数智赋能的交通类专业科创人才培养研究

摘 要：人才作为国家科技创新发展的第一资源，将为现代化强国的建设提供强有力保障，创新实践能力作为现代高层次专业人才的必备素质，也正广泛成为高等教育人才培养的主要目标。河海大学交通工程专业借助CDIO模式下“双主互动”的课程教学方法，开展“全程覆盖、薪火相传”的交通竞赛实训，构建创新实践能力导向的人才培养体系，切实提高本科学生的创新实践能力，从而更好践行国家“教育强国”战略，并为“交通强国”发展培养更多高素质的创新实践型专业人才。

关键词：智慧教育；人才培养；交通工程；创新实践；竞赛实训

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）34-0068-04

Abstract： As the primary resource of science and technology innovation and development， professional talents will strongly support modernization China's strength developing. As one of the essential qualities of modern high-level professional talents， the innovation and practice ability is becoming the major teaching target for higher education. Based on "Double Subjects Interaction" teaching method driven by the CDIO mode， "Full Coverage and Prosperous Propagation" based on traffic practical competition mode is conducted， and the professional talent cultivation system of traffic engineering is established by Hohai University for improving undergraduates' innovation and practice ability. Simultaneously， this professional talent cultivation mode of Hohai University can better promote China's education strength developing， and cultivate more high-qualified innovative and practical professionals talents for building China's strength in transportation.

Keywords： intelligent education; talent cultivation; traffic engineering; innovation and practice; practical competition

党的二十大报告首次将“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”作为一个单独部分，充分体现了教育的基础性、战略性地位和作用，以及人才培养的重要性。智慧教育背景下，大学生的创新能力培养成为了至关重要的一环，加强新工科学生的创新实践能力，对于把握科技变革，具有不可估量的价值[1]。参与高校的各类竞赛，这种教育模式能有效提高大学生的创新能力，强化大学生创新思维，并积累宝贵的实践经验[2]。在教学改革中，深化科教融合的理念，通过举办各类竞赛活动激发教学活力，实现以赛促建的良性循环。全面培养学生的创新能力，随着改革的深入，来提升学生的实践技能和创新思维[3]。

一 创新实践能力导向的人才培养体系

（一） 创新实践导向的人才培养方案

加快信息化时代教育变革，利用现代技术加快推动人才培养模式改革，通过一流本科教育培养人才。培育学生创新素养是创新型人才培养的根本，也是教育内源式发展的探索[4]。在交通工程专业工程认证培养目标的科学指引下，依托河海大学交通专业优势与特色，对交通工程专业培养方案进行修订，并在充分考虑专家与用人单位反馈意见的基础上，有机融入新工科、课程思政、国际化等教育理念。

在培养目标方面，按照国际工程教育《华盛顿协议》对工程类专业本科生的12条毕业要求，结合交通工程专业特征与河海大学优势，进一步细化并有针对性地完善培养目标，凸显创新实践为导向的人才培养特质。在本科创新型人才培育过程中，由于复杂的工程问题是难以仅靠某一方面的知识解决的，特别是在未来人工智能发展的推动下，越来越需要多种学科知识的整合运用，并进一步重构课程体系[5]。因此，将在专业认证理论课程体系框架内，精选并优化交通工程专业课程设置，在保证主干专业课程之外，有机融入一定数量的、能够较好反映时代发展与专业前沿的课程。借助交通专业基础类课程，打通人文社科通识类、数学与自然科学类、工程实践设计类课程彼此之间关联脉络。

（二） 教学-竞赛协同的人才培养体系

随着国家“一带一路”倡议和长江经济带等国家战略的不断深化，交通工程专业人才培养迫切需要聚焦国家重大战略需求，按照创新发展的趋势和规律建立现代的教育体系，借助创新实践重构学生知识体系、专业体系、课程体系。通过专业认证课程体系支撑交通工程创新实践培养目标，借助“教学-竞赛”协同的模式，构建创新实践人才培养体系，提升学生对课程相关知识的掌握。以课程教学为基础，利用竞赛实训反哺课程教学。在课程教学方面，通过准备多元融合的授课教学材料、实施形式丰富的课堂内外教学活动、全方位多视角的评估课程教学效果，从而实现课程教学的师生互动。在竞赛实训方面，通过“三位一体”的赛前准备、“三重实操”的赛事参与、“内外双驱”的赛后传承，实现学生竞赛的薪火相传。

二 CDIO模式下“双主互动”的课程教学方法

借助CDIO国际工程教育模式，开展以教师为主导、学生为主体的“双主互动”型教学模式。在教学过程中，师生双方将通过全方位的交往相互作用，在平等的双向交流与对话中全流程培养学生的综合分析能力[6]。构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和操作（Operate）作为CDIO工程教育模式的四项基本要素，覆盖课程教学一体化过程为载体，促使学生开展主动、实践、系统集成方式的学习。在教师、学生、社会各方通力协作的基础上，构建教师授课材料准备、课堂内外教学实施、课程动态教学评估的一体化课程教学体系，以此为主体，CDIO模式教师授课与学生学习协同作用下，全面培养学生的专业理论、个人综合、团队协作和工程系统集成等能力一体化，引导学生主动开展创新性实践活动。

（一） 多元融合的授课教学材料准备

教学准备阶段是整个教学过程的先导，是正式教学实施前的准备过程，此阶段须明确授课内容。从教材与课件两方面开展CDIO的教学准备，将会在专业授课内容的确定过程中，充分体现CDIO的特征。

教材上，通过结合专业课程经典教材，补充完善体现国内外相关科技发展特征、工程应用实践特色的课程学习参考资料集。以国家级一流本科课程道路交通安全为例，以江苏省重点教材《道路交通安全》（高等教育出版社，2020年）作为课程教材，结合《交通安全》（人民交通出版社，2018年）、《道路交通安全技术与实践案例》（人民交通出版社，2017）、《Introduction to Traffic Engineering（the second edition）[交通工程总论（第2版）]》（人民交通出版社，2019），协同培养学生实例应用、仿真建模等方面技能，进一步扩展学生国际化视野，从而体现出CDIO教育理念在教学准备阶段的开放性特征。

课件上，智慧教育时代背景下的知识体系由传统静态层级结构转变为动态网络生态，新知识观以动态思维看待知识要素的发展变化[7]。因此，基于智慧课堂构建合作学习模式，在课程教学过程中，将“大数据”“互联网+”“人工智能”等科技发展前沿技术融入课程教学，符合信息化教育发展与培养合作型人才的需求[8]。将思政元素融入交通专业授课当中，形成协同效应，从而进一步凸显“立德树人”的综合教育理念。此外，对于专业授课过程中理论性较强的知识点，在授课过程中辅以工程实例，可从感性认识的角度帮助学生了解并掌握专业理论知识，进而深化学生对专业的认知与理解。

（二） 形式丰富的课堂内外教学实施

在教学授课过程中，借助多样的教学方法，激发学生的主动性，唤醒学生自身求知与探索潜能，让学习变成一个主动探索的过程，从而提高教学效果[9]。因此，在常规课堂教学基础上，还通过翻转课堂、课程在线学习等方式提升学习质量，并通过课外虚拟仿真实验、“导师制”等手段强化课外学习效果。

1 课堂教学

将借助翻转课堂、在线课程等形式，进一步强化学生参与程度。在对专业课程教学方式改革方面，河海大学交通工程专业选取了9门专业课程开展试点，结合课程特点、课堂、课程思政、在线课程和案例教学等手段，针对课程开展了教学改革，以此来进一步提升授课效果。通过对比分析，发现在实施课程教学改革后，在课堂参与程度、课程学习效果、考试成绩等方面，学生的学习效果和主动性均有较大程度提高。

2 课外实践

在课外实践方面，虚拟仿真实验对相关专业课程教学内容进行课后实操，并通过“导师制”“同卓计划”等相关措施进一步强化学生和教师、学生之间的课外学习交流，并为课外实践创造条件。

河海大学研发了“新工科导向的道路建设全过程虚拟仿真实验”平台，按照教育数字化与智慧化发展相关要求，借助虚拟现实、时空同步等数字化技术，为学生开展路基工程、路面工程、交通设计、交通管理与控制等课程相关的课外实验提供了虚拟仿真教学环境，可帮助学生开展地基处理、路面工程、道路交通设施设计等在内的14项虚拟实验。帮助学生利用虚拟仿真手段开展道路建设施工全过程实验，实现“交通建设+互联网+虚拟仿真”一体化、信息化教学过程，培养学生在道路建设全过程中设计、分析和解决问题的能力，通过实验来培养其创新设计和解决复杂工程问题的综合能力。

导师制作为牛津大学核心教学制度，完善本科生导师制度有利于提高学生的学术素养和职业发展，是本科生获得高等教育的最好方式[10]。在充分借鉴牛津大学“导师制”培养方法的基础上，针对专业所有大三有培育意愿的学生，提前加入专业教师研究团队，参与教师相关课题研究。待一年“导师制”培养结束后对培养效果进行考核，学生需提交导师制培养学习报告，并附上一年内的相关成果，若考核合格，可在达到保研/考研条件的前提下优先跟随导师进行硕士阶段学习。“导师制”可在学生与专业教师之间架起一座直接交流的桥梁，从而有助于师生之间提前开展教学科研交流，强化学生创新实践能力培养。

此外，借助“同卓计划”，在学生之间构建“一对一”学习帮扶小组，帮助成绩暂时不理想的学生提高学习成绩。同时，还定期邀请高年级学生，借助“土木与交通微讲堂”平台，以学生的视角为低年级学生介绍课程学习、竞赛、考研和工作等方面经验，利用更易于学生接受的方式，分享相关经验。

（三） 全方位多视角的课程教学评估

教学评估阶段是对整个教学过程的全面总结，反映学生对教学知识的掌握程度，将分别从教师、学生、专家与雇主等多个视角，全方位地进行教学评估。

授课教师结合学生的学习表现，采用“期末考试+平时考查”相结合的方式评判学生课程掌握程度，其中，平时考查包括课堂考查（课堂发言、课堂演讲等）和课外实践（课后案例作业、课后虚拟仿真实验、课后视频复习等）。结合专业课特点，分别设置课程考试与考查部分成绩权重：考试成绩占比50%～70%，课堂成绩占比15%～25%，课外成绩占比15%～25%。任课教师将结合学生考试成绩与平时表现，分析课程教学达成度情况，并提交本年度课程教学分析报告、明确后期改进方向与措施。

学生在学习过程中可直接与教师交流请教，也可通过在线课程系统、虚拟仿真平台进行交流，还可通过“品牌专业网”的动态评教系统随时进行教师授课评价。相关建议和意见会及时反馈至任课教师，供任课教师及时完善授课内容并提升授课效果。

此外，每年均将邀请校内外专业教师对专业课程的教学大纲、考试试卷进行检查，并提出改进建议与意见；每隔四年，还将对专业教学大纲和培养方案进行一次集中修订，并邀请包括教指委专家、行业专家、雇主代表等进行论证，评价交通工程专业在课程设置、培养模式、培养方案等方面的效果。通过汇总相关意见，组织教师研讨，并有针对性地完善专业培养方案、教学大纲，从而满足专业培养目标、适应社会发展需要。

三 “全程覆盖、薪火相传”的交通竞赛实训

通过开展学科竞赛，进一步强化学生对专业知识的理解与运用程度，培养学生发现问题、分析问题、钻研问题和解决问题的能力，在参与竞赛过程中形成相关的研究成果，从而提高学生的创新水平与实践能力。河海大学交通工程专业“全程覆盖、薪火相传”的竞赛实训体系将涵盖学生竞赛的赛前准备、赛事参与和赛后传承各阶段，并全面覆盖大一到大四所有专业学生，形成薪火相传的良性循环。

河海大学交通工程专业参与的国内外本科学生交通竞赛包括：全国大学生交通科技大赛（以下简称“国赛”）、江苏大学生交通科技大赛（以下简称“省赛”）、美国大学生土木工程交通竞赛（中太平洋赛区）（以下简称“美赛”）。国赛和省赛均为开放选题，参赛作品内容由参赛队伍自拟，只需满足赛事主题即可，国赛每校可报送3组参赛作品、省赛每校可报送4组参赛作品。美赛由承办高校指定赛题，每所高校仅可选派1支队伍参赛，参赛高校包括UC Berkeley、UC Davis、CSU Fresno共3所美国高校和同济大学、浙江大学、河海大学3所中国高校。

（一） “三位一体”的赛前准备

在正式参加交通相关竞赛前，通过“听讲座”“看比赛”“做创训”来促进交通工程专业大一、大二学生储备竞赛经验，促进低年级学生了解专业知识、提升对专业的认知程度。通过赛前准备，为低年级学生近距离了解交通相关竞赛创造条件，为开展创新实践项目研究提供机会，为后续更好参赛提供保障。

具有参赛经验的高年级交通专业学生借助“土木与交通微讲堂”为大一、大二学生讲授交通竞赛相关经验与教训，让低年级学生直观了解交通竞赛的相关情况。

低年级交通工程专业学生通过参加ASCE-ISG（美国土木工程师国际学生组织）河海大学分会、学生科协等举办的交通竞赛开放日活动及参观河海大学交通土建类竞赛荣誉陈列室，进一步激发学生的参赛热情。同时还组织低年级学生到竞赛现场观摩，提前让学生感受交通竞赛现场氛围。

在正式参加交通竞赛前，大二学生通过参加“大学生创新创业训练计划项目”，强化对专业知识的理解，深化科研探索与团队协作，训练研究报告撰写与现场答辩技能，为正式参赛做准备。

（二） “三重实操”的赛事参与

通过创新训练课程、校内预赛、校外正赛的三重实操，全面覆盖专业学生、有效提高参赛作品质量。在参赛准备过程中，可有效提高学生的专业素养，培养学生的研究、归纳和总结及展示能力，为学生与国内外高校本科学生交流创造条件，并在竞赛中提升创新实践能力。

在大二下学期开设“交通类创新训练课程”，由指导竞赛经验丰富的专业教师主讲。授课教师结合实际案例，系统讲授竞赛准备过程，并结合竞赛要求请学生组队完成相关作品，并进行汇报答辩。任课教师针对作品完成情况、汇报答辩情况现场点评，从而为校内预赛的顺利开展做好准备。

在省赛、国赛、美赛正赛开展之前，均将通过组织校内预赛的方式为正赛选拔队伍。选拔过程将严格按照正赛要求，由学生自行组队并在专业教师指导下进行准备。

参加正赛队伍确定后，集中资源进一步完善参赛作品。由于省赛与国赛存在一定的承接关系，将通过省赛进一步锻炼队伍，省赛和国赛均将以大三学生为主。由于美赛与省赛、国赛有一定的时间重合，将采取“大四+大三”跨年级组队的方式赴美参赛，并通过与UC Berkley、/7q8EOQwAohWtuoLU/CDlxKf6MByVKlBjaRMZwAp9ow=UC Davis等美国交通名校同场竞技，展现中国交通学子的风采，进一步提升国际化水平。

（三） “内外双驱”的赛后传承

竞赛场外，有现场参赛经验的高年级学生，结合自身参赛情况有针对性地辅助指导低年级学生开展创新训练课课堂、校内选拔、正式比赛，并在指导过程中将成功经验、失败教训在赛前分享给低年级参赛学生。竞赛过程中，由于美赛是“大四+大三”跨年级组队，大四的参赛队员在大三时一般都经历过美赛选拔/正式参赛，具有较为丰富的经验，在大四时再次参赛，可将相关经验分享给准备参赛的大三学生。另外，协助带队参赛的高年级学生也可在赛场中为参加正赛的学生提供保障。

通过赛场内外的传承，保障学生参赛经验与教训在学生之间有效传递，实现了学生竞赛的薪火相传。

四 河海大学交通土建类人才培养效果

数智赋能的科创型人才培养模式实施以来，河海大学交通工程专业入选江苏省“十二五”高等学校重点专业类专业、国家级一流本科专业建设点，通过国家工程教育专业认证、入选江苏高校品牌专业建设工程，2024年“软科”中国大学专业排名全国第16。教师教学获得国家级教学成果奖二等奖、江苏省教学成果奖特等奖，连续4次获河海大学教学成果特等奖等奖项。专业教师主持了教育部产学合作协同育人项目2项、江苏省高等教育教改研究课题（重中之重）等国省级教研项目，主持道路交通安全、土木交通类社会实践2门国家级一流本科课程，解锁未来土木与交通、新工科导向的道路建设全过程虚拟仿真实验等5门江苏省一流本科课程及道路交通安全江苏省高校本科课程思政示范课，主编出版《交通工程系统分析》《道路交通安全》《城市公共交通》等多部江苏省重点教材，牵头江苏高校省级优秀基层教学组织、江苏省产教融合重点基地建设点，依托专业获聘江苏省产业教授1人。所指导的本科生获美国大学生土木工程竞赛（中太平洋赛区）交通赛冠军、全国大学生交通科技大赛一等奖6项、“挑战杯”大学生创业竞赛江苏赛区金奖等荣誉。另外，所指导的本科生获江苏省本科优秀毕业论文一等奖2项、二等奖1项。

五 结束语

借助数智赋能的科创型人才培养模式，河海大学交通工程专业已形成了以“双主互动”课程教学为基础、竞赛实训为载体的创新实践人才培养体系，加速了学生探索模式的形成，促使学生由“被动学习”向“自主学习”转变，切实提高学生的创新实践能力，为创新实践型人才培养拓展出一条“河海交通”路径。

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DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.34.016

基金项目：江苏省高等教育教改研究重中之重立项课题“智慧教育时代背景下行业特色高校交通土建类专业教学改革研究”（2023JSJG019）

第一作者简介：李锐（1984-），男，回族，河南洛阳人，博士，教授，副院长，硕士研究生导师。研究方向为智能交通。

*通信作者：李岩（1983-），男，汉族，河北衡水人，博士，教授，博士研究生导师。研究方向为交通控制。