大數(shù)據(jù)下的交通類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革

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摘要：針對(duì)交通類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系存在的不足，在大數(shù)據(jù)背景下優(yōu)化實(shí)踐課程體系。從實(shí)踐內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)方法和考核方式3個(gè)方面提出改革措施，將交通大數(shù)據(jù)與交通實(shí)踐課程融合，加速推進(jìn)高校智能交通教學(xué)體系建設(shè)。基于交通大數(shù)據(jù)的實(shí)踐教學(xué)方法不僅能提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，更能適應(yīng)智能交通行業(yè)的人才培養(yǎng)需求。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；交通類專業(yè)；實(shí)踐課程；教學(xué)改革

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類社會(huì)逐漸進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，交通行業(yè)與人工智能、云計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng)不斷融合，持續(xù)萌生新業(yè)態(tài)。2019年9月中國(guó)《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》，推動(dòng)交通發(fā)展由追求速度規(guī)模向更加注重質(zhì)量效益轉(zhuǎn)變，特別提出推進(jìn)數(shù)據(jù)資源賦能交通發(fā)展，構(gòu)建綜合交通大數(shù)據(jù)中心體系[1]。目前的智能交通系統(tǒng)中，視頻監(jiān)控、全球定位系統(tǒng)（GPS）、射頻識(shí)別系統(tǒng)（RFID）、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、實(shí)時(shí)路況監(jiān)測(cè)云平臺(tái)等數(shù)據(jù)采集終端，每天會(huì)產(chǎn)生PB級(jí)別的交通大數(shù)據(jù)，為交通行業(yè)從業(yè)人員提供了豐富的數(shù)據(jù)資源。了解這些數(shù)據(jù)的獲取原理，深入挖掘利用這些數(shù)據(jù)，已成為交通類專業(yè)學(xué)生應(yīng)掌握的基本理論和實(shí)踐技能。因此，大數(shù)據(jù)時(shí)代下交通類專業(yè)課程體系亟需進(jìn)一步優(yōu)化，特別是交通調(diào)查與分析、交通管理與控制、交通規(guī)劃等方面課程，無論理論知識(shí)體系還是實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，都應(yīng)深度融合交通大數(shù)據(jù)，以適應(yīng)交通行業(yè)的發(fā)展需求。智能交通行業(yè)分析報(bào)告顯示，未來幾年智能交通將保持20%左右的市場(chǎng)規(guī)模增速，智能交通市場(chǎng)將對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)、素質(zhì)和能力提出更高的要求[2]。改革傳統(tǒng)的交通類專業(yè)實(shí)踐課程體系，創(chuàng)新適應(yīng)新時(shí)代的實(shí)踐教學(xué)方法，構(gòu)建全方位、立體化的交通類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系迫在眉睫[3-4]。

一、交通類實(shí)踐課程體系優(yōu)化

（一）實(shí)踐課程設(shè)置中南大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院交通運(yùn)輸專業(yè)和交通設(shè)備與控制工程專業(yè)培養(yǎng)方案，實(shí)踐類課程如表1所示，其中包括課內(nèi)實(shí)踐和課程設(shè)計(jì)。通過上述課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解并初步具備研究城市軌道交通、城市綜合交通中某一學(xué)科方向?qū)I(yè)知識(shí)和相關(guān)技術(shù)，獲得在交通領(lǐng)域從事科學(xué)研究、規(guī)劃設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)和教學(xué)等方面工作的能力。但是，部分課程的銜接仍然存在一些不足，如數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用與智能交通系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)中數(shù)據(jù)不僅僅是單純的時(shí)間序列或橫截面數(shù)據(jù)，而是具有高度時(shí)空復(fù)雜性的面板數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的SQL在數(shù)據(jù)挖掘方面具有無與倫比的優(yōu)勢(shì)，但難以處理面板數(shù)據(jù)中的空間信息。再如，智能交通系統(tǒng)與交通規(guī)劃原理與方法課程的銜接有欠缺。智能交通系統(tǒng)要求學(xué)生掌握交通數(shù)據(jù)智能化采集流程，如借助應(yīng)用程序接口（API）獲取交叉口實(shí)時(shí)流量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，借助程序插件獲取交叉口附近興趣點(diǎn)（POI）和道路信息等，在交通規(guī)劃原理與方法中仍需學(xué)生耗費(fèi)大量時(shí)間實(shí)地采集交叉口相關(guān)信息數(shù)據(jù)。以上問題在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容中較為典型，還有很多課程教學(xué)內(nèi)容與交通行業(yè)現(xiàn)實(shí)需求不符，需要進(jìn)一步調(diào)整和優(yōu)化。

（二）實(shí)踐內(nèi)容改革為適應(yīng)智能交通時(shí)代對(duì)學(xué)生大數(shù)據(jù)技術(shù)的需要，交通類專業(yè)實(shí)踐課程可以從以下方面進(jìn)行改革。在智能交通系統(tǒng)和交通規(guī)劃原理與方法課內(nèi)實(shí)踐課程中，對(duì)交通數(shù)據(jù)獲取應(yīng)該從偏重于視頻數(shù)據(jù)處理。例如，通過高清視頻監(jiān)控獲取有效交通大數(shù)據(jù)；從電子地圖獲取道路靜態(tài)信息，如道路線形、車道數(shù)量和交叉口形狀等；從開放數(shù)據(jù)庫中獲取有效數(shù)據(jù)，如滴滴出租車GPS數(shù)據(jù)及訂單數(shù)據(jù)等。交通數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系尚未完善，數(shù)據(jù)格式、字段五花八門，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式、檢查數(shù)據(jù)的一致性是大數(shù)據(jù)清洗工作的重要步驟。此外，缺失值和異常值處理也是必備的技能。另外，借助開源程序包如“Tensorflow+Protobuf”識(shí)別視頻中物品信息，如車牌號(hào)、車型、行人、自行車等，乃至獲取某時(shí)段內(nèi)斷面流量。這些技能在智能交通系統(tǒng)中都可以進(jìn)行嘗試運(yùn)用，進(jìn)而為交通運(yùn)輸安全管理、交通規(guī)劃原理與方法等課程提供技術(shù)支撐。因此，在校期間應(yīng)加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力方面的實(shí)踐訓(xùn)練。在地理信息技術(shù)的背景下，數(shù)據(jù)時(shí)空復(fù)雜度越來越高，因此，在“數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用”實(shí)踐課程中，不應(yīng)局限于單獨(dú)的SQLsever軟件應(yīng)用，還應(yīng)該借助PostgreSQL軟件對(duì)大量交通時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析。同時(shí)，也可以借助ArcGIS、QGIS等GIS平臺(tái)對(duì)小批量數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析。例如，在“交通規(guī)劃原理與方法”中關(guān)于借助TransCAD軟件從網(wǎng)絡(luò)層面分流交叉通負(fù)荷的教學(xué)內(nèi)容，可以將GIS模塊引入TransCAD軟件，讓學(xué)生更直觀地使用數(shù)據(jù)并掌握數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。

二、實(shí)踐教學(xué)方法、考核方式改革

一是翻轉(zhuǎn)課堂。翻轉(zhuǎn)課堂指重新調(diào)整課堂內(nèi)外時(shí)間，將學(xué)習(xí)決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生[5]。在翻轉(zhuǎn)課堂模式下，學(xué)生有更多時(shí)間專注于邏輯思維能力培養(yǎng)和主動(dòng)實(shí)踐學(xué)習(xí)，從而獲得更深層次的理解，這對(duì)基于大數(shù)據(jù)的智能交通體系建設(shè)尤為重要[6]。在交通規(guī)劃原理與方法實(shí)踐課程教學(xué)中，可以通過短小精悍的教學(xué)視頻進(jìn)行“信息傳遞”，讓學(xué)生專注于“吸收內(nèi)化”。增加課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生走向講臺(tái)，講述項(xiàng)目數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析流程。二是項(xiàng)目式教學(xué)。項(xiàng)目式教學(xué)法可以在短時(shí)間內(nèi)有效增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和師生交流效果。其最顯著的特點(diǎn)是“項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”，轉(zhuǎn)換師生角色，借助項(xiàng)目背景，讓學(xué)生提出問題，確定目標(biāo)，獨(dú)立進(jìn)行資料收集、整理、研究工作[7-8]。在交通大數(shù)據(jù)背景下，項(xiàng)目式教學(xué)尤為適應(yīng)交通類實(shí)踐專業(yè)的教學(xué)體系。例如，在智能交通系統(tǒng)課程教學(xué)實(shí)踐中，根據(jù)本文科研課題，如基于軌跡數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識(shí)別，可以讓學(xué)生以個(gè)體形式獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、處理和分析，然后在團(tuán)隊(duì)研討小組中將自己的成果展示。三是考核方式多元化。對(duì)于大數(shù)據(jù)背景下的交通類專業(yè)實(shí)踐課程，考核方式應(yīng)當(dāng)多元化。強(qiáng)調(diào)操作技能和應(yīng)用能力的重要性，加大實(shí)踐考核的比例。細(xì)化考核分值，不能以單獨(dú)的調(diào)研報(bào)告為考核成績(jī)的主要評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生的語言表達(dá)、項(xiàng)目訓(xùn)練、交流能力、操作能力、團(tuán)隊(duì)合作等，在考核總評(píng)中都應(yīng)占有一定的比重。對(duì)于專業(yè)技術(shù)的掌握程度，應(yīng)該設(shè)置階段性考核或者隨堂測(cè)驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)公平、合理的考核機(jī)制。

三、結(jié)語

通過對(duì)交通類專業(yè)實(shí)踐課程體系在大數(shù)據(jù)背景下的問題分析，依次從實(shí)踐內(nèi)容改革、實(shí)踐教學(xué)方法改革和考核方式改革3個(gè)方面提出教學(xué)改革方法，進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)有交通類實(shí)踐課程體系，以適應(yīng)智能交通行業(yè)對(duì)學(xué)生、學(xué)校提出的新要求。通過改革現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)體系，讓學(xué)生了解并掌握交通大數(shù)據(jù)的獲取、分析和應(yīng)用方法，著重培養(yǎng)理論與實(shí)踐結(jié)合的能力。

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作者：唐進(jìn)君 高凡 彭勇 姚松 單位：中南大學(xué)