面向應用技能型人才培養的智能交通系統集成方向課程群建設研究

魏明　堵俊　吳曉　孫博

摘要：智能交通是一個多交叉學科，融合交通、計算機、自動化等交通主干學科。本文以培養不同多交叉學科專業學生在智能交通集成方面的設計、研發、安裝集成和維護為目標，構建以計算機軟件基礎、電子技術基礎、交通基礎理論、智能交通技術、交通控制集成系統、智能交通綜合實驗為基礎的課程群，依托一個真實項目，將多門課所涉及的相關知識點串聯起來，優化整合教學和實驗內容，在修訂教學和實驗大綱基礎上，通過改進課程教學方式、課內外作業設計、整周實踐環節等途徑加以實施。

關鍵詞：智能交通系統集成；優化整合課程資源；應用型人才

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）17-0048-02

南通大學是江蘇省和交通運輸部共建的地方綜合性大學。為了推進省部共建工作，我校近年來非常重視交通教學和科研，其中，智能交通綜合訓練中心于2013年被遴選為江蘇高校實驗教學與實踐教育中心建設點。該中心面向交通、計算機和自動化等所有交通主干專業學生，構建以智能交通為工程背景的多層次、多方位的多個實訓平臺，除了要求學生掌握扎實的軟硬件能力之外，還需要學生熟悉常見的智能交通設備，包括交通流檢測器、電子警察、信號機、信號燈等，通過交通設計、交通管理與控制等相關交通基礎理論課程學習，根據智能交通施工規范，將不同設備安裝在正確位置上，實現從交通數據采集、傳輸、處理和控制的全過程。這決定了智能交通綜合訓練中心以培養學生掌握智能交通的核心技能為目標，不僅要求學生所要掌握的軟硬件知識不僅比計算機、自動化多，而且比一般交通專業多，對該智能交通方向的教學管理提出了新的挑戰。因此，亟待構建面向交通主干專業學生的智能交通系統集成方向課程群建設。智能交通涉及交通、計算機、電子信息等學科多門課程，若各門課程之間缺少融合，僅按一門課程獨立進行方案設計和建設，容易造成教學和實驗內容重復、授課學時緊張以及相關知識點的前后銜接混亂等現象，從而造成無法培養學生具備用人單位最看重的工程實踐能力的缺憾。為了培養交通系統集成方面應用型人才，以系統的觀點充分考慮智能交通多交叉學科的各課程所包含的實踐教學環節的共性和特性，合并相同或相近的實驗內容，本著體系完整、注重廣度與深度的結合、注重新知識的溶入、注重前后課程的銜接，對相互銜接的實驗內容進行融合，充分體現工程訓練的全程性。因此，依托一個實際項目，將多門課所涉及的相關知識點串聯起來，亟待構建相互銜接的智能交通系統集成方向課程群。

一、培養學生智能交通系統集成能力的課程群設置

根據交通設備集成企業對智能交通工程項目等相關崗位的技能要求，依托一個實際道路上的智能交通集成項目，設置不同應用場景，如：單交叉口交通控制、干線協調控制、違章抓拍等，構建以熟悉整個智能交通數據采集、傳輸、處理和控制流程為核心的旨在建設專業內多課程大流程管理的項目并付諸實施，即：根據實際項目實施前后順序，將所需知識點串接起來，整合相關或相近的課程，以智能交通的設備硬件和信息系統集成兩條主線為教學重點，圍繞智能交通集成系統的方案設計、研發、施工、安裝集成和維護，按基礎理論類（計算機軟件基礎、電子技術基礎、交通基礎理論）、技術類（交通數據采集與處理、交通網絡與通信、車輛定位與導航）、實現類（交通控制集成系統）、應用類（智能交通綜合實驗）為序，分別構建一個結構合理、層次清晰、相互配合、相互滲透、課程間相互連接的遞進式的課程群體系。

二、基礎理論、技術類、實現和應用四類理論課程的具體內容

基礎理論類課程涉及計算機軟件基礎、電子技術基礎、交通基礎理論三類，其中：計算機軟件基礎包括高級語言程序設計、數據結構和算法和數據庫三門課程，是通用軟件開發的最核心知識；電子技術基礎包括電路、數字電路技術、模擬電路技術、單片機原理與接口技術四門課程，是通用集成電路應用開發的靈魂；交通基礎理論包括交通工程學、交通管理與控制、交通規劃、交通設計四門課，主要用于分析交通現象和規律。技術類課程包括交通數據采集與處理、交通網絡與通信、車輛定位與導航，側重于培養學生學習如何利用軟硬件基礎知識研發交通設備，如：信號機、交通流檢測器、交通警察等，熟練掌握智能交通的數據采集、傳輸和信息發布關鍵技術。交通數據采集與處理側重如何研究智能交通終端設備，交通網絡與通信側重于將安裝道路或車輛上智能交通終端設備、控制中心之間數據傳輸和通信，車輛定位與導航在城市GIS基礎上統計分析交通事件在時間和空間上的分布特征。

實現類課程僅設一門交通控制集成系統，以交叉口交通控制為例，講解智能交通系統的總體框架，圍繞智能交通數據的采集、傳輸、處理和控制，介紹各種交通前端設備的原理和使用方法，重點關注其通信協議和二次開發接口，以及如何集交通流檢測器、信號機、紅綠燈、電子警察于一體。應用類課程也就是智能交通綜合實驗，針對圍繞復雜多變交通環境下實際智能交通系統集成，如：左右轉相位，利用主流廠家的真實設備，圍繞智能交通系統的方案規劃、施工設計、設備選型、安裝、信息集成和運行維護等，訓練學生將不同設備安裝在正確的道路位置上，實現智能交通數據的采集、傳輸、處理和控制。

三、基礎理論、技術類、實現和應用四類課程之間關系

基礎理論類課程讓學生分別掌握軟件開發、硬件設計和交通系統分析的最基本知識，通過技術類課程告訴學生如何利用基礎理論類課程所學知識開發智能交通所涉及的相關前端設備，而實現類課程是講解智能交通系統集成的總體框架、前端設備及其集成關鍵技術。應用類課程相當于案例教學，根據復雜多變的交通場景，從方案規劃、施工設計、設備選型、安裝和信息集成等出發，利用真實設備集成一個智能交通大系統。因此，四個課程模塊是一個層次清晰、遞進式的課程群體系。

在基礎理論類課程中，包括計算機軟件基礎、電子技術基礎、交通基礎理論三類，每類基礎理論類課程相互獨立，但它們自身的各門課之間各自成體系、相互融合。計算機軟件基礎以開發軟件信息系統為線索，開設了高級編程語言、數據結構和算法設計、數據庫等課程，是通用軟件開發的最核心知識；電子技術基礎以單片機應用開發為主線，集成了電路設計、電子元器件、傳感器于一體；交通基礎理論以城市的交通規劃、設計、管理與控制為研究對象，開設了交通調查與分析、交通工程系、交通設計、交通系統分析、交通管理與控制、交通規劃等。

技術類課程的三門課是智能交通設備集成的核心技術，相對獨立、相互配合。在基礎理論類課程基礎上，交通數據采集與處理解決如何研發交通前端設備，車輛定位與導航解決移動車載設備與道路交通設備和數據中心的位置信息，而交通信息網絡與通信是交通前端設備和數據中心通信交互的技術保障。

實現和應用類課程是一門綜合課程，結合實際智能交通項目存在的問題，以基礎理論和技術類為基礎，圍繞智能交通的方案設計、施工、安裝和集成，介紹常見的智能交通前端設備的原理和使用方法，以及這些交通設備的通訊協議和二次開發接口，實現集成一個智能交通大系統，是鍛煉學生實際動手能力的一門課程。

四、落實“課程群”的教學實踐

首先，修訂培養計劃。調研相關智能交通企事業單位，邀請專家學者、交通工程師和專任教師、學生共同進行研討會的方式，圍繞智能交通相關崗位的核心能力所需的核心知識，構建課程體系，包括基礎課程、支撐課程和選修課程，確定其教學和實驗內容，據此編制培養計劃、教學大綱等教學資料。

第二，課程整合與優化。分析課程群的各門課程教學內容之間的相互關系，進行整體規劃，突出每門課程的重點和難點，避免課程之間內容的重復，并補充不足的知識點。例如：車輛定位與導航、交通網絡與通信這兩門課的部分知識重復，補充軟件工程、軟件測試等部分知識。

第三，課堂教學。圍繞實際智能交通系統集成項目的實施過程，將相關知識點串聯起來，注意它們之間前后關系，后續知識點則反復利用和提升前面的知識，據此安排各門課的教學計劃。例如：交通數據采集與處理將交通和計算機融合在一起。

第四，實驗教學。綜合考慮多門課的課堂教學相關聯知識點，以項目導向式，設立一個或多個知識的大、中和小綜合實驗項目，從交通子系統到大系統，將智能交通系統集成方向課程群多門課程融為一體，最終完成一個交叉口的智能系統項目設計，以培養學生的實際動手能力。

第五，教學方式。將一個班學生分為幾組，以案例教學方式，基于小組合作方式讓學生共同完成一個智能交通系統集成項目，培養學生的創新、團隊協作、溝通和語言表達等綜合能力，充分發揮學生的主觀能動性。endprint