陶寶泉 劉 靜 馬 超 李文新

1.湖北文理學(xué)院純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與測(cè)試湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湖北襄陽(yáng) 441053;2.湖北文理學(xué)院汽車(chē)與交通工程學(xué)院 湖北襄陽(yáng) 441053

計(jì)算機(jī)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能技術(shù)正在深入車(chē)隊(duì)、運(yùn)營(yíng)商、交通部門(mén)和其他機(jī)構(gòu)的管理系統(tǒng)中,共同構(gòu)成了面向公路、航空、鐵路和海上的智能交通系統(tǒng)。該系統(tǒng)連接車(chē)輛、交通信號(hào)燈、收費(fèi)站和其他基礎(chǔ)設(shè)施,以幫助緩解擁堵、預(yù)防事故、減少排放和提高交通效率,促進(jìn)了環(huán)境可持續(xù)性和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)[1-2]。智能交通系統(tǒng)是現(xiàn)代交通的重要支撐,行業(yè)應(yīng)用前景廣闊[3]。

在行業(yè)大背景的引導(dǎo)下,智能交通作為交通設(shè)備與控制工程專(zhuān)業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向。行業(yè)內(nèi)對(duì)具備智能化技術(shù)背景下的交通專(zhuān)業(yè)學(xué)生的需求日益增多。智能交通系統(tǒng)是多學(xué)科多技術(shù)深度融合的集合體,國(guó)內(nèi)外各個(gè)大學(xué)也在積極探索智能交通系統(tǒng)的教學(xué)方法,如何在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行理論與實(shí)踐的雙重培養(yǎng),盡可能地讓學(xué)生收獲需要的知識(shí)及能力[4]。文獻(xiàn)[5]基于協(xié)同學(xué)習(xí)方法,利用課程前瞻性、交叉性的特點(diǎn),提出一套能夠高效學(xué)習(xí)“智能交通系統(tǒng)”原理、框架的課程改革方法,以有效促進(jìn)本科學(xué)生文獻(xiàn)檢索能力、問(wèn)題識(shí)別能力、協(xié)同學(xué)習(xí)能力與應(yīng)用能力水平的提升。文獻(xiàn)[6]應(yīng)用信息化手段創(chuàng)建“智能交通系統(tǒng)”線上教學(xué)資源,結(jié)合智能交通行業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)和案例總結(jié)線下專(zhuān)題教學(xué)內(nèi)容,提出線上自主學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)、線下課堂面授專(zhuān)題教學(xué)的混合式教學(xué)模式,為建設(shè)滿足創(chuàng)新型人才培養(yǎng)需求的通識(shí)教育課程體系提供參考。

這些課程教學(xué)研究與改革為智能交通系統(tǒng)相關(guān)課程建設(shè)提供一定基礎(chǔ),但缺乏系統(tǒng)性的指引,交通設(shè)備與控制工程專(zhuān)業(yè)本科生的智能交通系統(tǒng)相關(guān)課程教學(xué)還有不足之處。

為了建設(shè)好“智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成”課程,湖北文理學(xué)院結(jié)合襄陽(yáng)市產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局,提出了工程認(rèn)證下的交通設(shè)備與控制工程專(zhuān)業(yè)體系建設(shè)方案,為交通設(shè)備與控制工程本科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的“智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成”教學(xué)提供了教學(xué)參考[7]?；诖?本文進(jìn)一步考慮襄陽(yáng)市對(duì)交通與汽車(chē)產(chǎn)業(yè)布局,根據(jù)工程認(rèn)證的核心需求,結(jié)合“智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成”課程自身的特點(diǎn),從明確教學(xué)目標(biāo)、設(shè)置教學(xué)內(nèi)容和確定課程考核等方面入手,圍繞智能交通系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用,研究“智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成”課程教學(xué)改革方法。

一、“智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成”課程目標(biāo)的制定

根據(jù)工程認(rèn)證的三大基本理念,通過(guò)本課程的課堂教學(xué),達(dá)到專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案的目標(biāo)要求,加深學(xué)生了解智能交通系統(tǒng)的基本概念,熟悉智能交通系統(tǒng)的體系架構(gòu),掌握智能交通系統(tǒng)的集成方法及其關(guān)鍵核心技術(shù),再結(jié)合典型系統(tǒng)集成方法的案例教學(xué),從而提高學(xué)生在智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成方面的實(shí)際應(yīng)用的能力。

課程教學(xué)目標(biāo)1:讓學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)、體系框架、基礎(chǔ)理論及其與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的密切關(guān)系。通過(guò)信息檢索、調(diào)查分析和文獻(xiàn)檢索,進(jìn)一步探尋智能交通系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用動(dòng)態(tài)、法律法規(guī)實(shí)施情況,掌握追蹤新技術(shù)的方法和智能交通系統(tǒng)的熱點(diǎn)方向。

課程教學(xué)目標(biāo)2:掌握智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)特點(diǎn)及其相互關(guān)系;了解信息采集和處理技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、智能控制技術(shù)、GPS技術(shù)等核心技術(shù)的工作原理和特點(diǎn),為系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成打下基礎(chǔ)。通過(guò)自主思考、實(shí)驗(yàn)和相關(guān)渠道獲取資料和信息,加深對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的理解。

課程教學(xué)目標(biāo)3:采用實(shí)際工程案例教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合,通過(guò)典型的智能交通系統(tǒng)集成方案的講解,讓學(xué)生深入了解需求分析、系統(tǒng)集成方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)手段,使學(xué)生加深對(duì)實(shí)際工程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的理解。再引導(dǎo)學(xué)生組建團(tuán)隊(duì),結(jié)合團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作,相互學(xué)習(xí)取長(zhǎng)補(bǔ)短,鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力,進(jìn)一步理解交通系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作流程。

二、“智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成”課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

根據(jù)湖北文理學(xué)院交通系現(xiàn)有專(zhuān)任教師資源,結(jié)合學(xué)“智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成”課程目標(biāo)設(shè)置,該課程總學(xué)分按2分設(shè)置,理論教學(xué)計(jì)劃為24學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)為8學(xué)時(shí)。在教學(xué)方法上采用課堂講授方式,通過(guò)課堂討論、學(xué)生自學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等多種形式開(kāi)展,相應(yīng)的課程內(nèi)容安排如下:

第一章 緒論。該章節(jié)按照2學(xué)時(shí)安排,支撐課程目標(biāo)1。主要教學(xué)內(nèi)容包括智能交通系統(tǒng)的基本概念、智能交通系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀、智能交通系統(tǒng)面臨的問(wèn)題、智能交通系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)。教學(xué)要求由教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)方法三個(gè)部分組成。其中,教學(xué)目標(biāo):了解智能交通系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況,了解未來(lái)智能交通系統(tǒng)發(fā)展方向,理解智能交通系統(tǒng)的概念和基本研究?jī)?nèi)容。教學(xué)重點(diǎn):國(guó)內(nèi)外智能交通系統(tǒng)發(fā)展情況。教學(xué)方法:用歸納、總結(jié)、類(lèi)比等方法,介紹智能交通系統(tǒng)的發(fā)展演變和未來(lái)的應(yīng)用方向,并組織學(xué)生進(jìn)行討論。

第二章 智能交通系統(tǒng)的體系框架。該章節(jié)按照2學(xué)時(shí)安排,支撐課程目標(biāo)1。主要教學(xué)內(nèi)容包括美國(guó)、日本、歐盟和我國(guó)的智能交通體系框架。教學(xué)要求由教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)方法三個(gè)部分組成。其中,教學(xué)目標(biāo):了解智能交通系統(tǒng)體系框架的意義、功能、組成部分以及開(kāi)發(fā)方法,掌握各種開(kāi)發(fā)方法的異同點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn):國(guó)內(nèi)外智能交通系統(tǒng)體系框架的優(yōu)缺。教學(xué)方法:問(wèn)題導(dǎo)向、課堂討論。

第三章 基礎(chǔ)理論與技術(shù)。該章節(jié)按照2學(xué)時(shí)安排,支撐課程目標(biāo)1。主要教學(xué)內(nèi)容包括基礎(chǔ)理論和技術(shù)體系兩部分。教學(xué)要求由教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)方法三個(gè)部分組成。其中,教學(xué)目標(biāo):了解智能交通系統(tǒng)的相關(guān)理論基礎(chǔ),了解人機(jī)工程學(xué)、傳感器、人工智能、模式識(shí)別與機(jī)器學(xué)習(xí)、通信、視頻、計(jì)算、GIS、GPS和動(dòng)態(tài)交通分配等技術(shù)的特點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn):了解智能交通系統(tǒng)基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)。教學(xué)方法:問(wèn)題導(dǎo)向、課堂討論。

第四章 交通信息自動(dòng)采集技術(shù)。該章節(jié)按照4學(xué)時(shí)安排,支撐課程目標(biāo)2。主要教學(xué)內(nèi)容包括磁場(chǎng)型交通信息采集技術(shù)、微波/雷達(dá)交通信息采集技術(shù)、壓力式交通信息采集技術(shù)、視頻交通信息采集技術(shù)、GPS浮動(dòng)車(chē)交通信息采集技術(shù)、交通通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)/車(chē)聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下交通信息采集技術(shù)、交通傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用等。教學(xué)要求由教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)方法三個(gè)部分組成。其中,教學(xué)目標(biāo):了解智能交通系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)過(guò)程中從信息的采集、信息的流動(dòng)到信息的應(yīng)用整個(gè)環(huán)節(jié)所應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)原理、技術(shù)特征和技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn):交通自動(dòng)采集相關(guān)技術(shù)的工作原理與技術(shù)特點(diǎn)。教學(xué)方法:通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)向與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的方式,向?qū)W生闡述各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的工作原理和特征。

第五章 交通數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。該章節(jié)按照2學(xué)時(shí)安排,支撐課程目標(biāo)2。主要教學(xué)內(nèi)容包括交通數(shù)據(jù)特征、交通數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、交通數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、交通數(shù)據(jù)倉(cāng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和GIS-T技術(shù)的原理。教學(xué)要求由教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)方法三個(gè)部分組成。其中,教學(xué)目標(biāo):了解交通數(shù)據(jù)特征、交通數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),掌握交通數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法。教學(xué)重點(diǎn):交通數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)主要方法。教學(xué)方法:用歸納、總結(jié)、類(lèi)比等方法,向?qū)W生講解交通數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法。

第六章 智能交通系統(tǒng)規(guī)劃及設(shè)計(jì)。該章節(jié)按照1學(xué)時(shí)安排,支撐課程目標(biāo)2。主要教學(xué)內(nèi)容包括智能交通系統(tǒng)規(guī)劃流程、智能交通系統(tǒng)需求分析與預(yù)測(cè)、智能交通系統(tǒng)功能分析與設(shè)計(jì)、智能交通系統(tǒng)項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)與實(shí)施。教學(xué)要求由教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)方法三個(gè)部分組成。其中,教學(xué)目標(biāo):掌握智能交通系統(tǒng)規(guī)劃及設(shè)計(jì)的目的與流程方法。教學(xué)重點(diǎn):智能交通系統(tǒng)的系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)流程。教學(xué)方法:問(wèn)題導(dǎo)向、課堂討論。

第七章 城市交通綜合信息平臺(tái)。該章節(jié)按照1學(xué)時(shí)安排,支撐課程目標(biāo)2。主要教學(xué)內(nèi)容包括分布式并行計(jì)算技術(shù)、多源信息融合技術(shù)、智能決策支持技術(shù)、云計(jì)算和云服務(wù)技術(shù)。教學(xué)要求由教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)方法三個(gè)部分組成。其中,教學(xué)目標(biāo):掌握城市交通綜合信息平臺(tái)的功能、關(guān)鍵技術(shù)、結(jié)構(gòu)組成。教學(xué)重點(diǎn):城市交通綜合信息平臺(tái)組成結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)。教學(xué)方法:問(wèn)題導(dǎo)向、課堂討論。

第八章 城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成。該章節(jié)按照3學(xué)時(shí)安排,支撐課程目標(biāo)3。主要教學(xué)內(nèi)容包括設(shè)計(jì)原則、依據(jù),系統(tǒng)設(shè)計(jì)、前端子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、后端管理子系統(tǒng)、核心設(shè)備介紹等。教學(xué)要求由教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)方法三個(gè)部分組成。其中,教學(xué)目標(biāo):了解研究道路交通信號(hào)系統(tǒng)架構(gòu)、功能單元、設(shè)計(jì)方法,掌握交通信號(hào)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。教學(xué)重點(diǎn):掌握道路交通信號(hào)系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)組成。教學(xué)方法:結(jié)合實(shí)際的交通信號(hào)控制系統(tǒng)集成方案的分析,使學(xué)生掌握交通信號(hào)控制技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用方向、系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。

第九章 智能收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成。該章節(jié)按照4學(xué)時(shí)安排,支撐課程目標(biāo)3。主要教學(xué)內(nèi)容包括ETC收費(fèi)系統(tǒng)架構(gòu)、ETC收費(fèi)系統(tǒng)工作原理、ETC收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。教學(xué)要求由教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)方法三個(gè)部分組成。其中,教學(xué)目標(biāo):掌握ETC收費(fèi)系統(tǒng)工作原理、設(shè)計(jì)方法;掌握電子收費(fèi)系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、功能及集成設(shè)計(jì)方法。教學(xué)重點(diǎn):ETC收費(fèi)系統(tǒng)工作原理與設(shè)計(jì)方法。教學(xué)方法:通過(guò)講述和分析,學(xué)生可以掌握電子收費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用方向、系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。

第十章 智能車(chē)輛系統(tǒng)。該章節(jié)按照4學(xué)時(shí)安排,支撐課程目標(biāo)3。主要教學(xué)內(nèi)容包括了解研究智能車(chē)輛系統(tǒng)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀,掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)定義;了解先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、工作原理;了解研究智能車(chē)輛關(guān)鍵技術(shù)組成,掌握環(huán)境感知傳感器類(lèi)型、特點(diǎn)。教學(xué)要求由教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)方法三個(gè)部分組成。其中,教學(xué)目標(biāo):掌握智能車(chē)輛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理。教學(xué)重點(diǎn):智能車(chē)輛涉及的關(guān)鍵技術(shù)、TTC與視覺(jué)測(cè)距方法。教學(xué)方法:通過(guò)講述和分析,學(xué)生可以掌握智能車(chē)輛的系統(tǒng)組成與關(guān)鍵技術(shù)原理,核心功能碰撞檢測(cè)與視覺(jué)測(cè)距方法。

三、“智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成”課程的考核方法

根據(jù)工程認(rèn)證要求,考核內(nèi)容與課程目標(biāo)相呼應(yīng),形成閉環(huán),從而達(dá)到持續(xù)改進(jìn)的目的?；诖?本課程通過(guò)考核方式、考核內(nèi)容和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)完成度的評(píng)價(jià)。

課程考核方式包括平時(shí)成績(jī)(平時(shí)作業(yè))、實(shí)驗(yàn)情況、期末考試等,期末考試采用閉卷方式。其中課程成績(jī)采用百分制標(biāo)準(zhǔn),平時(shí)成績(jī)占比30%、實(shí)驗(yàn)占比20%、期末考試50%。平時(shí)作業(yè)注重對(duì)前瞻技術(shù)、黑科技等屬性的檢索、搜集、研究的掌握程度,同時(shí)也注重對(duì)信息、知識(shí)的歸納總結(jié)和完整性。實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)考查完成情況和實(shí)驗(yàn)態(tài)度。期末考試注重基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度,運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

平時(shí)作業(yè)以85分為基礎(chǔ)分,整體分為A、B、C、D、E五等,A等加5分、B等加1分、C等加0分、D等減10分,E等減20分,少交一次總成績(jī)減10分,最高分為100分,最低分為0分。

實(shí)驗(yàn)考核分為實(shí)驗(yàn)態(tài)度和實(shí)驗(yàn)報(bào)告,其中實(shí)驗(yàn)報(bào)告的排版、書(shū)寫(xiě)情況為10分;實(shí)驗(yàn)報(bào)告的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程及結(jié)果正確完整性分析與評(píng)價(jià)結(jié)果為90分。

課程目標(biāo)1包括平時(shí)作業(yè)和期末考試。平時(shí)作業(yè):通過(guò)完成作業(yè),考查學(xué)生是否了解與掌握智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和基礎(chǔ)功能原理。期末考試:考查學(xué)生是否掌握智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)。

課程目標(biāo)2包括平時(shí)作業(yè)、期末考試和實(shí)驗(yàn)。平時(shí)作業(yè):通過(guò)完成作業(yè),考查學(xué)生是否了解智能交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)。期末考試:考查學(xué)生對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的理解和掌握程度。實(shí)驗(yàn):了解車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)、ETC收費(fèi)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理,使學(xué)生能夠運(yùn)動(dòng)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐操作,達(dá)到學(xué)習(xí)、應(yīng)用的閉環(huán)。

課程目標(biāo)3為智能交通系統(tǒng)案例教學(xué),在學(xué)生掌握智能交通系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)工作原理的基礎(chǔ)上,通過(guò)實(shí)際系統(tǒng)集成方案的分析與講解,讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案選取原則、系統(tǒng)集成方法、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)等核心要素,邁出從理論到實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵一步。

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)湖北文理學(xué)院的辦學(xué)特色,結(jié)合襄陽(yáng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向,以培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力為導(dǎo)向,討論了基于工程認(rèn)證下的“智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成”課程設(shè)置方案。通過(guò)設(shè)置課程目標(biāo)需求,對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行梳理和布置,采用課堂講授、學(xué)生自學(xué)、課堂討論、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等教學(xué)方法,最后依據(jù)與課程目標(biāo)相匹配的考核方法進(jìn)行考核,從而實(shí)現(xiàn)符合工程認(rèn)證條件下的目標(biāo)、教學(xué)、考核等階段的閉環(huán)要求,達(dá)到持續(xù)改進(jìn)的目的。