有深入理解智能交通系统的重要理论与关键技术，无法有效激发学生的创新思维，无法实现新一代信息技术在交通运输系统的应用。

基于该课程教学中的以上问题，结合课程思政建设指导纲要，本文提出面向智慧交通新技能培养的智能运输系统课程教学改革和思政探索，围绕教学目标、教学内容、教学方法和考核方式四个方面，设计更科学合理的课程教学方案，提高学生的智慧交通新技能和创新实践能力，实现全员、全程、全方位育人，从而为我国不断地输送交通运输领域的高科技、综合素质人才。

1 课程性质和特点

“智能运输系统”课程作为交通工程专业的核心课程之一，课程内容主要涉及智能运输系统的概念原理、基础理论、体系框架、关键技术以及系统的功能服务等，因此，该课程是一门多学科交叉、前沿动态教育课程，主要有以下四个特点：①概念多：该课程涉及电子技术、计算机技术、通信与信息技术、传感技术、智能控制技术等多学科的知识，由于交通工程专业学生较少涉及其他学科的公共课，难以深入理解与掌握这些交叉学科的重要概念。②理论多：该课程涉及的理论众多，例如动态交通分配理论、交通网络实时动态交通信息预测理论、智能协同理论、智能控制理论等。而且这些基础理论深奥复杂，对于本科生的理论水平要求较高。③内容量大：该课程包括国内外智能运输系统体系框架、不同重要技术以及不多个子系统的结构、特征、功能与服务等。④实践内容少：由于36 个课时的限制，该课程的实验部分仅限于交通调查、交通监控、交通数据分析、电子收费等常规性实践。这些实践内容设计性不强，难以提高学生的智慧交通新技能和创新实践能力。

2 课程教学改革

本课程主要在教学目标、教学内容、教学方法和考核方式四方面进行改革。

2.1 教学目标的调整

智能运输系统课程目标必须与交通运输专业高科技人才培养目标相对接，本课程结合国际工程教育专业认证的理念，将以学生为中心的理念贯穿教学设计全过程，以成果导向教育（OBE）的教学设计，形成面向工程认证的特色课程培养体系。根据我国“交通强国”国家战略和“现代化综合交通体系”的建设需求，结合智能运输系统课程的性质特点，“智能运输系统”的课程目标调整为：使学生能够充分认知智慧交通运输系统的重要概念和体系框架，掌握系统中关键技术的主要特征与应用场景，理解各子系统的原理、结构、功能和服务，具备智慧交通重要技能应用的能力，并能够分辨出国内外的标准化和综合分析评价。具有较好的基础理论、宽广的专业知识和良好的实践、创新能力；能够胜任智慧交通相关领域的设计、管理、科学研究等方面的工作；具备较高的人文素养、科学素养、职业素养，以及有使命感和责任感的高素质专业精英人才。

2.2 教学内容的重构

智能运输系统课程内容需要不断更新，坚持与时俱进，将“云大物移智区”新一代信息技术和思政元素融入该课程结构的知识点中，充分挖掘与知识点相关的思政元素，重构课程内容的概念原理、关键技术和系统应用，强调新一代信息技术在智能运输系统中的地位和作用。课程新结构主要分为4 大部分：基本概念、六大关键技术、九大系统应用、标准化与评价，具体如表1（p27）所示。

表1 智能运输系统课程内容重构

在教学过程中，教师通过典型案例分析和主题讨论等，解读智慧交通新技术在不同地区的城市交通运输规划设计、公路交通和城市公交信息化、城市道路交通监管和服务等方面的广泛应用。例如，“杭州市：智能交通系统示范城市”案例、“上海市：智慧交通成就智慧出行”案例、“深圳市：互联网+智慧交通的应用现状及创新实践”案例等。

2.3 教学手段的转变

教师要牢固树立“以学生为中心”的教学理念，通过线上线下教学相结合，构建课前资源建设、课中知识点解析、课后答疑与反馈的教学全过程，利用案例式、讨论式和探究式教学方法解读新一代信息技术在智慧道路、智慧高铁、智慧地铁、智慧机场、智慧港口等交通运输各领域的广泛应用。教学手段既有理论教学，又有实践教学。

理论教学包括案例式、讨论式、探究式等多模式授课方式：课前：建设线上课程学习，制作课程PPT、微视频、作业库、微信公众号等教学资源准备，课前在APP 平台（如“雨课堂”）或微信群发布预习作业，培养学生正确的时间管理能力；课堂：定时发布每节课的课件，每个重要知识点设置讨论问题，让学生成为课堂的主人；针对难点和热点课程内容，采取典型案例式课堂等形式进行详细剖析和解读，激发学生的主观能动性；课后：向学生提问考查他们的学习效果，为学生答疑解惑；再通过学生反馈评价不断完善课程总结，培养学生主动思考、总结的能力。

实践教学包括一个课程设计任务书和交通相关的大赛。任务书包含以下内容：①基础概念：2－3 个学生一小组，针对智慧交通系统中不同领域的应用，每个小组分析一种智慧交通的关键技术或系统的优缺点，指出其存在的问题和改进思路；②思维开拓：每组设计出一种新的或改进的智慧交通技术，绘制该技术的原理图、结构图和功能应用等，并撰写详细的说明书；③任务书汇报：描述该技术在实际中的应用前景，并提出可行性分析。作为讨论式课堂的一种形式，学生通过PPT或实物等形式在课堂上进行汇报，老师根据汇报内容进行交流讨论。通过课程设计训练，培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，是锻炼创新能力的重要环节。交通大赛不局限某一种交通类比赛，可以是校级、省市级甚至国家和国际跟交通相关的各类竞赛，例如全国大学生交通科技大赛、全国高校智能交通创新与创业大赛、中国大学交通运输创客大赛、“交通·未来”大学生创意作品大赛、智能交通世界大会创新大赛等。旨在培养大学生的科学精神和科学素养、动手实践能力及团队协作精神，促进大学生学术活动开展，加强大学生科技文化交流。

2.4 考核方式的改进

以成果导向（OBE）理念为指导，本课程的考核方式不再是单一的“形成性评价”或“终结性评价”，采取多阶段、多任务考核方式的评价方法，不仅要增强理论学习，更要注重培养学生的创新实践能力，这种过程式考核方式让考核结果更加客观公正。课程总成绩由平时成绩、实践成绩和期末考试成绩三部分组成，多维化的考核方式如表2（p28）所示。

表2 考核方式多维化

平时成绩：占比总成绩的30%，主要包括签到情况、主题讨论和随堂测验，其中主题讨论占比60%，主题讨论主要针对智能运输系统涉及的“云大物移智区”技术中的热点和难点问题进行剖析和讨论，例如ETC 系统的优缺点、自动驾驶技术的瓶颈问题，如何提高车辆定位精度等，培养学生的思考与创新能力。

期末考试成绩：占比总成绩的20%，主要包括一个案例分析题和一份调研报告，主要针对智慧道路、智慧高铁、智慧地铁、智慧机场和智慧港口等的国内外现状与发展趋势，进行典型案例分析和文献调研，培养学生的文献查阅和分析总结能力。

实践成绩：占比总成绩的50%，包括开放式课程设计和交通大赛，注重培养学生实践和科研能力。其中课程占比80%，以2－3 人学生为小组共同完成课程设计，既可以促进他们的团队协作能力，又可以为他们创造一个思维交流的机会。最后，在课堂上以实物或PPT 的形式展示其研究成果，指导老师根据每个小组提交任务书的创新性、新颖性、实用性、答辩效果等方面进行点评并给出相应的分数。通过以赛促学，未参加任何大学生比赛的将在C2中不得分。

3 结论

“智能运输系统”课程具有多学科交叉、前沿科技、实践性强等特点，通过分析课程性质，从教学目标、手段、内容和考核方式等开展教学改革。提出以培养学生智慧交通新技能为目标，基于成果导向教育的理念，通过案例式、讨论式和探究性等多种教学手段，将传统课堂转变为以学生为主体的课堂，强调新知识新技术的关联性、课程思政教育的渗透性，通过考核方式的多维化，注重培养学生的新技能，提高学生的创新实践能力，这些教学改革措施有助于学生解决智慧交通领域中的复杂问题。