甘少君 王燕霞 賴(lài)見(jiàn)輝

摘要：《交通信息檢測(cè)與處理》課程是信息科學(xué)與交通學(xué)科的融合，包含大量編程、物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能的內(nèi)容，是新工科建設(shè)的典型課程。如何引導(dǎo)傳統(tǒng)工科學(xué)生積極參與課堂討論、系統(tǒng)掌握課程內(nèi)容，成為傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)引入新工科課程的教學(xué)難點(diǎn)和創(chuàng)新探索的目標(biāo)。本文以《交通信息檢測(cè)與處理》為例，提出關(guān)聯(lián)生活實(shí)例和課堂實(shí)驗(yàn)的新工科課程教學(xué)探索，引領(lǐng)學(xué)生從生活中的交通信息檢測(cè)器出發(fā)，了解不同種類(lèi)交通信息檢測(cè)器的適用范圍進(jìn)而掌握其優(yōu)、缺點(diǎn);另外通過(guò)在課堂引入趣味實(shí)驗(yàn)，使得學(xué)生在輕松的學(xué)習(xí)氛圍下掌握各種檢測(cè)器背后的原理，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)理論的研讀與思考，并促進(jìn)課程思政的達(dá)成。使理論教學(xué)從枯燥的概念記憶向高階理解掌握遞進(jìn)，為傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)引入新工科課程的課程質(zhì)量提升帶來(lái)啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：新工科;交通學(xué)科;課堂實(shí)驗(yàn);生活實(shí)例

一、問(wèn)題導(dǎo)向

1.1教學(xué)痛點(diǎn)

隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)蓬勃發(fā)展和城市化的日新月異，交通類(lèi)專(zhuān)業(yè)的建設(shè)取得了巨大的成就[1]。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，交通行業(yè)在大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能快速發(fā)展的浪潮中也不斷革新，傳統(tǒng)的交通管理方式正在快速更新，交通技術(shù)正在擁抱大數(shù)據(jù)、智能化等新技術(shù)，《交通信息檢測(cè)與處理》等與信息科學(xué)深度融合的新工科課程應(yīng)運(yùn)而生。然而，傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生編程基礎(chǔ)薄弱、缺乏人工智能等信息科學(xué)背景給新工科課程的學(xué)習(xí)和理解帶來(lái)巨大阻礙[2]。

教材全是字，學(xué)生不愛(ài)學(xué)，上課不積極，課后閱讀量難保障等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題使得新工科課程已經(jīng)成為傳統(tǒng)工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程質(zhì)量提升的痛點(diǎn)，《交通信息檢測(cè)與處理》正是該類(lèi)新工科課程的典型代表[3]。如何以學(xué)生為中心，利用創(chuàng)新的教學(xué)理念、方式、方法，達(dá)成專(zhuān)業(yè)理論學(xué)習(xí)認(rèn)知升級(jí)的教學(xué)效果，并形成主動(dòng)學(xué)習(xí)理論和良好的教學(xué)氛圍，成為此類(lèi)課程教學(xué)創(chuàng)新探索的問(wèn)題與目標(biāo)[4]。

1.2學(xué)情分析

本課程學(xué)生為北京工業(yè)大學(xué)2019級(jí)四年制交通類(lèi)專(zhuān)業(yè)的大三學(xué)生。其中，1999年出生約70%，大城市生源近83%，鄉(xiāng)村生源約17%。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程，青年學(xué)生們見(jiàn)識(shí)、興趣、愛(ài)好都很廣泛，大家都使用手機(jī)并熱衷信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)，但深度和高階的理論內(nèi)容卻成為很難開(kāi)展的教學(xué)工作。在以往課堂教學(xué)中，低頭族、手游族、被動(dòng)派成為現(xiàn)在常見(jiàn)的青年學(xué)生狀態(tài)。如何保護(hù)好學(xué)生們對(duì)信息化專(zhuān)業(yè)的興趣，引領(lǐng)學(xué)生積極、主動(dòng)探索課程內(nèi)容，成為新工科課程的創(chuàng)新出發(fā)點(diǎn)[5]。

二、創(chuàng)新思路與舉措

2.1創(chuàng)新思路

《交通信息檢與處理》課程主要講授基于磁頻、波頻、射頻、視頻的車(chē)輛檢測(cè)器及其數(shù)據(jù)處理方法[6]。既包含大量的物理學(xué)、電學(xué)知識(shí)難點(diǎn)，也包含較多編程手段，成為傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)與信息科學(xué)融合的典型課程[7]。為更好的引導(dǎo)學(xué)生掌握課程要點(diǎn)，保護(hù)學(xué)生對(duì)新興信息技術(shù)的興趣，本文提出一種關(guān)聯(lián)生活實(shí)例和課堂實(shí)驗(yàn)的課程教學(xué)方法，幫助學(xué)生們從生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象出發(fā)，挖掘其中的物理學(xué)原理，進(jìn)而升華拓展到本課題的關(guān)鍵內(nèi)容。例如第四章，基于射頻的車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)，課堂從校園卡的使用為切入點(diǎn)，使得學(xué)生理解校園卡同樣是應(yīng)用射頻原理，進(jìn)而拓展出射頻識(shí)別的通信距離、通信手段等高階內(nèi)容[8]。

2.2創(chuàng)新舉措

2.2.1引導(dǎo)學(xué)生探索日常生活中的交通信息檢測(cè)器

《交通信息檢測(cè)與處理》課程所涉及到車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)在北京等大中城市均有廣泛應(yīng)用，考慮到本課程學(xué)生大部分為北京生源，在日常生活中接觸各種交通檢測(cè)器的機(jī)會(huì)較多。因此，課程在講授不同檢測(cè)器之前，首先引導(dǎo)學(xué)生找尋生活中的交通信息監(jiān)測(cè)器，分析其類(lèi)型、安裝位置以及適用場(chǎng)景，對(duì)不同種類(lèi)的交通監(jiān)測(cè)器有初步的認(rèn)識(shí)。

2.2.2引導(dǎo)學(xué)生思考具體場(chǎng)景中交通信息檢測(cè)器的設(shè)置依據(jù)

進(jìn)一步，引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，探究安裝不同種類(lèi)的監(jiān)測(cè)器的依據(jù)。例如，我校東南門(mén)車(chē)輛進(jìn)出口為什么布置的檢測(cè)器是線(xiàn)圈傳感器配合視頻攝像頭，而停車(chē)場(chǎng)內(nèi)則安裝的是地磁傳感器？通過(guò)引領(lǐng)學(xué)生探究不同場(chǎng)景下交通監(jiān)測(cè)器的布置方案，使得學(xué)生直觀的掌握各種監(jiān)測(cè)器的優(yōu)缺點(diǎn)，并且在課程結(jié)束后看到不同的檢測(cè)器時(shí)可以無(wú)意識(shí)的回想起課程內(nèi)容。

2.2.3增加課堂趣味實(shí)驗(yàn)，抓住學(xué)生求知欲和探索欲

《交通信息檢測(cè)與處理》課程所講授的交通檢測(cè)器檢測(cè)原理較復(fù)雜，僅僅通過(guò)教材學(xué)習(xí)，很難掌握檢測(cè)器的檢測(cè)原理。通過(guò)分析，《交通信息檢測(cè)與處理》課程所涉及到的檢測(cè)器原理幾乎全部可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式向?qū)W生展示。例如，第二章線(xiàn)圈檢測(cè)器通過(guò)電渦流原理檢測(cè)車(chē)輛，電渦流原理在生活中應(yīng)用廣泛;第四章RFID檢測(cè)器通過(guò)電磁感應(yīng)原理檢測(cè)，與學(xué)生們?nèi)粘Ｊ褂玫男@卡原理一致。

2.2.4增加信息科學(xué)隨堂編程演示，幫助學(xué)生消除對(duì)編程的恐懼

針對(duì)交通專(zhuān)業(yè)學(xué)生編程基礎(chǔ)薄的實(shí)際情況，引入可視化編程工具Node-Red對(duì)課程涉及的交通檢測(cè)手段及數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行演示，避免學(xué)生由于傳統(tǒng)編程方法難入門(mén)直接放棄對(duì)課程的探索。Node-Red為近年來(lái)產(chǎn)生的可視化編程方式，學(xué)習(xí)者無(wú)需專(zhuān)業(yè)編程基礎(chǔ)即可實(shí)現(xiàn)基本的操作。通過(guò)課堂演示，學(xué)生們了解到簡(jiǎn)單數(shù)步即可實(shí)現(xiàn)通過(guò)超聲波傳感器檢測(cè)車(chē)輛速度、距離，并且能夠?qū)崿F(xiàn)超速信息語(yǔ)音提醒，郵件提醒。極大的消除了學(xué)生們對(duì)編程的恐懼。

三、教學(xué)評(píng)價(jià)

在本課程以往的教學(xué)評(píng)價(jià)中，對(duì)概念記憶，觀點(diǎn)理解，文字輸出較為關(guān)注。但在關(guān)聯(lián)生活實(shí)例和課堂實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探索中，在最初階段很難找到合適的教學(xué)評(píng)價(jià)方法，來(lái)客觀真實(shí)評(píng)價(jià)教學(xué)效果。但似乎在課程進(jìn)展中，大家的表現(xiàn)和課后在思考作業(yè)的表現(xiàn)還是具有個(gè)體差別的。為了將結(jié)果型評(píng)價(jià)向過(guò)程性評(píng)價(jià)延伸，本次探索采用了1）課后總結(jié)報(bào)告感悟，讓同學(xué)自評(píng)反思，同時(shí)評(píng)價(jià)課堂教學(xué)效果。2）教師結(jié)合課程目標(biāo)的達(dá)成和教學(xué)內(nèi)容的落實(shí)，在課后作業(yè)中評(píng)價(jià)學(xué)生。通過(guò)學(xué)生的教學(xué)評(píng)價(jià)，可以看出本次教學(xué)探索達(dá)到了預(yù)期目的。

四、課程思政

4.1思政點(diǎn)挖掘

當(dāng)前課程思政的內(nèi)容挖掘已經(jīng)成為課程建設(shè)的重要方面，尤其在技術(shù)性課程中較難找到對(duì)年輕人較有吸引力的思政點(diǎn)。通過(guò)在課前大量閱讀文獻(xiàn)，查閱資料，做到每一堂課都融入思政元素，潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲。例如在移動(dòng)型車(chē)輛檢測(cè)器中，通過(guò)引入我國(guó)北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程，讓學(xué)生們了解到我國(guó)北斗系統(tǒng)如何打了一場(chǎng)漂亮的翻身仗，理解為何北斗系統(tǒng)對(duì)我國(guó)意義重大;在基于視頻的車(chē)輛檢測(cè)器中，通過(guò)講解華為、?？档纫慌褡迤髽I(yè)如何扛起科技創(chuàng)新的大旗，解決“卡脖子”問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生們的民族自豪感。

4.2引入方式挖掘

最后在課程思政內(nèi)容引入方面，從青年的視角，具有青年人喜歡的審美感和及時(shí)性，更能引起青年興趣，并不會(huì)帶來(lái)反感

五、教學(xué)探索總結(jié)

本次關(guān)聯(lián)生活實(shí)例和課堂實(shí)驗(yàn)的《交通信息檢測(cè)與處理》課程調(diào)動(dòng)了學(xué)生既有的經(jīng)驗(yàn)、能力、認(rèn)知，通過(guò)教師引導(dǎo)，將生活實(shí)例導(dǎo)向課程內(nèi)容和目標(biāo)，讓同學(xué)自我建構(gòu)，而非強(qiáng)制灌輸。尤其對(duì)于專(zhuān)業(yè)理論課程，雖然有一定深度和難度，但正是切身體驗(yàn)，才能激發(fā)學(xué)生思考、查詢(xún)、閱讀、批判等一系列更高階的學(xué)習(xí)行為，形成建構(gòu)式學(xué)習(xí)。

關(guān)聯(lián)生活實(shí)例和課堂實(shí)驗(yàn)的新工科課程教學(xué)模式充分利用學(xué)生們的求知欲、探索欲，力圖消除傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)編程等新型信息化專(zhuān)業(yè)課程的恐懼和抵制，結(jié)合課題演示實(shí)驗(yàn)和可視化編程技術(shù)，達(dá)成專(zhuān)業(yè)理論學(xué)習(xí)認(rèn)知升級(jí)的教學(xué)效果，形成主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索的良好的教學(xué)氛圍，成為傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)講授新工科課程的有效探索。

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