面向公安交通管理的智能交通系统概论教学方法改革研究

朱 茵

(中国人民公安大学交通管理工程系,北京 102614)

1 引言

进入 21世纪,公安交通管理领域的专业教育既面临着严峻的挑战,又有着良好的发展机遇,在科技强警的大背景下,能够胜任公安交通管理的复合型人才将成为决定公安交通管理事业发展成败的关键问题之一。在公安交通管理人才培养观念上,人才是多层次、多方面、多规格的,在公安交通管理人才的综合素质和能力的培养上,要培育出的是复合型、应用型的人才。

对于公安交通管理部门而言,智能交通系统建设和应用要体现科技为交通管理服务的宗旨,目的是缓解城市交通堵塞和控制公路交通秩序,为改善交警执法形象、提高执法效率、规范执法行为提供技术保障。目前,很多公安基层管理部门在社会防控系统建设的大格局下,结合本地社会经济发展的特点和道路交通设施建设、通行的实际状况,积极、稳妥地进行智能交通系统的建设,在建设中强化系统集成、数据共享和公安交管信息系统的应用。而智能交通系统的建设与顺利开发将涉及到大量该领域复合型人才的需求。如何使得未来培养的交通管理人才能够胜任这一需求,将会成为公安高等院校培养人才的重要目标之一。因此,本文将从教学方法角度,探索如何使得智能交通系统的本科教学更加适应基层公安交通管理部门对该领域人才的需求,为未来公安交通管理部门科技化、信息化、智能化建设提供更好的人才保障。

目前,国内外教学方法的改革主要体现在如下几个方面:一是注重协作能力的培养,即不仅培养学生共同探索问题的合作能力,而且还要提高团队的协调能力,对关键问题的突破既发挥个体的独立创新能力,又要提高团队的整体协调与合作,有助于快速解决难题;二是注重实战应用能力的培养,即通过大量的实验模拟环境,提供学生的动手能力,增强日后工作的实战能力;三是注重创新性的培养,即通过让学生多读、多看、多学,把握全方位知识,灵活运用、主动创新,提出创新性的思想,并利用即有的知识去解决。通过合理的教学方法设计,辅助以科学的教学内容讲解,就会使得学生在有限的时间内快速把握知识的精髓。

2 智能交通系统概论教学方法改革研究

智能交通系统概论是一门综合性很强的学科,从所涉及的关键技术而言,涵盖了计算机技术、通信技术、显示技术、检测技术、监控技术等,从所涉及的系统而言,涵盖了公路、水路、铁路、航空、管道等多种运输方式。从公安交通管理业务的应用而言,涵盖了信号控制系统、交通诱导系统、指挥中心系统、视频监控系统、电子警察系统等。其教学内容既有实战性的内容,也有理论性较强的章节。自 2004年以来,该课程做了教学内容的改革探讨,并取得了一系列的成果,在教学大纲上进行了多次调整,主要教学内容涵盖:智能交通系统综述、智能交通系统体系结构、逻辑架构与物理架构、智能交通综合信息平台、智能交通系统标准、智能型综合运输系统、智能交通系统应用以及智能交通系统综合评价等。

然而,如此丰富的内容,试图在仅仅几十个学时内,让学生完全掌握智能交通系统的精髓,采用传统的满堂灌的教学方法讲授上述内容,肯定是无法实现让学生真正具有领悟智能交通、运用智能交通的能力。因此,在教学方法上要根据实际情况加以改革。首先把讲授、辅导与自学结合起来,重视培养学生获得知识,运用知识的能力。其次,试行讲座式教学,在教师的引导下,积极调动学生参加讲座、辩论,通过双边活动的开展,培养学生的理解能力。再次是把教学与教研结合起来,注重教学设备及教学手段的更新,真正实现“科教强警”。

(1 )将传统的理论性内容转变为引导式教学方法

前文已经论述,智能交通系统尽管是一门实战性、专业性很强的学科,同时其隐含的关键技术、关键理论等相关理论性内容,也较为繁杂。因此,为了增加学生的学习兴趣,并能够在学习过程中及时发现学生在该领域所存在的某些问题,教师可将课堂教学的系统性讲授变为引导性讲授,启发式讲授。教师对教学内容只作简单的、启发式、引导性讲解,并对其产生的历史背景和社会基础进行介绍,同时指定课外阅读材料,安排学生写论文或进行课堂讨论,最后由教师进行小结,对学生文章中或讨论时所涌现的观点和暴露的问题,进行综合评点。在引导性、启发式教学过程中,教师教学的重点不是简单地将结论性的知识告诉学生,而是调动学生的学习积极性、主动性和独立思考的能力,引导、启发学生对教学内容的主动追求。通过教师的引导、启发,学生自己的阅读、思考和讨论、交流,学生对教学内容的掌握就不是点状或线状,而是辐射状。同时由于是主动学习,因而其对知识的消化程度是比较深的,记忆也将非常深刻。例如,在智能交通系统综合信息平台一章中,教师将平台相关基本概念以及信息融合、信息挖掘、信息存储等关键技术与理论引入后,要求学生针对国内外的智能交通综合信息平台收集资料,陈述各个国家、国内各个基层部门所开发的智能交通系统综合平台的相同点与不同之处,从而总结其未来发展的趋势与应该注意的问题,以及在开发综合信息平台之中都融合了哪些具体的技术,如何实现的,等等。通过这样一系列的引导,使得学生在积极动手配合的过程中,提出具体问题,主动思考问题,加深了对该领域内涵的理解,并及时解决了很多同学在该领域中存在的一些困惑。该方法具体实施的示意图如下所示:

图1 引导式基础理论教学方法示意图

(2 )注重实验环节的加强,构建情景模拟式教学环境

公安交通管理有其特殊性,公安交通管理也不同于一般的交通运输管理,其根本任务是维护道路交通的“安全、畅通和有序”。公安交通管理的实践教学不仅要培养学生的法律基本素养和通用执法能力,还要培养融合法学理论和交通工程理论综合解决公安交通管理问题的公安交通管理实战能力。

而智能交通管理系统实验教学是公安交通管理实践教学进行的相关实验之一,也是现代公安交通管理部门提高交通管理水平的重要方向。如何使得学生能够在未来工作的岗位适应并熟练应用相关智能交通管理系统,将是该实验教学课程的重要目标。为此,根据实际情况可以重点建设以具有广泛发展前景的 RFID智能交通监控系统为重点的智能交通管理实验教学系统,同时进一步构建目前各大基层部门广泛应用的智能交通管理系统的电子警察系统、122接处警系统以及交通事件自动识别软件系统、机动车驾驶人管理软件系统等相关硬件与软件子系统、由各类车辆检测器(波频、磁频、视频等)组成动态交通信息采集系统、基于 PLC的交通控制实验教学平台等,上述系统不仅可以使学生更好地理解智能交通管理系统的精髓与内核,理解该系统的基本原理,还可以使其更快更好地投入到基层公安交通管理的实践中。具体主要建设内容涉及到的硬件系统包括:电子警察系统、122接处警系统、动态交通信息采集系统、以 PLC为主控单元的交通信号控制装置。软件系统包括:交通事件自动识别软件系统、机动车驾驶人管理软件系统、交通信号 PLC控制程序。

RFID智能交通监控系统,可应用于公安交通管理、交通规划、电子收费、车辆安全与辅助驾驶、紧急事件与安全、运营管理、自动公路、综合运输等领域,已成为必然的趋势。RFID智能交通监控系统的核心技术是电子车牌技术,电子车牌技术是智能交通管理系统的一个重要的基础性建设项目,是汽车智能交通管理的前端信息平台。电子车牌所存贮的信息需按公安部的统一要求,做到标准化和数字化,为政府相关职能部门,特别是公安部门实现对车辆的静、动态管理提供新的技术和信息平台。RFID智能交通监控系统包括地面基站和电子车牌两大部分。地面基站对“通过”的车辆上的电子车牌进行微波通信动态访问,采集该电子车牌中的信息,通过网络传送到数据管理中心,进行车辆的实时监控,道路交通信号控制、交通诱导、交通堵塞的处理。形成了一个可对车辆实施大区域(在全市、全省范围内)、全方位(沿道路的所有走向)、多层次(各种关卡、收费口、路边巡逻点)、无接触(不惊扰司乘人员)的检查、管理与监控的多功能综合系统。

PLC(Programmable Logic Controller-可编程逻辑控制器)是一种新型工业控制自动化装置,它与 3C技术(Computer,Control,Communication)相结合,专为工业环境下的应用而设计。采用 PLC技术对交通信号进行控制,不仅提高交通控制系统的可靠性,减少故障率,而且控制灵活。PLC的控制功能取决于编制的程序,在一台 PLC上可以集中不同的控制功能。同时,PLC本身具有通讯联网功能,易于构建城市路网的交通信号控制系统,从而对路网中的交通信号统一进行协调管理,实现智能化、科学化的交通管理。

通过上述实验系统的构建,实现智能交通系统的情景模拟,从而在增强了学生的动手能力之外,进一步增强了学生主动学习、主动探索的兴趣。

(3 )综合性讲座贯穿常规教学环节

在常规教学环境中,增加丰富的综合性讲座内容,使学生随时能够将课上所学知识,与实际丰富的国内外综合案例、国内外智能交通领域发展进程中遇到的问题,解决的方法,得到的经验与教训有机结合,从而增强学生的感性认识与学习兴趣,使得学习更有针对性。

例如,在讲授国内外智能交通系统建设一章中,涉及到美国、日本、欧洲的一些经典案例,以及国内具体的信号控制系统、卡口系统、电子警察系统等内容的介绍。单纯介绍原理、软硬件构成等,学生会觉得很枯燥,不知道如何在基层工作中发挥。此时及时开展智能交通系统相关综合性讲座,介绍智能交通系统世界大会的最新产品,并结合一些基层实战部门开发的一些正在运行的系统,以及开发过程,使得学生对于上述理论就会有更实质性的把握与理解,增强了课上教学的效果。

3 进一步注意的问题

(1 )注重教学方法改革的渐进性与持续性

教学方法的改革与探索不是一蹴而就的,需要不断地总结实施过程中的经验与教训,对于实施过程中取得良好效果的教学方法,继续加以提炼,使其持续发展;对于教学过程与预期的教学效果具有一定差距的,及时组织教学团队,共同探讨所采用教学方法的不足之处,分析学生学习过程中存在的问题,从中调整教学方法中不适合的地方。例如,可以采取每个月或每 2周组织一次教学方法研究活动,针对教师上课过程中学生的反应效果以及智能交通系统概论课程的特点,并进一步结合公安交通管理的实战需求,全面分析,制定教学方法的实施计划,建立不同阶段下教学方法与学生学习效果的对应关系分析图,从而快速直观地得到当前实施的教学方法的优势与不足,抓住问题的关键,使得学生的学习效果与教学方法的改革有机地结合起来。

(2 )注重教学方法改革的实战性

我们培养的学生未来工作直接进入公安交通管理实战部门,因此,教学方法的实施,应紧扣实战性需求这一目标,充分发挥案例教学的优势。在教学方法上,将案例教学以不同情景模拟的形式展示给学生,让学生对所提出的案例有更多的感性认识,同时结合理论内容的穿插讲解,使得学生能够在大量丰富的案例中获取基础理论知识的理解与关键技术的把握,在坚实的专业基础上,能够应对未来公安交通管理实战性与创新性复合人才的需求。

(3 )注重教学方法改革的创新性

教学方法的改革不是一成不变的,在教学方法的实施过程中,始终建立教学方法评价的反馈机制,通过教学团队的互相听课、互相谈论评价,建立有机的反馈机制,并不断地从外部环境交流中,吸取新的教学方法,融入到实施的教学方法与手段中,使得教学方法的实施永远保持开放的环境,具有前沿性与创新性。

4 教学方法改革实施效果分析

在上述理论研究探讨的基础上,在实施教学改革过程中,为了能够客观地了解学生的学习状况,特别选择了两个班级的学生进行问卷调查,共发问卷82份,实际收回问卷 79份。调查的主要内容包括:所采用的教学方法对培养学生学习兴趣是否有提高、对学生的全面理解课程内容是否有帮助、构建情景模拟式教学环境是否有助于对综合性实战系统的理解与运用、是否喜欢综合性智能交通系统领域讲座等。通过问卷调查,71%的同学认为所采用的教学方法有利于兴趣的提高,83%的同学认为对全面理解课程内容有帮助,79%的同学认为构建情景模拟式教学环境有助于对综合性实战系统的理解与运用,91%的同学喜欢综合性智能交通系统领域的讲座。

通过上述分析,可以看出在智能交通系统概论课程中,依托教学方法的合理设计,取得了良好的教学效果:学生普遍对该课程的学习产生了兴趣并具有了更为积极的学习态度;对于综合性和实用性很强的智能交通系统建设有了更为深刻的理解,并能够通过合理的实验教学环境模拟,有助于学生对于实战应用系统的运用能力的提高,形成了学习兴趣浓厚、学习态度端正、相关理论掌握扎实、实战运用能力增强的良性循环状态。这种学习方式尤其能提高学习成绩相对落后的学生的学习积极性,使这些原本学习兴趣不浓、学习不够努力的学生的学习成绩大大提高。

5 结语

学生知识的储备,离不开教师的教学与指导,合理的教学方法的实施将会使学生对于知识的理解与利用得到充分的展示。因此,本文从教学方法改革与实施过程中应该注意的一些问题等方面进行了探讨与研究,并在该课程的教学中得到了进一步的应用,通过本课程教学团队的有计划的应用,得到了很好的教学效果。

[1] 朱茵,王军利,周彤梅.智能交通系统导论[M].北京:中国人民公安大学出版社,2007.

[2] 薛永刚,樊建荣.高校课堂教学改革与创新人才培养[J].山西经济管理干部学院学报,2006,14(4):7-9.

[3] 董志峰.互动式教学:高校课堂教学改革的突破口[J].甘肃政法学院学报,2002,(4):88-91.

[4] 张家艳,郑璐.大学课堂教学与改革[J].中国高教研究,2003,(10):91-92.

[5] 范钦珊.以内容方法技术为重点深化课堂教学改革[J].中国高等教育,2004,(1):35-37.