周 銳 周?？?趙宇航 陳希至 冼 弟

（深圳大學(xué)土木與交通工程學(xué)院，廣東 深圳 518060）

0 引言

2021年10月，交通運(yùn)輸部印發(fā)了《數(shù)字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》，指出到2025年，“交通設(shè)施數(shù)字感知，信息網(wǎng)絡(luò)廣泛覆蓋，運(yùn)輸服務(wù)便捷智能，行業(yè)治理在線協(xié)同，技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新活躍，網(wǎng)絡(luò)安全保障有力”的數(shù)字交通體系深入推進(jìn)，這為我國數(shù)字孿生交通系統(tǒng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。數(shù)字孿生交通，是先采集構(gòu)建現(xiàn)實(shí)中的交通狀況的數(shù)據(jù)，在虛擬世界構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)字映射，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的交通仿真、人工智能與大數(shù)據(jù)分析并生成相應(yīng)的優(yōu)化方案評(píng)價(jià)。它代表了交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向。目前數(shù)字孿生在國內(nèi)外智慧高速、車路協(xié)同和自動(dòng)駕駛等交通領(lǐng)域已投入試點(diǎn)和應(yīng)用，但距離真正的虛實(shí)互動(dòng)、同步可視、全局管理的數(shù)字孿生交通系統(tǒng)還有很大差距。為滿足數(shù)字交通發(fā)展的新目標(biāo)和新需求，交通運(yùn)輸類專業(yè)學(xué)生需要具備數(shù)字孿生交通的相關(guān)理論知識(shí)和技術(shù)應(yīng)用。

為了加快建設(shè)交通強(qiáng)國，我國需要大量交通專業(yè)的高端人才，同時(shí)，我國不斷增加海外交通建設(shè)投資和擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模。因此，對(duì)從事數(shù)字孿生交通工作人員的專業(yè)英語要求也顯著提高，交通工程專業(yè)英語的教學(xué)顯得尤為重要。由于國內(nèi)外數(shù)字孿生交通研究才剛剛起步，相關(guān)的理論、技術(shù)與應(yīng)用尚未形成體系，國內(nèi)已有的交通工程專業(yè)英語教材沒有涉及數(shù)字孿生交通的最新進(jìn)展，特別是交通規(guī)劃、城市交通、高速公路、車路協(xié)同、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域的應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)方式是以文獻(xiàn)翻譯為主的，相關(guān)交通工程技術(shù)僅通過PPT在課堂呈現(xiàn)，讓學(xué)生難以有效掌握數(shù)字孿生技術(shù)的概念原理和深刻認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生交通的場景應(yīng)用。而且，該課程的考核方式往往是閉卷考試或開卷考試等終結(jié)性的考核方式，以詞匯、句子、段落翻譯等為考核內(nèi)容，這種應(yīng)試考試無法有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，無法通過英語學(xué)習(xí)來理解數(shù)字孿生技術(shù)在交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用。

針對(duì)該課程教學(xué)中的上述問題，結(jié)合數(shù)字孿生交通國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)，提出了數(shù)字孿生交通背景下交通工程專業(yè)英語課程教學(xué)改革和創(chuàng)新，對(duì)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整、加強(qiáng)數(shù)字孿生技術(shù)操作與實(shí)踐，改變考核方式等方面，強(qiáng)化交通專業(yè)的英語水平，提高了學(xué)生數(shù)字孿生交通的創(chuàng)新實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字孿生交通系統(tǒng)領(lǐng)域的國際化高端人才培養(yǎng)。

1 課程特點(diǎn)

交通工程專業(yè)英語是高等院校交通工程專業(yè)的一門選修課，是與交通工程專業(yè)基礎(chǔ)課密切相關(guān)的課程，本課程以雙語教學(xué)為模板，通過課程材料的講解、閱讀和報(bào)告，讓學(xué)生了解國內(nèi)外最新的交通動(dòng)態(tài)，作為中文專業(yè)課程的有效補(bǔ)充，獲得與外界接軌的正確渠道。本課程選擇與交通專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)相關(guān)的英文素材，讓學(xué)生掌握必要的交通專業(yè)英文詞匯及表達(dá)方式；然后結(jié)合交通領(lǐng)域的發(fā)展，選擇適當(dāng)?shù)挠⑽馁Y料和期刊文章，以專業(yè)詞匯和長難句解讀為重點(diǎn)，訓(xùn)練學(xué)生專業(yè)英語的閱讀與翻譯能力；并以期刊論文、美國及英國交通部門專業(yè)報(bào)告為基礎(chǔ)，鍛煉學(xué)生的英文寫作水平。相對(duì)于大學(xué)英語課程，交通工程專業(yè)英語注重的是專業(yè)性的表達(dá)與書寫，涉及許多專業(yè)概念與知識(shí)，需要學(xué)生能夠?qū)I(yè)性名詞有準(zhǔn)確性的理解與應(yīng)用；教學(xué)內(nèi)容大部分都是有關(guān)交通工程的概念與技術(shù)，涉及大量的專業(yè)詞匯、英文文獻(xiàn)、較多專業(yè)知識(shí)背景。因此，該門課程涉及學(xué)科范圍廣，實(shí)例分析少，抽象理論多而且理解難度大。

2 課程教學(xué)改革

基于本課程的課程性質(zhì)，根據(jù)數(shù)字孿生交通的發(fā)展需求，在教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式這四個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新。

2.1 教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)我國“交通強(qiáng)國”國家戰(zhàn)略”和《數(shù)字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》的建設(shè)需求，結(jié)合交通工程專業(yè)課程的特點(diǎn)，交通工程專業(yè)課程的課程目標(biāo)調(diào)整為：

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握必要的交通專業(yè)詞匯、文獻(xiàn)閱讀理解及英文寫作能力，了解國內(nèi)外數(shù)字孿生交通的前沿發(fā)展，使英語學(xué)習(xí)與專業(yè)知識(shí)有機(jī)地結(jié)合在一起，促進(jìn)與世界的交流；使得本科生具備數(shù)字孿生交通重要技能應(yīng)用的實(shí)踐能力和良好的創(chuàng)新能力，具備國際化、高端的專業(yè)綜合素質(zhì)水平。

2.2 教學(xué)內(nèi)容

數(shù)字孿生技術(shù)以真實(shí)數(shù)據(jù)為支撐，實(shí)現(xiàn)虛擬世界和物理世界的無縫互通。數(shù)字孿生技術(shù)與不斷發(fā)展的傳感、通信、人工智能等技術(shù)結(jié)合起來，將構(gòu)建起智能交通的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施，在越來越多的交通領(lǐng)域發(fā)揮作用。與傳統(tǒng)智能交通平臺(tái)所不同的是，數(shù)字孿生交通應(yīng)用平臺(tái)更注重后臺(tái)支撐的交通模型和人工智能，再輔助以增加現(xiàn)實(shí)AR技術(shù)的展現(xiàn)，可以為用戶提供更加精細(xì)化的指導(dǎo)和更智能的決策。數(shù)字孿生交通系統(tǒng)的英文教學(xué)內(nèi)容主要包括以下部分：

首先，通過英文文獻(xiàn)和英文網(wǎng)站等方式學(xué)習(xí)，介紹數(shù)字孿生交通系統(tǒng)的特征：（1）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)完成可視化的模型推演。數(shù)字孿生可以通過輸入實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通進(jìn)行可視化建模仿真，并且對(duì)該模型進(jìn)行推演實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)決策。（2）提高地圖精度、加速智能駕駛技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。數(shù)字孿生可以提高地圖的精度，借此提高智能駕駛技術(shù)的安全穩(wěn)定性，為智能駕駛技術(shù)推廣提高了可行性。（3）從全局出發(fā)尋找解決交通擁堵問題的最優(yōu)解。城市道路路況復(fù)雜難以精確量化城市的交通變化，因此通過數(shù)字孿生技術(shù)采集數(shù)據(jù)并對(duì)城市進(jìn)行分析，可以有效掌握城市交通現(xiàn)狀的動(dòng)態(tài)變化。

其次，本課程的教學(xué)內(nèi)容主要圍繞數(shù)字孿生交通關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用平臺(tái)的英文學(xué)習(xí)展開，其中，八大關(guān)鍵技術(shù)包括：（1）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；（2）云邊端計(jì)算；（3）大數(shù)據(jù)技術(shù)；（4）BIM/CIM；（5）人工智能；（6）區(qū)塊鏈；（7）5G通信；（8）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR技術(shù)。十大應(yīng)用平臺(tái)包括：（1）智能交通管理；（2）交通運(yùn)行監(jiān)測；（3）交通規(guī)劃設(shè)計(jì)；（4）交通信息服務(wù)；（5）智能公交；（6）智能停車；（7）車路協(xié)同服務(wù)；（8）出行即服務(wù)；（9）物流服務(wù)；（10）仿真評(píng)價(jià)服務(wù)。

最后，引入幾個(gè)典型案例，分析數(shù)字孿生交通的應(yīng)用現(xiàn)狀：（1）典型案例一：數(shù)字孿生交通系統(tǒng)于貴州試點(diǎn)，主要利用當(dāng)前路口現(xiàn)有的視頻監(jiān)控資源，深度融合毫米波雷達(dá)，通過對(duì)在路網(wǎng)對(duì)象，人、車、路、環(huán)境的全方位、全息感知，將相關(guān)數(shù)據(jù)融合導(dǎo)入交通仿真系統(tǒng)之中，同時(shí)結(jié)合高精度地圖對(duì)相關(guān)目標(biāo)對(duì)象的軌跡圖進(jìn)行觀測描繪、分析判斷目標(biāo)個(gè)體的運(yùn)動(dòng)軌跡及意義，全面研究人、車、路、環(huán)境的關(guān)系，借此解決現(xiàn)有交通資源浪費(fèi)、信號(hào)系統(tǒng)變化不足、對(duì)交通事故響應(yīng)不及時(shí)的缺點(diǎn)。（2）典型案例二：廣州機(jī)場高速收費(fèi)站通過打造“智慧之眼”系統(tǒng)來完成對(duì)收費(fèi)廣場信息、車流信息、ETC收費(fèi)信息的采集并映射到系統(tǒng)之中，以此實(shí)現(xiàn)ETC收費(fèi)功能，提高了ETC的精確性和準(zhǔn)確性，在提高了收費(fèi)站的服務(wù)水平的同時(shí)還提高了旅客的舒適感。（3）典型案例三：都安至巴馬高速公路品質(zhì)工程建設(shè)。為了提升項(xiàng)目設(shè)計(jì)和建設(shè)管理水平，分別在施工、竣工、管理階段對(duì)該工程進(jìn)行了數(shù)字孿生建模項(xiàng)目管理。首先在施工階段開展了對(duì)公路建設(shè)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)中的重點(diǎn)工藝進(jìn)行數(shù)字化仿真，提前預(yù)防可能出現(xiàn)的相關(guān)工程問題。同時(shí)在施工過程中對(duì)施工的質(zhì)量、成本、進(jìn)度、安全等問題進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同步反映工程狀態(tài)在萌芽階段解決問題。其次在項(xiàng)目竣工交付階段，通過數(shù)字孿生模型可以在保證項(xiàng)目竣工時(shí)結(jié)算的效率以及準(zhǔn)確性。最后通過建立數(shù)字孿生模型，可以有效提高對(duì)工程項(xiàng)目后期的運(yùn)營維護(hù)，由于該工程項(xiàng)目可以提高管理運(yùn)營效率，可以實(shí)現(xiàn)建設(shè)過程數(shù)據(jù)管理，可以將資料分類存儲(chǔ)與模型相互關(guān)聯(lián)，有效減少資料在運(yùn)營管理過程中的丟失，在三維模擬環(huán)境中通過“績效數(shù)字孿生模型”查詢各種資產(chǎn)組件的健康狀況。（4）典型案例四：滬寧高速寧鎮(zhèn)段資產(chǎn)管理試點(diǎn)應(yīng)用。應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，寧滬高速寧鎮(zhèn)段通過交通智能仿真、MR體驗(yàn)教學(xué)、車路協(xié)同仿真等試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)資產(chǎn)管理進(jìn)行了試點(diǎn)。其中通過MR體驗(yàn)教學(xué)，模擬了高速公路上的自動(dòng)駕駛，測試了公路養(yǎng)護(hù)對(duì)實(shí)時(shí)交通情況的影響。

2.3 教學(xué)方法

本課程主要采用互動(dòng)式、案例式教學(xué)方法，既有理論教學(xué)，又有實(shí)踐教學(xué)，其中理論教學(xué)包括英文課件PPT講授數(shù)字孿生交通基本概念、針對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)課程內(nèi)容采取典型案例式進(jìn)行解讀、講授如何查閱翻譯專業(yè)文獻(xiàn)以及英文論文的寫作。實(shí)踐教學(xué)主要包括學(xué)生的一次英文演講和一個(gè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書：（1）英文演講。針對(duì)數(shù)字孿生交通系統(tǒng)中不同技術(shù)及其應(yīng)用，例如，智慧高速中基于數(shù)字孿生技術(shù)的全天候通行系統(tǒng)，2個(gè)學(xué)生為一小組單元，每個(gè)小組需要制作關(guān)于一種數(shù)字孿生交通關(guān)鍵技術(shù)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場景的英文PPT，演講內(nèi)容和匯報(bào)都采用英文的方式，PPT頁數(shù)在20～25頁之間，演講時(shí)間10分鐘并提問2分鐘，最后老師根據(jù)演講的內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生與老師之間的互動(dòng)與討論。（2）任務(wù)書。2個(gè)學(xué)生為同一小組單元，根據(jù)所選的那種數(shù)字孿生交通關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)出一個(gè)簡單案例，繪制該技術(shù)的概念圖和功能應(yīng)用等，并撰寫與提交相應(yīng)的任務(wù)說明書。通過英文演講和課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生查閱翻譯英文文獻(xiàn)、制作演講PPT和演講水平，以及創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。此外，課后還為學(xué)生答疑問題，并且?guī)椭鷮W(xué)生修改演講PPT，通過學(xué)生的反饋與評(píng)價(jià)不斷改進(jìn)課程的教學(xué)質(zhì)量。

2.4 考核方式

本課程的考核方式取消了期末考試，采取過程性考核方式的評(píng)價(jià)方法，課程總成績由平時(shí)成績和實(shí)踐成績兩部分組成：（1）平時(shí)成績占比為20%，主要包括占比10%的5次簽到情況和占比10%的主題討論，主題討論主要針對(duì)數(shù)字孿生交通系統(tǒng)涉及的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題進(jìn)行討論，例如，標(biāo)識(shí)感知、新型測繪、模擬仿真、全要素表達(dá)、協(xié)同計(jì)算等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的自身發(fā)展和融合。（2）實(shí)踐成績占比為80%，其中話題英文演講和開放式課程任務(wù)書占比40%，指導(dǎo)老師根據(jù)每個(gè)小組匯報(bào)的英文演講和提交的任務(wù)書的新穎性、創(chuàng)新性、答辯效果等方面給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。

3 結(jié)語

在國家政策支持和多方的引導(dǎo)下，數(shù)字化的升級(jí)改造深入整個(gè)交通行業(yè)，數(shù)字孿生相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用愈發(fā)繁多，交通發(fā)展邁入數(shù)字孿生交通新時(shí)代。通過分析交通工程專業(yè)英語課程特點(diǎn)，從教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面進(jìn)行教學(xué)改革，提出以培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字孿生交通技能為目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)數(shù)字孿生交通的新知識(shí)和新技術(shù)，通過案例式與互動(dòng)式等多種教學(xué)手段，將考核方式過程化，注重提高學(xué)生的英文查閱翻譯和創(chuàng)新實(shí)踐能力，培養(yǎng)交通領(lǐng)域國際化的高科技人才。