新形勢下智能交通運輸系統工程本科專業方向人才培養模式探討

唐克雙 楊曉光 馬萬經 歐冬秀 暨育雄

摘要：本文探討了智慧城市和交通信息化發展背景下的智能交通運輸系統工程本科專業方向人才培養模式。在對必要性、人才需求和現有培養模式分析的基礎上，提出了“課堂教學為核心，實驗教學為支撐，創新大賽為拓展，專業實習為強化，畢業設計為綜合”的五層次人才培養模式。

關鍵詞：智能交通運輸系統；本科生培養；學科交叉；創新實踐能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）39-0041-04

一、背景

交通阻塞、事故、能耗與環境污染等問題是國內外長期的重大需求，特別是對于交通機動化方興未艾的中國，發展智能交通運輸系統（Intelligent Transport Systems，ITS）及其關鍵技術不僅納入了國家中長期發展規劃，而且是持久的交通運輸高新技術應用領域。我國2006年頒布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》，將“交通運輸業”列為十六項國家重點支持的發展領域之一，把“智能交通管理系統”作為“交通運輸業”中的一項重要內容。2014年，交通運輸部明確提出要集中力量加快推進“四個交通”——綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通發展。綜合交通是核心，智慧交通是關鍵，綠色交通是引領，平安交通是基礎?！八膫€交通”相互關聯，相輔相成，共同構成了推進交通運輸現代化發展的有機體系。2014年，國務院發布的《關于促進智慧城市健康發展的指導意見》中，ITS被列為十大領域智慧工程建設之一，將深化城市智慧化應用，為公眾提供更加便捷、高效的交通服務。目前，揭示交通運輸系統基本規律并研究交通問題對策，已從傳統的工程措施和方法，轉入基于系統科學和高新技術的交通管理與服務和公共政策運用。隨著電子與信息、通信和計算機技術的快速發展，ITS與智慧城市正改變傳統的城市與交通。同時，基于大數據、云計算、自動駕駛和人工智能理論及相關技術，支撐城市與交通的可持續發展，已成為下一代交通與城市及其相關學科的發展趨勢。

ITS的知識體系橫跨交通工程學、系統工程學、汽車工程學、控制工程以及電子與信息工程等，從而發展出多個應用系統和研究領域，如先進的交通信息系統、智能交通控制系統、車路協同系統、智能公交系統、先進的交通管理與服務系統、先進的物流系統、先進的交通與城市監測和決策支持系統，以及廣域通信、汽車電子等。ITS的主要應用技術包括各類電子、圖像識別、衛星定位、地理信息、信標、計算機處理，各種局域/廣域通信、移動通信、互聯網、多媒體數字化等信息技術，以及人工智能（AI，Artificial Intelligence）、知識工程（KE，Knowledge Engineering）、專家系統（ES，Expert System）、系統工程（SE，System Engineering）、軟件工程（SFE，Software Engineering）等技術。因此，ITS的知識體系和能力培養具有顯著的學科交叉特征且伴隨應用技術的發展而動態變化。

二、智能交通運輸系統工程專業方向的人才需求

伴隨著智慧城市和智能交通的迅速發展，國家、社會和行業對于ITS方面的人才需求日益增長。從實際情況來看，目前國家智慧城市試點總數已達193個，北京、上海、廣州在ITS領域的投入已突破十億元大關，西安、成都等二線城市投入規模也已經過億，ITS領域呈現出“遍地開花”式的興建熱潮。ITS產業正伴隨著智慧城市的建設快速成長，成為智慧城市建設的突出表現。

“十二五”期間，我國用于建設智慧城市的投資高達5000億元，各地智慧城市建設將帶來200億元的產業機會。ITS行業是目前智慧城市建設中投資大、覆蓋范圍廣的細分領域。調研數據表明，受益于相關鼓勵政策的發布和落實，國內ITS行業取得了快速的發展，年均復合增長率超過20%。2011年中國ITS行業應用總體市場規模達到252.8億元，比2010年的201.9億元增長了25.2%。2012年隨著各地智慧城市建設的推進，在智能交通行業IT應用投資方面加大了力度，比2011年增長了25.6%，規模達到了317.5億元。2013年受政府投資推動智慧城市建設的影響，ITS行業應用投資增長至408.0億元，增長率高達28.5%。2014年，中國ITS市場規模達到550億元，同比增長34.8%[1]。2015年，中國ITS市場規模超過700億元，同比增長27.2%。中國ITS協會理事長吳忠澤日前在第22屆ITS世界大會期間透露，預計到2020年，中國ITS領域投資將達到1820億元人民幣，ITS產業將進入新一輪的快速發展軌道。

ITS產業的迅速發展直接驅動了社會對于ITS專業方向人才的巨大需求，主要用人單位包括ITS產品生產、技術研發、系統集成和信息服務企業、ITS相關規劃設計院和相關政府部門。

1.ITS產品生產、技術研發、系統集成和信息服務企業。目前，國內從事ITS相關的企業超過了2000家，有關政策直接驅動著市場對視頻、安防、監控、電子收費等設備以及各種軟件開發和系統集成等方面的需求。代表性企業包括中國智能交通（系統）控股有限公司、上海電科智能系統股份有限公司、海信網絡科技股份有限公司、北京易華錄信息技術股份有限公司、銀江股份有限公司、杭州?？低晹底旨夹g股份有限公司、浙江大華技術股份有限公司、上海寶康電子控制工程有限公司等，以及依托互聯網的新興交通信息服務企業和雨后春筍般涌現的交通大數據公司，例如百度、高德、滴滴、優步（UBER）、世紀高通等。上述企業對于同時具備交通工程專業背景和ITS技術開發應用能力的人才存在巨大的需求。

2.ITS相關規劃設計院。目前全國交通領域的甲級規劃設計院超過50多家，代表性單位包括中國城市規劃設計研究院、上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司、上海市城市建設設計研究總院、北京市市政工程設計研究總院有限公司、天津市市政工程設計研究院、同濟建筑設計研究院（集團）有限公司等。近年來，鑒于ITS的快速發展和政府財力項目的大幅增加，各地規劃設計院在ITS規劃與設計方面的項目越來越多，原有以道路設計和交通規劃為主要知識背景的人才體系已難以支撐交通信息化、智能化項目的知識與能力需求，亟需擴充ITS工程方面的專門人才隊伍。同時，全國各地的郵電規劃設計院也在積極參與各種類型的ITS規劃設計項目并已具備相當雄厚的實力，例如北京、上海、廣東、浙江和江蘇等地的省級郵電規劃設計院。

3.相關政府部門。如前所述，國家智慧城市試點總數已達193個，未來依然存在增加的趨勢。伴隨著政府對于智慧城市和ITS的政策扶持及投資力度不斷加大，各省市的交通委、經信委、科委、交警和交通信息中心等部門，對于ITS相關項目的前期策劃、立項審批、項目管理、績效評價和系統運維等方面的人才需求也在不斷加大。

上述用人單位對于ITS工程專業方向人才的需求集中體現為“五類工程師”：ITS規劃與設計工程師、ITS研發工程師、ITS集成工程師、交通數據分析工程師和ITS項目管理工程師。以上五類工程師的知識體系和能力要求如表1所示。

三、智能交通運輸系統專業方向人才的現有培養模式分析

面向ITS行業迅速發展的大趨勢以及對人才提出的新要求，國內多所大學已充分意識到培養ITS工程本科專業方向人才的重要性，并制訂了相應的培養計劃。由于現行的教育部《普通高等學校本科專業目錄（2015版）》中還未設ITS本科專業，因此目前國內院校采用的ITS本科專業方向人才培養模式主要可以歸納為兩大類：第一類是在交通工程、交通運輸、交通設備與控制工程、交通管理工程等教育部專業目錄中的本科專業下開設的ITS專業方向，或者將ITS工程的人才需求直接作為上述本科專業的培養目標；第二類則是開設ITS的輔修專業。

同濟大學依托交通運輸工程學院，在交通工程專業下開設了交通信息方向，培養目標為軌道交通信號與控制、工程設計與運行管理的專門人才，核心課程包括復變函數與積分變換、自動控制原理、信息傳輸原理、軌道交通信號基礎、嵌入式系統、信號與系統、電子技術基礎、信息傳輸原理仿真與實驗、交通信息工程、車站與區間信號控制、軌道交通運行控制與管理、交通信息檢測與處理、行車調度指揮自動化等。在選修課中，開設了智能交通運輸系統、交通控制系統安全與可靠性、交通控制與管理信息系統等。

哈爾濱工業大學依托交通科學與工程學院開設了交通設備與控制工程本科專業。培養目標是滿足現代交通運輸發展需求，具有創新精神和實踐能力，具備現代交通檢測技術、交通數據管理與分析和交通管理與控制等專業基礎知識的交通專業人才，能夠從事ITS及交通運輸工程領域的規劃、設計、建設、管理、工程咨詢、系統設計與研發等工作。一方面為培養學生交通系統分析的基礎知識，設置了交通工程學、交通流理論和交通管理與控制、交通仿真及應用等基礎理論課程；另一方面，為了能使學生具有從事交通信息采集和處理的能力，設置了信號與系統、自動控制原理、交通智能檢測原理及應用、交通地理信息與系統、數據結構與算法、數據庫系統及應用、交通信息與控制系統基礎、交通數據挖掘等主干課程。

北京交通大學主要依托電子信息工程學院，在交通運輸本科專業中開設了智能運輸工程專業方向。培養目標為：為適應交通運輸行業自動化、信息化、智能化發展的需要，以交通運輸類專業為基礎，通過加強交通運輸智能化的基礎理論和實踐教學，培養具有交通運輸、自動控制、通信與計算機技術等交叉與融合知識的復合型高級工程技術人才。在課程體系設置上，大學一、二年級，接受與交通運輸類專業學生相同的學科基礎和專業基礎教育；大學三、四年級，重點學習智能運輸檢測、智能運輸信息處理、交通運輸控制、智能運輸系統設計與集成等領域的專門知識與關鍵技術等課程，以及傳感器網絡技術與物聯網系統設計與開發、交通信息服務系統設計與開發、智能公交系統設計與開發、軌道交通智能調度系統設計與開發等綜合實踐課程。

長安大學主要依托信息工程學院，在自動化本科專業下開設交通信息與控制專業方向，培養城市交通管理與控制、高速公路交通信息與控制工程方面的高級工程技術人才，能夠從事上述領域的工程設計、工程建設與管理、科學研究、技術開發、系統運行管理及自動化技術等領域的工作，具有很強的工程實踐能力和寬廣的專業知識面，培養寬口徑復合型高級工程技術和管理人才。主干課程包括電路、電子技術、自動控制理論、微機原理與接口技術、信息檢測與處理技術、計算機控制技術、城市交通信號控制、高速公路監控系統、通信系統、收費系統等。

清華大學2016年新增了6個本科輔修專業，ITS是其中之一。ITS輔修專業的培養目標為面向ITS前沿領域，針對智慧城市背景下人們日益頻繁而又個性化的出行需求，以及日益突出的交通擁堵、安全及污染，從管理決策者、運營維護者及參與使用者的不同視角，探索ITS領域包括模式、服務、設計等在內的產品發展方向，完成產品原型或設計，并進行市場化推廣實施。計劃每年招收30位同學，學習時間為1.5年。

四、智能交通運輸系統工程專業方向人才的培養模式探討

在上述必要性、人才需求和國內高?，F有培養模式分析的基礎上，筆者結合自身本科教學和人才培養的經驗，針對ITS工程本科專業方向人才的培養模式進行了一些初步的探索，具體闡述如下。

1.目標定位。ITS本科專業方向人才的培養目標定位為：以系統工程、計算機科學與技術、自動化等相關專業知識為基礎，以交通工程為應用領域，培養ITS基礎層（系統需求分析與框架設計等）、物理層（交通信息采集、處理與傳輸設備等）、通信層（交通信息、網絡與通信系統等）和應用層（交通數據分析以及交通系統智能化運行管控及服務等）四個環節的基礎知識與基本技能，培養綜合交通信息化、智能化方面的學科交叉型創新人才，以滿足ITS規劃與設計工程師、研發工程師、集成工程師、項目管理工程師和交通數據分析工程師的長期社會需求。

2.培養模式。在教育部現行本科專業目錄體系框架下，在交通運輸類或自動化類本科專業（例如交通工程、交通運輸、交通設備與控制工程等）下開設ITS專業方向，以“厚基礎、寬口徑、強能力、廣適用”的理念為指導，結合ITS學科交叉特征顯著和實踐性強的特點，形成“課堂教學為核心，實驗教學為支撐，創新大賽為拓展，專業實習為強化，畢業設計為綜合”的五層次人才培養模式，低年級階段（大一、大二）強調對本科生基礎知識、方法和技能的培養，高年級階段（大三、大四）則強調本科生創新實踐能力的培養。

（1）課堂教學為核心。按照本科生課程體系框架，課堂教學可分為公共平臺課、專業基礎課、專業必修課和專業選修課四個部分。公共平臺課重點培養交通運輸工程一級學科相關的公共基礎知識，例如，城市規劃原理、運輸經濟學、運籌學、交通運輸工程概論等；專業基礎課重點培養支撐智能交通運輸系統工程專業課的基礎性課程，例如交通工程、交通信息采集與處理、地理信息系統、計算機網絡、自動控制原理、信息傳輸技術、嵌入式系統、電子電路技術、復變函數與積分變換、信號與系統等；專業必修課重點培養智能交通運輸系統工程方面的核心專業知識和技能，例如智能交通運輸系統規劃與設計、智能交通控制系統、交通信息融合與挖掘、交通信息管理與服務系統等；專業選修課重點面向以專業必修課為基礎的拓展能力培養，例如智能交通仿真、公共交通智能管理與服務、車路協同、交通控制系統安全與可靠性、智能交通運輸系統風險管理、交通信息系統開發與應用、智能設施等。同時，應針對專業基礎課和必修課中系統性、設計性強的核心課程開設課程設計，鼓勵學生綜合運用課程知識和技能，系統完成一件設計作品，培養學生解決實際問題的能力，例如嵌入式系統、智能交通運輸系統規劃與設計、交通信息融合與挖掘等課程。

（2）實驗教學為支撐。ITS是一個實踐性較強的學科，在課程體系設置中，應針對專業課中與實踐結合緊密，特別是涉及軟硬件系統應用與開發的課程開設一定比例的實驗課。例如，專業基礎課中的交通檢測技術、電子電路技術等，專業必修課中的智能交通控制系統、交通信息管理與服務系統等，專業選修課中的車路協同、公共交通智能管理與服務、智能交通仿真等。通過實驗教學，可以增強學生對于智能交通運輸系統工程的直觀認識，加深對于書本知識的理解，獲得比較全面的知識，也能夠培養學生的獨立探索能力、實驗操作能力和科學研究興趣，是提高智能交通運輸系統工程教學質量不可缺少的條件。

（3）創新大賽為拓展。大量的實踐經驗已經表明，大學生創新大賽是拓展學生創新能力的有效途徑，全國各個高校均十分重視。目前，全國各類大學生創新大賽門類眾多，例如全國大學生交通科技大賽、全國大學生“挑戰杯”、國家大學生創新創業訓練計劃以及地方省市和高校組織的各類創新創業大賽等。ITS專業方向的創新大賽應主要針對已完成絕大部分專業基礎課和部分專業必修課課程的大三學生開展。結合ITS領域最新的研究方向和應用領域，采用學生自主選題和導師命題相結合的方式，鼓勵學生參加多種形式的創新創業大賽，激發學生的科技創新創業意識和學習動力，拓展學生解決ITS實際問題的創新能力。

（4）專業實習為強化。本科生的專業實習是指在畢業設計之前的大三下學期或者大四上學期，利用半個或者一個學期的時間，集中安排學生到與課程體系緊密相關的企事業單位進行實習，這是一種針對工程類本科人才的新型培養方式，有助于強化學生對專業知識和技能的理解和掌握。ITS專業方向的本科生實習可以重點考慮學生潛在的就業單位，包括ITS產品生產、技術研發、系統集成和信息服務企業、ITS相關規劃設計院和相關政府部門等。同時，面向就業單位對人才能力的實際需求，建設校外實習基地，開展長期的合作。

（5）畢業設計為綜合。在經過了課堂教學（含課程設計）、實驗教學、創新大賽和專業實習的知識學習及能力培養之后，畢業設計是培養和檢驗學生綜合運用掌握的知識和能力解決實際問題的方式。ITS本科專業方向的畢業設計適宜面向未來就業崗位的知識和能力需求，以ITS規劃與設計工程師、研發工程師、集成工程師、項目管理工程師以及交通數據分析工程師為導向設置科學研究類、技術開發類和系統設計類等個性化的畢業設計選題，學生可結合自身的就業傾向，選擇合適的題目，在導師的指導下完成一個綜合性的課題。

五、結語

如前所述，目前我國在ITS本科專業方向人才方面存在巨大的社會需求，不同的就業單位也對人才的知識和能力提出了新的要求。國內部分高校已開始探索相關的人才培養模式，并形成了一些很好的經驗。但是，由于各個學校在學科特色與發展定位上的不同，ITS本科專業方向人才的培養模式依然存在較大的差異和一定的不足。鑒于人才培養的必要周期，國內高校有必要共同努力，盡快探索形成適合我國國情的ITS本科專業方向人才的培養模式，并設計合理的課程體系以及學生創新實踐能力的培養方式。

文中僅為筆者的個人觀點，不代表同濟大學交通運輸工程學院立場，特此說明。

參考文獻：

[1]中國城市智能交通市場研究報告[R].觀研天下（北京）信息咨詢有限公司，2015.