面向应用技能型人才培养的智能交通系统集成方向课程群建设研究

魏明　堵俊　吴晓　孙博

摘要：智能交通是一个多交叉学科，融合交通、计算机、自动化等交通主干学科。本文以培养不同多交叉学科专业学生在智能交通集成方面的设计、研发、安装集成和维护为目标，构建以计算机软件基础、电子技术基础、交通基础理论、智能交通技术、交通控制集成系统、智能交通综合实验为基础的课程群，依托一个真实项目，将多门课所涉及的相关知识点串联起来，优化整合教学和实验内容，在修订教学和实验大纲基础上，通过改进课程教学方式、课内外作业设计、整周实践环节等途径加以实施。

关键词：智能交通系统集成；优化整合课程资源；应用型人才

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）17-0048-02

南通大学是江苏省和交通运输部共建的地方综合性大学。为了推进省部共建工作，我校近年来非常重视交通教学和科研，其中，智能交通综合训练中心于2013年被遴选为江苏高校实验教学与实践教育中心建设点。该中心面向交通、计算机和自动化等所有交通主干专业学生，构建以智能交通为工程背景的多层次、多方位的多个实训平台，除了要求学生掌握扎实的软硬件能力之外，还需要学生熟悉常见的智能交通设备，包括交通流检测器、电子警察、信号机、信号灯等，通过交通设计、交通管理与控制等相关交通基础理论课程学习，根据智能交通施工规范，将不同设备安装在正确位置上，实现从交通数据采集、传输、处理和控制的全过程。这决定了智能交通综合训练中心以培养学生掌握智能交通的核心技能为目标，不仅要求学生所要掌握的软硬件知识不仅比计算机、自动化多，而且比一般交通专业多，对该智能交通方向的教学管理提出了新的挑战。因此，亟待构建面向交通主干专业学生的智能交通系统集成方向课程群建设。智能交通涉及交通、计算机、电子信息等学科多门课程，若各门课程之间缺少融合，仅按一门课程独立进行方案设计和建设，容易造成教学和实验内容重复、授课学时紧张以及相关知识点的前后衔接混乱等现象，从而造成无法培养学生具备用人单位最看重的工程实践能力的缺憾。为了培养交通系统集成方面应用型人才，以系统的观点充分考虑智能交通多交叉学科的各课程所包含的实践教学环节的共性和特性，合并相同或相近的实验内容，本着体系完整、注重广度与深度的结合、注重新知识的溶入、注重前后课程的衔接，对相互衔接的实验内容进行融合，充分体现工程训练的全程性。因此，依托一个实际项目，将多门课所涉及的相关知识点串联起来，亟待构建相互衔接的智能交通系统集成方向课程群。

一、培养学生智能交通系统集成能力的课程群设置

根据交通设备集成企业对智能交通工程项目等相关岗位的技能要求，依托一个实际道路上的智能交通集成项目，设置不同应用场景，如：单交叉口交通控制、干线协调控制、违章抓拍等，构建以熟悉整个智能交通数据采集、传输、处理和控制流程为核心的旨在建设专业内多课程大流程管理的项目并付诸实施，即：根据实际项目实施前后顺序，将所需知识点串接起来，整合相关或相近的课程，以智能交通的设备硬件和信息系统集成两条主线为教学重点，围绕智能交通集成系统的方案设计、研发、施工、安装集成和维护，按基础理论类（计算机软件基础、电子技术基础、交通基础理论）、技术类（交通数据采集与处理、交通网络与通信、车辆定位与导航）、实现类（交通控制集成系统）、应用类（智能交通综合实验）为序，分别构建一个结构合理、层次清晰、相互配合、相互渗透、课程间相互连接的递进式的课程群体系。

二、基础理论、技术类、实现和应用四类理论课程的具体内容

基础理论类课程涉及计算机软件基础、电子技术基础、交通基础理论三类，其中：计算机软件基础包括高级语言程序设计、数据结构和算法和数据库三门课程，是通用软件开发的最核心知识；电子技术基础包括电路、数字电路技术、模拟电路技术、单片机原理与接口技术四门课程，是通用集成电路应用开发的灵魂；交通基础理论包括交通工程学、交通管理与控制、交通规划、交通设计四门课，主要用于分析交通现象和规律。技术类课程包括交通数据采集与处理、交通网络与通信、车辆定位与导航，侧重于培养学生学习如何利用软硬件基础知识研发交通设备，如：信号机、交通流检测器、交通警察等，熟练掌握智能交通的数据采集、传输和信息发布关键技术。交通数据采集与处理侧重如何研究智能交通终端设备，交通网络与通信侧重于将安装道路或车辆上智能交通终端设备、控制中心之间数据传输和通信，车辆定位与导航在城市GIS基础上统计分析交通事件在时间和空间上的分布特征。

实现类课程仅设一门交通控制集成系统，以交叉口交通控制为例，讲解智能交通系统的总体框架，围绕智能交通数据的采集、传输、处理和控制，介绍各种交通前端设备的原理和使用方法，重点关注其通信协议和二次开发接口，以及如何集交通流检测器、信号机、红绿灯、电子警察于一体。应用类课程也就是智能交通综合实验，针对围绕复杂多变交通环境下实际智能交通系统集成，如：左右转相位，利用主流厂家的真实设备，围绕智能交通系统的方案规划、施工设计、设备选型、安装、信息集成和运行维护等，训练学生将不同设备安装在正确的道路位置上，实现智能交通数据的采集、传输、处理和控制。

三、基础理论、技术类、实现和应用四类课程之间关系

基础理论类课程让学生分别掌握软件开发、硬件设计和交通系统分析的最基本知识，通过技术类课程告诉学生如何利用基础理论类课程所学知识开发智能交通所涉及的相关前端设备，而实现类课程是讲解智能交通系统集成的总体框架、前端设备及其集成关键技术。应用类课程相当于案例教学，根据复杂多变的交通场景，从方案规划、施工设计、设备选型、安装和信息集成等出发，利用真实设备集成一个智能交通大系统。因此，四个课程模块是一个层次清晰、递进式的课程群体系。

在基础理论类课程中，包括计算机软件基础、电子技术基础、交通基础理论三类，每类基础理论类课程相互独立，但它们自身的各门课之间各自成体系、相互融合。计算机软件基础以开发软件信息系统为线索，开设了高级编程语言、数据结构和算法设计、数据库等课程，是通用软件开发的最核心知识；电子技术基础以单片机应用开发为主线，集成了电路设计、电子元器件、传感器于一体；交通基础理论以城市的交通规划、设计、管理与控制为研究对象，开设了交通调查与分析、交通工程系、交通设计、交通系统分析、交通管理与控制、交通规划等。

技术类课程的三门课是智能交通设备集成的核心技术，相对独立、相互配合。在基础理论类课程基础上，交通数据采集与处理解决如何研发交通前端设备，车辆定位与导航解决移动车载设备与道路交通设备和数据中心的位置信息，而交通信息网络与通信是交通前端设备和数据中心通信交互的技术保障。

实现和应用类课程是一门综合课程，结合实际智能交通项目存在的问题，以基础理论和技术类为基础，围绕智能交通的方案设计、施工、安装和集成，介绍常见的智能交通前端设备的原理和使用方法，以及这些交通设备的通讯协议和二次开发接口，实现集成一个智能交通大系统，是锻炼学生实际动手能力的一门课程。

四、落实“课程群”的教学实践

首先，修订培养计划。调研相关智能交通企事业单位，邀请专家学者、交通工程师和专任教师、学生共同进行研讨会的方式，围绕智能交通相关岗位的核心能力所需的核心知识，构建课程体系，包括基础课程、支撑课程和选修课程，确定其教学和实验内容，据此编制培养计划、教学大纲等教学资料。

第二，课程整合与优化。分析课程群的各门课程教学内容之间的相互关系，进行整体规划，突出每门课程的重点和难点，避免课程之间内容的重复，并补充不足的知识点。例如：车辆定位与导航、交通网络与通信这两门课的部分知识重复，补充软件工程、软件测试等部分知识。

第三，课堂教学。围绕实际智能交通系统集成项目的实施过程，将相关知识点串联起来，注意它们之间前后关系，后续知识点则反复利用和提升前面的知识，据此安排各门课的教学计划。例如：交通数据采集与处理将交通和计算机融合在一起。

第四，实验教学。综合考虑多门课的课堂教学相关联知识点，以项目导向式，设立一个或多个知识的大、中和小综合实验项目，从交通子系统到大系统，将智能交通系统集成方向课程群多门课程融为一体，最终完成一个交叉口的智能系统项目设计，以培养学生的实际动手能力。

第五，教学方式。将一个班学生分为几组，以案例教学方式，基于小组合作方式让学生共同完成一个智能交通系统集成项目，培养学生的创新、团队协作、沟通和语言表达等综合能力，充分发挥学生的主观能动性。endprint