水上交通大数据课程建设创新路径

余红楚，刘敬贤，马杰，刘文

（武汉理工大学：1.航运学院，湖北武汉 430063；2.三亚科教创新园，海南三亚 572025；3.内河航运技术湖北省重点实验室，湖北武汉 430063）

党的十八大以来，发展数字经济是党中央高度重视的重要方针。大数据是新型基础设施建设的重要支撑。水上交通大数据是高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合水上运输系统建设的重要支撑，将为打通航运经济发展的信息“大动脉”奠定坚实基础。教育部2021年公告全国142所高校成功申报大数据管理与应用专业。水上交通大数据相比于医疗、消费等大数据，具有明显的空间数据特性，涵盖了“环-人-船-货-科技-管理”六维立体要素信息。因此，高校需要开展有针对性的水上交通大数据课程建设，实现智能挖掘与知识创新力提升。

笔者以“水上交通大数据课程”“水上交通大数据教学”为主题，没有在知网中检索到相关文献，以“交通”+“大数据”为篇名+“教学”为主题搜索到22篇，其中公路与水路运输领域有12篇，主要面向公路交通开展，包括人才培养[1-3]、课程建设[4-5]、教学改革[6-10]、教学平台设计[11-12]等。由此可见，目前缺乏专门针对水上交通大数据且内容覆盖课程思政、教学创新、人才培养跟踪、教学梯队建设等的系统综合性研究，难以支撑国家一流本科海事管理专业建设。

本研究主要贡献和意义包括：

1.强化课程思政：以国家大数据战略实施为导向，以海洋强国、交通强国人才培养为目标，以国家一流本科专业“海事管理”试点建设为抓手，深度挖掘和提炼海事管理专业核心课程思政元素，应用于水上交通大数据课程教学实践，强化课程思政在水上交通大数据课程建设中的重要地位。

2.完善课程体系：以海洋强国、交通强国、航运强国、21世纪“海上丝绸之路”战略为导向，以国家一流本科专业“海事管理”试点建设为抓手，完善智能航海、海事管理人才培养课程体系。

3.优化知识结构：提高学生正确认识智能航运与智慧海事中存在的问题的能力，以问题驱动为引领方针，以多源异构海量大数据为资源基础，以大数据科学、统计学、运筹学、水上运输工程、计算机科学为理论依据，以模型设计—编写代码—模型调整—结果分析—可视化展示为方法技术手段，提升学生发现问题、分析问题、提出解决方案、实战解决问题的能力，优化海事与航海人才的知识结构，提升其思维能力、创新能力、和实践能力。

4.构建评价体系：构建以数据挖掘实战、创新能力培养、水上运输业务实践为导向的水上交通大数据课程教学方法和效果评价体系，为海事管理专业核心课程和其他课程建设提供指导。

5.优化教学资源：构建以线上线下实践教学、翻转课堂为基础的水上交通大数据课程教学资源优化方案，包括从传播教学模式到线上-线下教学模式的改革，以任务驱动、问题驱动为先机，实现翻转课堂-实践教学，优化课堂教学资源和网络平台教学资源。

6.提高育人能力：结合海事管理专业核心课程水上交通大数据建设目标，从教学内容创新、教学方法创新、创新教学梯队建设、教学团队——“智慧+海事”人才培养保障等方面出发，提高水上交通大数据教学团队综合育人能力。

一、水上交通大数据课程建设现状

目前，相关高校设有海事大数据基础及应用、水上交通大数据基础、水上交通大数据应用和交通信息融合及处理等课程。但课程建设还存在如下问题。

（一）教学内容创新性有待提升

海事大数据基础及应用主要是以主讲Python程序设计和聚类分析为主。教学内容无法适应水上交通大数据智能分析与赋能的新时代需求，缺乏人工智能、深度学习等相关内容，同时与水路运输行业相关需求结合不够紧密。此外，教学内容无法满足海事管理专业一流本科课程建设的要求，尚未实现知识、能力、素质的有机融合，课程思政元素融入课程教学于无形的目标尚未达成。

（二）教学方法单一，教学效果不佳

目前，水上交通大数据课程教学基本上是以教师为主的讲授型教学，教学形式主要以“PPT+代码讲解为主+上机实践为辅”开展，普遍是32（理论）+4（实验），重在介绍Python程序的基本知识。学生很难掌握Python程序设计的技能。教师急需从智慧海事和智能航运的角度，凝练相关需解决的问题，提升学生发现问题、分析问题、解决问题的高阶思维能力，打破习惯性思维，对接《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》[13]中提出的“提升高阶性的基本原则”。

（三）时间空间受限，教学目标难以达成

学生普遍只学习过基础C 语言程序设计，MATLAB、R、Python、C#等编程基础薄弱。海事大数据基础及应用课程存在涉及教学内容较多、学时安排紧凑、实践上机学时偏少等特点，要求任课教师在较短时间内同时完成基础编程与海事数据分析的教学任务。另外，大数据实验室存在机位少、设备老旧、数据访问受限等问题，学生需分批进行上机实践。海事管理学生利用大数据实验室的时间严重不足，难以完成课程教学目标。

总之，水上交通大数据课程建设存在教学内容创新性有待提升、教学方法单一，教学效果不佳、时间空间受限，教学目标难以达成等问题。国家一流本科专业建设背景下的水上交通大数据课程建设创新路径亟须探索。

二、国家一流本科专业建设背景下水上交通大数据课程建设创新路径

（一）以课程思政元素挖掘和课堂教学实践为手段，实现课程思政创新与引领

1.正确把握思政方向

教师需以《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》[13]的指导总则为依据，围绕习近平新时代中国特色社会主义思想、社会主义核心价值观、科学发展观、法治教育、职业理想与职业道德、优秀传统文化等核心内容，将思政立场观点、科学精神、工匠精神等与课程教学任务有机结合起来，从而正确把握思政方向，进而挖掘思政元素。

2.挖掘素质-价值贡献的思政元素

教师应以树立学生正确的思想道德观，提高思想品质与人文素养等综合素质，提升水上交通大数据与海事管理业务素质，培养勤奋刻苦、锲而不舍、同舟共济和勇于挑战的精神等为目标，挖掘思政元素。

3.挖掘知识-能力贡献的思政元素

教师要以深厚的大数据基础理论、扎实的专业知识为基础，提升学生正确认识问题、分析问题、实战解决问题的能力，以及创新创造和团队协作能力；结合智慧海事发展前沿技术，以激发学生提升自我、共建团队、服务社会、科技报国、为国效力的家国情怀和使命担当为导向，挖掘思政元素。

4.课程思政进课堂

教师需以水上交通大数据相关的课程大纲和教学内容为基础，形成教学内容与课程思政融合方案，落实课程思政进入课程教学，构建适应当前新时代要求的一流水上交通大数据课程，落实立德树人的根本任务。

（二）以课程质量提升为抓手，显著提升海事管理专业人才培养质量

1.课程质量提升的必要性

海事管理课程在“新文科”“新工科”背景下，需以全球新科技革命、新经济发展、新信息新时代为引领，以继承与创新、交叉与融合、深入挖掘与提升、协同与共享为主要途径，促进多学科交叉与深度融合，发挥对中国航运经济发展和水上运输产业转型升级的重要支撑作用，服务于适应水上运输产业需求、水上运输技术发展、融合资源开放新生态、引领国际前沿等方面的创新型、应用型、复合型人才培养。

2.以目标为导向的课程质量提升方法

党的十九大报告提出，坚持陆海统筹，加快建设海洋强国。建设海洋强国事关国家安全和长远发展。智能航运和智慧海事是海洋强国、交通强国不可或缺的一部分。水上交通大数据课程建设必须立足于智能航运与智慧海事的发展需求，优化新时代海事管理人才培养目标，重构水上交通大数据课程群的体系结构与教学内容，增加水上数字孪生、航运大数据深度学习、知识图谱引擎驱动的挖掘分析等课程内容，提高学生的高级思维能力，包括突破习惯性认知模式与解决复杂问题的能力。

3.课程质量提升与人才培养相辅相成

教师可以依托座谈会、访谈、问卷调查、企业走访、校友会以及互联网平台等载体，调查毕业生的就业情况；通过与航运业界相关单位，如长江航运中心、南海航海保障中心、招商局集团、海图中心等对接，跟踪相关毕业生职业生涯发展情况；通过与跨行业单位，如阿里、百度、腾讯、中建、银行等对接，跟踪相关毕业生职业发展情况。然后，教师可基于收集到的毕业生就业发展情况，形成水上交通大数据课程对毕业生就业质量影响的评价报告，论证水上交通大数据课程对新时代海事管理人才培养不可或缺的作用。水上交通大课程质量提升对爱国爱党、求真务实、爱岗敬业、品学兼优、适应力强、创新创业能力优秀的“工-信-管-文”复合型卓越工程技术及海事管理人才培养目标的达成具有强大支撑作用。

（三）以线上线下实践教学、翻转课堂为基础，设计课程教学资源优化方案

1.线上-线下教学模式改革

教师要依托现有课程网络教学平台，推动优质教学资源互联互通及共享。教师应在网络教学平台设置课程思政、课程答疑、课程小组讨论、随堂测试、课前预习、课后评估、师生互动等模块，通过师生讨论与互动，深化对课程思政和教学内容的理解。在课堂上，教师要结合专业知识点，综合利用PPT、板书、现场编写代码、现场调试运行等手段开展教学。学生小组以解决实际问题为出发点，沿着数据收集、方法设计、代码编写、结果展示的路线完成课程大作业，并撰写课程实践论文，再通过小组间互评、学生答疑、老师点评等多种方式，加深对课程内容的理解与掌握。

2.翻转课堂-实践教学改革

教师要面向未来发展需求，注重融合新兴前沿理论与技术，在小班教学的基础上，充分利用智能航运、智慧海事监管等实验平台，以及智能航运与海事安全国际科技合作基地、智能航海梦工厂、数字天象馆、交通大数据实验室等实践教学基地，结合雨课堂、超星、蓝墨云、理工智课等网络教学平台，以任务驱动、问题驱动为先机，推进网络云-实验实践相融合、在线学习-在线做题-线下答疑相融合、国际前沿-国内进展-学校资源相融合，建立符合智慧海事、智能航运未来发展的多元协同水上交通大数据教学新机制。

3.教学资源优化

目前，水上交通大数据缺乏专业教材。根据新编教学大纲、课程思政、教学内容等方面要求，课程团队编写了与之相匹配的授课教辅材料，以后将进一步出版相关的水上交通大数据教材，还将融入水上交通大数据采集—传输—处理—分析—融合—挖掘—应用最新技术发展，优化课件、教案和讲义，更新网络教学平台资源等。

（四）以实践和创新能力培养为导向，构建课程教学方法和效果评价体系

1.教学内容创新

这是指要以能综合运用交通、信息、管理、文法、数理、智能技术等多学科基础理论与技术，进行智慧海事创新与实践为目标导向，确定兼顾行业痛点问题、专业知识、编程技术、数理统计方法等的教学内容，提升航海海事管理人才挖掘数据背后隐含的问题、更加精细化地解决实际问题的能力。

2.教学方法创新

教师应对接国家战略和“思想政治坚定、适应能力强、实干精神强、创新意识强”人才培养定位，探索基于“产学研用”的“横向可拓展，纵向可提升”的多维度、立体化的信息化教学模式，研究基于“安全、智慧、高效、绿色、人文”海事主题，以跨学科的视域凝练水上交通大数据课程的教学方法，构建适应交通强国、海洋强国、航运强国新发展格局的课程教学更新机制，支撑服务型、创业型、科研型、国际型等多类型高层次人才培养。

3.课程教学效果评价

教师需要基于层次分析法、模糊综合评价、机器学习等算法，构建水上交通大数据课程建设效果评价体系。首先，根据课程在知识、能力、素质、价值贡献等四方面的培养目标，建立综合评价的因子集和评价集；其次，基于模糊评价和机器学习算法，分析各因素对评价集的隶属度，构建准确的因子-隶属度-评价集矩阵；再次，采用多主体参与的评价模式，通过教学团队自评、督导评课、同行评价及学生问卷调查，针对小组讨论成果及学生线上活跃度等，使用层次分析法和专家知识，得到各个评价指标的排序权重；最后，建立水上交通大数据课程教学综合评价模型。

（五）以资深教授—中坚教师—企业特聘教师为梯队，建设课程教学创新团队

1.创新教学梯队建设研究

高校应以海事管理一流本科专业建设发展和卓越海事人才培养目标为引领，建立以资深教授—中坚教师—企业特聘教师为梯队的课程团队。教师团队既要有国际学术视野和胜任力，能够参与国际海事等涉外活动，对接国际海事规范条例和质量标准的改革更新，能访问相关先进海事管理卓越人才培养单位并开展进修学习，又要能够深入企事业单位调研，准确把握企业最新技术和人才需求，进而开展实践教学，最终形成融合科学研究、企业实践、国际接轨的课程创新教学梯队。

2.创新教学团队结构改善调整方案

高校可利用课程群与相关教研室，建立青年教师助课—试讲—主讲的完善的主讲资格考核机制，既要能够继承教学名师工作坊、传帮带的优良传统，又要具备造血创新功能，实现课程教学、思政引领、能力培养、实践实习等环环相扣的质量监督和反馈完善机制。教学团队需保持结构合理、素质精良，且将管理、交通、信息、环境、计算机等多学科融合，具备“人无我有，人有我优”的竞争优势。教学团队的每个成员都要有各自优势，且能形成优势互补的水上交通大数据课程教学质量保障体系。

3.“智慧+海事”人才培养保障机制

高校应在新思想引领“智慧+海事”育人育才新标准、信息化战略引擎驱动新发展、信息化贯穿招培及育人主体、信息化链接育人全过程要素、以新理念新行动重塑新文化的“530”计划引领下，形成基于水上交通大数据课程的学校企业融合、专业创新融合、科学教育融合、国际国内融合新方案。具体来说，就是要立足公共管理学科基础，依托交通运输工程，强化水上交通大数据课程建设，构建“小班制”“科研反哺制”“奖励激励机制”，落实水上交通大数据课程教学常态制度，形成教学创新进课堂、进教学平台、进教材、进头脑“四进”保障制度。

三、结束语

针对水上交通大数据课程的建设现状，本文结合国家一流本科专业建设背景，从课程思政、课程质量提升、教学资源优化、教学方法改革、课程教学创新团队建设等五个方面提出了水上交通大数据课程建设模式创新与实践新思路——以课程思政元素挖掘和课堂教学实践为手段，实现课程思政创新与引领；以课程质量提升为抓手，显著提升海事管理专业人才培养质量；以线上线下实践教学、翻转课堂为基础，设计课程教学资源优化方案；以实践和创新能力培养为导向，构建课程教学方法和效果评价体系；以资深教授—中坚教师—企业特聘教师为梯队，建设课程教学创新团队，从而实现价值引领、知识传授、能力培养、实践创新相统一的“工-信-管-文”复合型卓越工程技术及海事管理人才培养目标。