大数据下的交通类专业实践教学改革

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摘要：针对交通类专业实践教学体系存在的不足，在大数据背景下优化实践课程体系。从实践内容、实践教学方法和考核方式3个方面提出改革措施，将交通大数据与交通实践课程融合，加速推进高校智能交通教学体系建设。基于交通大数据的实践教学方法不仅能提升学生自主学习能力和创新能力，更能适应智能交通行业的人才培养需求。

关键词：大数据；交通类专业；实践课程；教学改革

随着科学技术的不断发展，人类社会逐渐进入大数据时代，交通行业与人工智能、云计算和互联网不断融合，持续萌生新业态。2019年9月中国《交通强国建设纲要》，推动交通发展由追求速度规模向更加注重质量效益转变，特别提出推进数据资源赋能交通发展，构建综合交通大数据中心体系[1]。目前的智能交通系统中，视频监控、全球定位系统（GPS）、射频识别系统（RFID）、自动售检票系统（AFC）、地理信息系统（GIS）、实时路况监测云平台等数据采集终端，每天会产生PB级别的交通大数据，为交通行业从业人员提供了丰富的数据资源。了解这些数据的获取原理，深入挖掘利用这些数据，已成为交通类专业学生应掌握的基本理论和实践技能。因此，大数据时代下交通类专业课程体系亟需进一步优化，特别是交通调查与分析、交通管理与控制、交通规划等方面课程，无论理论知识体系还是实践教学内容，都应深度融合交通大数据，以适应交通行业的发展需求。智能交通行业分析报告显示，未来几年智能交通将保持20%左右的市场规模增速，智能交通市场将对学生专业知识、素质和能力提出更高的要求[2]。改革传统的交通类专业实践课程体系，创新适应新时代的实践教学方法，构建全方位、立体化的交通类专业实践教学体系迫在眉睫[3-4]。

一、交通类实践课程体系优化

（一）实践课程设置中南大学交通运输工程学院交通运输专业和交通设备与控制工程专业培养方案，实践类课程如表1所示，其中包括课内实践和课程设计。通过上述课程的学习，学生可以了解并初步具备研究城市轨道交通、城市综合交通中某一学科方向专业知识和相关技术，获得在交通领域从事科学研究、规划设计、技术开发和教学等方面工作的能力。但是，部分课程的衔接仍然存在一些不足，如数据库原理及应用与智能交通系统。智能交通系统中数据不仅仅是单纯的时间序列或横截面数据，而是具有高度时空复杂性的面板数据，传统的SQL在数据挖掘方面具有无与伦比的优势，但难以处理面板数据中的空间信息。再如，智能交通系统与交通规划原理与方法课程的衔接有欠缺。智能交通系统要求学生掌握交通数据智能化采集流程，如借助应用程序接口（API）获取交叉口实时流量监控数据，借助程序插件获取交叉口附近兴趣点（POI）和道路信息等，在交通规划原理与方法中仍需学生耗费大量时间实地采集交叉口相关信息数据。以上问题在实践教学内容中较为典型，还有很多课程教学内容与交通行业现实需求不符，需要进一步调整和优化。

（二）实践内容改革为适应智能交通时代对学生大数据技术的需要，交通类专业实践课程可以从以下方面进行改革。在智能交通系统和交通规划原理与方法课内实践课程中，对交通数据获取应该从偏重于视频数据处理。例如，通过高清视频监控获取有效交通大数据；从电子地图获取道路静态信息，如道路线形、车道数量和交叉口形状等；从开放数据库中获取有效数据，如滴滴出租车GPS数据及订单数据等。交通数据标准化体系尚未完善，数据格式、字段五花八门，数据存储格式、检查数据的一致性是大数据清洗工作的重要步骤。此外，缺失值和异常值处理也是必备的技能。另外，借助开源程序包如“Tensorflow+Protobuf”识别视频中物品信息，如车牌号、车型、行人、自行车等，乃至获取某时段内断面流量。这些技能在智能交通系统中都可以进行尝试运用，进而为交通运输安全管理、交通规划原理与方法等课程提供技术支撑。因此，在校期间应加强数据处理能力方面的实践训练。在地理信息技术的背景下，数据时空复杂度越来越高，因此，在“数据库原理及应用”实践课程中，不应局限于单独的SQLsever软件应用，还应该借助PostgreSQL软件对大量交通时空数据进行可视化分析。同时，也可以借助ArcGIS、QGIS等GIS平台对小批量数据进行可视化分析。例如，在“交通规划原理与方法”中关于借助TransCAD软件从网络层面分流交叉通负荷的教学内容，可以将GIS模块引入TransCAD软件，让学生更直观地使用数据并掌握数据之间的关系。

二、实践教学方法、考核方式改革

一是翻转课堂。翻转课堂指重新调整课堂内外时间，将学习决定权从教师转移给学生[5]。在翻转课堂模式下，学生有更多时间专注于逻辑思维能力培养和主动实践学习，从而获得更深层次的理解，这对基于大数据的智能交通体系建设尤为重要[6]。在交通规划原理与方法实践课程教学中，可以通过短小精悍的教学视频进行“信息传递”，让学生专注于“吸收内化”。增加课堂互动环节，让学生走向讲台，讲述项目数据获取、数据处理和数据分析流程。二是项目式教学。项目式教学法可以在短时间内有效增强学生自主学习能力和师生交流效果。其最显著的特点是“项目为主线、教师为引导、学生为主体”，转换师生角色，借助项目背景，让学生提出问题，确定目标，独立进行资料收集、整理、研究工作[7-8]。在交通大数据背景下，项目式教学尤为适应交通类实践专业的教学体系。例如，在智能交通系统课程教学实践中，根据本文科研课题，如基于轨迹数据的网络关键节点识别，可以让学生以个体形式独立进行数据收集、处理和分析，然后在团队研讨小组中将自己的成果展示。三是考核方式多元化。对于大数据背景下的交通类专业实践课程，考核方式应当多元化。强调操作技能和应用能力的重要性，加大实践考核的比例。细化考核分值，不能以单独的调研报告为考核成绩的主要评定标准。学生的语言表达、项目训练、交流能力、操作能力、团队合作等，在考核总评中都应占有一定的比重。对于专业技术的掌握程度，应该设置阶段性考核或者随堂测验，以实现公平、合理的考核机制。

三、结语

通过对交通类专业实践课程体系在大数据背景下的问题分析，依次从实践内容改革、实践教学方法改革和考核方式改革3个方面提出教学改革方法，进一步优化现有交通类实践课程体系，以适应智能交通行业对学生、学校提出的新要求。通过改革现有实践教学体系，让学生了解并掌握交通大数据的获取、分析和应用方法，着重培养理论与实践结合的能力。

参考文献：

[1]谢综文.《交通强国建设纲要》正式印发[J].广东交通，2019（5）:40.

[2]史宇倩，温永杰，屈凯.城市智能交通发展现状和展望[J].科学技术创新，2020（1）:104-105.

[3]王兴举，朱月风，孙海龙.基于工程教育专业认证标准的交通运输专业人才培养体系研究[J].教育教学论坛，2019（47）:231-232.

[4]邓社军，于世军，刘路，等.面向毕业要求达成的交通工程专业实践课程体系改革探索[J].教育教学论坛，2019（42）:132-134.

[5]吴彩容，罗锋.应用型高校管理学翻转课堂教学实施及效果分析[J].大学教育，2020（5）:145-148

[6]张皓，李志厚.论翻转课堂到智慧课堂的改进之路[J].课程教学研究，2017（12）:18-22.

[7]陈阳.从“项目式学习”到“具身学习”:融媒体语境下大学生视觉素养培养的教学创新[J].教育传媒研究，2020（2）:36-41.

[8]石莉，陈诚，石梅.高校大学生项目式实践教学现状调查与建议——以安徽某师范大学为例[J].吉林省教育学院学报，2020，36（3）:91-94.

作者：唐进君 高凡 彭勇 姚松 单位：中南大学