人工智能背景下交通工程專業(yè)教學(xué)改革探索

文/胡雪春（湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

伴隨人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，將人工智能的研究成果與交通工程專業(yè)教學(xué)融合起來，是未來主要研究方向。目前人工智能已經(jīng)被國家定位成重大戰(zhàn)略方針，很多院校開設(shè)了人工智能專業(yè)。因此，在人工智能背景下，根據(jù)交通工程專業(yè)的教學(xué)實際，探索交通工程專業(yè)教學(xué)改革顯得非常必要。

一、當(dāng)前交通工程專業(yè)教學(xué)中存在的問題

交通工程專業(yè)開設(shè)有專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，包含交通工程學(xué)、交通規(guī)劃原理、智能交通系統(tǒng)等課程，課程內(nèi)容繁多，知識比較抽象，具有很強(qiáng)的實踐性，知識和技術(shù)的更新周期較短，當(dāng)前教學(xué)體系已經(jīng)難以滿足新時代對人才培養(yǎng)的要求。當(dāng)前，交通工程專業(yè)教學(xué)中存在的主要問題有：

（一）專業(yè)課程體系比較陳舊，與智能化聯(lián)系不夠緊密

交通工程專業(yè)課程主要包括道路工程、運籌學(xué)、城市交通規(guī)劃原理等課程，大多數(shù)高校針對交通工程專業(yè)所開設(shè)的課程仍然是停留于傳統(tǒng)交通工程課程體系上，與智能化的聯(lián)系不夠緊密。

隨著人工智能的飛速發(fā)展，其在交通工程應(yīng)用方面的潛力逐漸顯現(xiàn)出來，比如阿里的“城市大腦”系統(tǒng)，充分展現(xiàn)了人工智能在解決城市交通擁堵等問題上的作用。但是從目前交通工程專業(yè)課程體系上并不能看出交通工程借助人工智能發(fā)展的作用，導(dǎo)致當(dāng)前課程內(nèi)容難以滿足國家對于創(chuàng)新型、實用型人才的培養(yǎng)要求。目前的課程體系雖然能夠為學(xué)生奠定良好的專業(yè)知識基礎(chǔ)，但是缺乏從理論向前沿應(yīng)用發(fā)展的實踐。

（二）教學(xué)方式比較單一，缺乏自主性

當(dāng)前交通工程專業(yè)的教學(xué)理念仍然是以教師為主導(dǎo)，教師在課堂上教授課程知識，學(xué)生被動接受知識，忽視了對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，使得學(xué)生思維固化，只能死記硬背相關(guān)知識點，雖然掌握了扎實的專業(yè)理論知識，但是實踐能力和創(chuàng)新能力比較差，無法滿足新時代人才需求。此外，在教學(xué)方式上，忽視了學(xué)生的主體地位，教師仍然是以課程主導(dǎo)的形式開展教學(xué)活動，在課堂教學(xué)中，教師對于知識點的講授過多過細(xì)，留給學(xué)生思考和探討的時間較少，長此以往，造成學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的自主性，難以養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。而且一些教師在課堂教學(xué)時，過于依賴多媒體課件，教學(xué)進(jìn)度太快，很多學(xué)生還沒有消化之前的知識，就要被動接受新知識，教師與學(xué)生之間的互動交流比較少，導(dǎo)致實際教學(xué)效果不佳。

（三）教學(xué)實踐少，沒有得到應(yīng)有的重視

當(dāng)前各大高校的交通工程專業(yè)課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)沒有得到應(yīng)有的重視，實踐課程比較少，相關(guān)設(shè)備不全，而且實踐教學(xué)與理論教學(xué)的進(jìn)度不一致。此外交通工程實踐教學(xué)內(nèi)容單一，通常只是重視課堂理論知識，學(xué)生自己動手操作的機(jī)會較少，學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐操作能力難以得到有效提升。正是由于這些問題的存在，導(dǎo)致當(dāng)前交通工程專業(yè)的實踐教學(xué)作用沒有充分發(fā)揮出來，無法幫助學(xué)生鞏固課程所學(xué)理論知識，學(xué)生的能力和素質(zhì)也難以得到有效培養(yǎng)。

二、人工智能背景下交通工程專業(yè)教學(xué)改革策略

交通工程專業(yè)與其他相關(guān)學(xué)科有著密切關(guān)聯(lián)，該專業(yè)是一個綜合性的學(xué)科體系，而且交通系統(tǒng)與交通問題與我們的生活息息相關(guān)，表明該專業(yè)的大行業(yè)背景特征。人工智能是一門新興技術(shù)科學(xué)，近年來取得了飛速發(fā)展，已經(jīng)被國家定位成重大戰(zhàn)略方針，各大高校紛紛開設(shè)與人工智能相關(guān)的專業(yè)。由于交通工程專業(yè)具有綜合性學(xué)科特征與大行業(yè)背景特征，應(yīng)當(dāng)根據(jù)國家戰(zhàn)略發(fā)展需求，在人工智能背景下，積極探索交通工程+人工智能的教學(xué)改革策略，構(gòu)建科學(xué)完善的教學(xué)改革體系，推動我國交通工程事業(yè)的健康發(fā)展。

（一）打造專業(yè)教材體系，促使人工智能與交通工程專業(yè)的深度融合

交通工程專業(yè)基于人工智能的教學(xué)改革，應(yīng)當(dāng)按照循序漸進(jìn)的原則，打造專業(yè)教材體系。首先，打造數(shù)據(jù)挖掘教材。《數(shù)據(jù)挖掘》教材作為人工智能領(lǐng)域的重要教材，其中主要是與數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)的理論知識，一些知識對交通工程專業(yè)理論教學(xué)有一定的支撐價值，但是一些知識并不適用于交通工程專業(yè)。但是學(xué)生在學(xué)習(xí)這些理論知識時，并不能進(jìn)行精確地劃分，在實際應(yīng)用中難以用數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)知識和技術(shù)解決交通工程中遇到的問題。另外，隨著智能交通系統(tǒng)的出現(xiàn)，交通數(shù)據(jù)采集更加智能，相應(yīng)的數(shù)據(jù)量越來越大，形成了交通大數(shù)據(jù)。所以，在人工智能背景下，交通工程專業(yè)應(yīng)當(dāng)積極打造《數(shù)據(jù)挖掘》教材，促使人工智能數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與交通工程專業(yè)教學(xué)深度融合起來。其次，打造圖像處理與模式識別技術(shù)教材。在人工智能領(lǐng)域中，圖像處理與模式識別技術(shù)是重要課程之一，同時也是自動化專業(yè)的主要課程之一，比如《數(shù)字圖像處理》《模式識別》教材的影響力較大。與上述提到的《數(shù)據(jù)挖掘》教材問題一樣，需要根據(jù)交通工程專業(yè)的實際情況，打造適合解決交通工程問題的交通圖像模式識別教材，為學(xué)生提供專業(yè)理論體系，便于學(xué)生運用圖像處理與模式識別技術(shù)開展交通工程專業(yè)相關(guān)的實踐與研究。比如，應(yīng)用于人工智能時代的車輛全程跟蹤識別等。最后，打造《交通仿真系統(tǒng)開發(fā)》教材。交通虛擬仿真系統(tǒng)在交通系統(tǒng)問題分析和處理過程中起著關(guān)鍵作用，當(dāng)前我國大部分交通仿真平臺使用的是VISSIM微觀仿真軟件等國外交通仿真軟件。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，開發(fā)具有自身特色的交通虛擬仿真平臺成為主要研究方向。但是，從當(dāng)前我國面臨的交通問題來說，在建設(shè)仿真平臺方面還需要繼續(xù)探索，雖然目前已經(jīng)有很多系統(tǒng)軟件開發(fā)了相關(guān)教材，但是并不能適用于交通工程專業(yè)，我們應(yīng)當(dāng)積極尋求適合我國交通系統(tǒng)運行的仿真平臺。因此，在交通工程專業(yè)教材體系改革中，需要打造《交通仿真系統(tǒng)開發(fā)》教材，充分利用軟件開發(fā)技術(shù)，開發(fā)出適合我國交通工程運營的系統(tǒng)，為交通工程專業(yè)教學(xué)與科研提供更好的服務(wù)。

（二）開展科學(xué)合理的課堂教學(xué)改革，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

以往的課程教學(xué)大多運用PPT與板書結(jié)合的方式，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高。但是伴隨人工智能的飛速發(fā)展，這種課程教學(xué)方式已經(jīng)難以滿足交通工程專業(yè)的教學(xué)要求。所以，在人工智能背景下，需要積極探索合理的課堂教學(xué)改革，將學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣激發(fā)出來。一方面，創(chuàng)新教學(xué)模式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和交互性。根據(jù)以往教學(xué)模式，教師是課堂的主導(dǎo)，將專業(yè)理論知識灌輸式地講述給學(xué)生，學(xué)生是被動式地接受知識，導(dǎo)致課程教學(xué)比較枯燥，學(xué)生難以全身心地融入課堂教學(xué)中。根據(jù)交通工程專業(yè)與人工智能課程體系，需要將課堂被動式灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾魇綄W(xué)習(xí)。在開展課堂教學(xué)時，教師可以將班級上學(xué)生分成若干個學(xué)習(xí)小組，根據(jù)人工智能技術(shù)與交通工程實踐的融合，提出相關(guān)問題，讓小組之間進(jìn)行探討和交流，針對學(xué)生們提出的共性問題，可以在課堂上進(jìn)行辯論，為學(xué)生營造良好的教學(xué)氛圍，讓學(xué)生切實融入課堂教學(xué)中，進(jìn)而提升教學(xué)質(zhì)量。通過這種方式，讓學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中更加輕松地吸取和理解所學(xué)知識，加深對所學(xué)知識的認(rèn)知和記憶，從而提升課堂教學(xué)的交互性。同時，為了提高學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的自主性，教師可以組織全班學(xué)生以探討和交流的方式學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，真正實現(xiàn)啟迪式教學(xué)。另一方面，要打破地點的局限，由教師教學(xué)向企業(yè)教學(xué)轉(zhuǎn)變。以往的教學(xué)都是在教室進(jìn)行的，在人工智能背景下，教學(xué)工作已經(jīng)不僅限于教室，隨著產(chǎn)學(xué)研一體化教學(xué)的發(fā)展，高校應(yīng)當(dāng)將交通工程專業(yè)教學(xué)地點轉(zhuǎn)移到與人工智能相關(guān)的大型企業(yè)。在進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研教學(xué)的過程中，把交通工程專業(yè)與人工智能課堂轉(zhuǎn)到企業(yè)內(nèi)部，充分利用企業(yè)在人工智能方面的優(yōu)勢和功能，將一個個真實的案例引入課堂教學(xué)，讓學(xué)生了解到人工智能在處理交通工程問題時的功能和潛力，促使學(xué)生從思想上認(rèn)識到交通工程專業(yè)基于人工智能進(jìn)行教學(xué)改革的重要意義，從而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，推動教學(xué)目標(biāo)的盡快實現(xiàn)。

（三）創(chuàng)新課程考核評價方式，促使理論教學(xué)與實踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合

以往的課程教學(xué)考核方式，通常是通過試卷測試或者論文的方式，檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，但是這種考核方式無法體現(xiàn)學(xué)生對交通工程與人工智能的實踐操作情況。在人工智能背景下，進(jìn)行交通工程專業(yè)的教學(xué)改革，需要改革和創(chuàng)新課程考核方式，增加案例實踐相關(guān)的考核。在開展交通工程專業(yè)的案例實踐考核時，除了需要學(xué)生提供課程論文之外，還應(yīng)當(dāng)融入實踐考核，讓學(xué)生以探索的方式解決交通工程實際問題，而且課程論文內(nèi)容應(yīng)當(dāng)圍繞交通工程問題中遇到的困難及這些困難的解決方式等。通過這種方式，解決理論知識與實踐教學(xué)相脫離的問題，促使二者的有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生靈活運用所學(xué)知識解決實際問題，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

（四）打造教研性的師資團(tuán)隊

師資隊伍建設(shè)是高校實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的保障，有助于提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。當(dāng)前一些院校的交通工程專業(yè)教師隊伍結(jié)構(gòu)存在不太合理的地方，部分教師缺乏工程鍛煉，交通工程實踐經(jīng)驗和能力不足。所以，在人工智能背景下，高校應(yīng)當(dāng)建立科學(xué)的教師培養(yǎng)體系，制定完善的師資隊伍建設(shè)方案，培養(yǎng)教師的多元能力，打造一支高素質(zhì)的教研團(tuán)隊，為交通工程專業(yè)教學(xué)改革提供支撐。

三、結(jié)束語

綜上所述，人工智能的發(fā)展，有效促進(jìn)了交通工程專業(yè)建設(shè)，拓寬了該專業(yè)學(xué)生的就業(yè)面。各大高校應(yīng)當(dāng)順應(yīng)國家發(fā)展戰(zhàn)略，基于人工智能積極探索交通工程專業(yè)教學(xué)改革策略，從打造專業(yè)教材體系、開展科學(xué)合理的課堂教學(xué)改革、創(chuàng)新課程考核評價方式、打造教研性的師資團(tuán)隊等方面，為人工智能背景下的交通工程專業(yè)建設(shè)提供一定參考。