思政背景下交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計探討

王揚　賴見輝　尚文龍　王金　柳堤　黃利華

摘? 要：系統(tǒng)分析高校交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用課程在思政教育過程中存在的問題，提出交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用課程的理論知識內(nèi)容和發(fā)展方向，給出思政教育與專業(yè)知識相融合的教學(xué)模式。以數(shù)據(jù)安全、國家安全、軟件國產(chǎn)化、社會大事件和芯片“卡脖子”等為例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習積極性，實現(xiàn)與思政教育的深度融合。

關(guān)鍵詞：交通；大數(shù)據(jù)；課程思政；思政教育；專業(yè)知識

中圖分類號：G641? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）04-0193-04

Abstract： This paper systematically analyzes the problems existing in the course of Technology and Applications of Transportation Big Data in the process of ideological and political education， putting forward theoretical knowledge content and development directions of this course and giving a teaching model for integration of ideological and political education and professional knowledge. The paper takes data security， national security， localization of software， social events and chip "being hit in the throat" as examples to stimulate students' interest in learning， arouse their enthusiasm for learning and achieve deep integration of ideological and political education.

Keywords： transportation; big data; curriculum ideology and politics; ideological and political education; professional knowledge

信息技術(shù)、通信技術(shù)與各行業(yè)的深度跨界融合，促使我國城市發(fā)展及經(jīng)濟社會發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、云計算等新技術(shù)的蓬勃發(fā)展，使得城市交通系統(tǒng)賴以生存和發(fā)展的外部生態(tài)環(huán)境發(fā)生了重大變化，傳統(tǒng)交通發(fā)展模式及規(guī)劃理論方法體系面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

新時期，隨著空間和社會的劇烈變遷，“調(diào)查—分析—預(yù)測—規(guī)劃”，這一傳統(tǒng)的交通研究方法和過程存在明顯的局限性。同時，隨著信息時代多源數(shù)據(jù)大量涌現(xiàn)及大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，為人的出行需求精準感知及出行機理發(fā)現(xiàn)、交通系統(tǒng)運行態(tài)勢快速甄別、多模式交通服務(wù)水平多維度評價、交通規(guī)劃與管控科學(xué)決策和出行個性化服務(wù)及需求有效引導(dǎo)等一系列重大難題的解決提供了良好的契機。

交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用課程的開設(shè)，為滿足學(xué)生掌握最新的大數(shù)據(jù)技術(shù)提供了便利[1]，但該課程在思政教育方面較為欠缺[2]。習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上講到，“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人”“要堅持不懈培育和弘揚社會主義核心價值觀，引導(dǎo)廣大師生做社會主義核心價值觀的堅定信仰者、積極傳播者、模范踐行者”。對交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用課程[3]而言，對學(xué)生傳授專業(yè)知識[4]的同時，需要融入思政教育內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的思想水平、政治覺悟、道德品質(zhì)和文化素養(yǎng)，讓學(xué)生成為德才兼?zhèn)?、全面發(fā)展的人才。本文依托北京工業(yè)大學(xué)在教育教學(xué)實踐過程中的經(jīng)驗開展探討。

一? 交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用課程介紹

交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用課程根據(jù)交通領(lǐng)域大數(shù)據(jù)特征，介紹常見交通大數(shù)據(jù)類別，大數(shù)據(jù)挖掘工具、算法和分析方法。通過本課程學(xué)習，學(xué)生將理解大數(shù)據(jù)技術(shù)在交通行業(yè)的應(yīng)用范疇，了解大數(shù)據(jù)的基本工具、算法，將基本具備在交通領(lǐng)域開展大數(shù)據(jù)挖掘的思路和實踐能力。通過對交通大數(shù)據(jù)的挖掘應(yīng)用，學(xué)生將理解個體隱私與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，理解國家安全與數(shù)據(jù)安全的關(guān)系。

二? 高校課程思政教育問題分析

（一）? 思政教育與教學(xué)內(nèi)容貼合度不高

交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用性是交通工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)選修課，但是涉及的知識內(nèi)容跨專業(yè)性強，傳統(tǒng)思政教育的效果不明顯。尤其是教學(xué)內(nèi)容與思政教育完全脫節(jié)，思政教育與專業(yè)教育貼合度差，缺乏交集與融合，學(xué)生對接效果較差。

傳統(tǒng)的思政教育[5]主要通過結(jié)合歷史知識、弘揚創(chuàng)新精神、宣揚榜樣力量和渲染愛國情懷等手段。但交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用課是一門隨著時代發(fā)展剛開設(shè)的新課程，以往的思政案例很難完全融合進來。思政教育時空上的局限性隨著信息化、電子化的迅猛發(fā)展，各種信息低成本、快速地滲透到每個角落，出現(xiàn)了很多以前沒有出現(xiàn)的現(xiàn)象[6]。因此需要在課程安排過程中及時做出積極反應(yīng)，來應(yīng)對瞬息萬變的世界，來應(yīng)對當代大學(xué)生的思想動態(tài)需求。

（二）? 缺乏系統(tǒng)的思政教育理論

交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用的課程理論很多是經(jīng)由西方傳播而來的，未經(jīng)本土化直接用，容易出現(xiàn)“水土不服”現(xiàn)象，也不符合我國思政教育的目標[7]。

我國高等教育發(fā)展方向要同我國發(fā)展的現(xiàn)實目標和未來方向緊密聯(lián)系在一起，為人民服務(wù)，為中國共產(chǎn)黨治國理政服務(wù)，為鞏固和發(fā)展中國特色社會主義制度服務(wù)，為改革開放和社會主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。因此思政教育必須堅持以馬克思主義為指導(dǎo)，全面貫徹黨的教育方針。要堅持不懈傳播馬克思主義科學(xué)理論，抓好馬克思主義理論教育，為學(xué)生一生成長奠定科學(xué)的思想基礎(chǔ)。

（三）? 學(xué)生缺乏思政實踐引導(dǎo)

實踐思政是以社會實踐活動為載體[8]，與思政課、課程思政同向同行[9]，落實立德樹人根本任務(wù)的一種教育形式[10]。目前交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用課程的思政教育多以理論授課為主，學(xué)生被動接受知識，思政教育效果往往不好。教育部印發(fā)的《高等學(xué)校思想政治理論課建設(shè)標準》指出，借力學(xué)校、社會的資源合力形成協(xié)同效應(yīng)，社會“大思政課”和課堂“小思政課”緊密融合，“思政課程”與“課程思政”同向同行[11]。

三? 思政課程設(shè)計

（一）? 交通大數(shù)據(jù)采集技術(shù)

交通數(shù)據(jù)采集經(jīng)歷了近百年發(fā)展，由最初的人工采集，到半自動采集，演化為現(xiàn)在眾包采集方式，數(shù)據(jù)獲取難度逐步降低，精度逐漸提高。傳統(tǒng)交通檢測技術(shù)主要集中于車輛的監(jiān)測及在固定點的交通運行參數(shù)監(jiān)測。但隨著人們對交通系統(tǒng)的深入了解，以及物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)測對象已由原先的車輛（車流）逐步擴展并全面覆蓋到交通的四個要素：人、車、路和環(huán)境綜合感知，并形成交通動態(tài)大數(shù)據(jù)[12]。在思政課程設(shè)計時，從交通流量計數(shù)器的應(yīng)用歷史開始引入，介紹新中國成立初期以人工計數(shù)方式采集交通參數(shù)，老一輩交通工程設(shè)計師在高海拔地區(qū)克服困難長時間采集數(shù)據(jù)，突出社會奉獻精神、吃苦耐勞精神。

傳統(tǒng)的交通數(shù)據(jù)分析方法主要理論基礎(chǔ)是統(tǒng)計學(xué)，隨著交通數(shù)據(jù)獲取的廣度和深度不斷突破，傳統(tǒng)方法越來越難以滿足現(xiàn)實需求，而隨著數(shù)據(jù)驅(qū)動理論體系的逐步完善，方法也逐漸成熟。面對日益復(fù)雜的出行需求，在交通領(lǐng)域中引入大數(shù)據(jù)感知被視為是一種分析并解決交通問題的有效途徑之一，因此近年來受到了極大的關(guān)注。在思政課程設(shè)計時，從數(shù)據(jù)挖掘分析的工具入手，傳統(tǒng)計算機性能開展海量數(shù)據(jù)挖掘與分析的能力有限，它需要有高性能CPU、高效率并行計算GPU、快速輸入輸出數(shù)據(jù)的存儲等，但目前我國依然不具備獨立生產(chǎn)能力，處處被國外企業(yè)“卡脖子”，極大制約了我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。給學(xué)生樹立良好的國家數(shù)據(jù)主權(quán)和安全觀念，也引導(dǎo)學(xué)生了解此類高技術(shù)計算平臺，需要長期的技術(shù)積累和強大的研發(fā)投入，做科研除了仰望星空，還需要腳踏實地。

（二）? 交通大數(shù)據(jù)個體分析技術(shù)

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)快速進步，城市交通大數(shù)據(jù)分析與挖掘主題的深度交叉和融合，可以創(chuàng)新出很多新方法、新技術(shù)、新流程和新思維。在對海量出行者的出行行為進行整理與分析的基礎(chǔ)上，可對出行者的出行機理進一步挖掘。傳統(tǒng)的交通分析模型核心技術(shù)OD是建立在居民出行調(diào)查基礎(chǔ)上的，這一概念對表達交通出行總量是有效的，但并沒有反映出行之間的關(guān)聯(lián)。也不能說明個體經(jīng)?；顒拥牡貐^(qū)（職住地外），OD概念的這種缺陷是受制于調(diào)查手段局限性而產(chǎn)生。手機、車牌照[13]等數(shù)據(jù)均具有對個體連續(xù)追蹤的特點，但由于采集方式、時間分別率、參照系精度等多方面的原因，很難精準判別每次出行的具體位置，為了充分利用時間觀測積累所獲取的經(jīng)常性活動規(guī)律，需要突破原有的技術(shù)概念的約束，尋找新的行為度量方法。

在課程設(shè)計時，可以介紹個體交通數(shù)據(jù)挖掘方法，如手機信令數(shù)據(jù)的聚類法、地圖匹配法、人群識別法和職住地識別法等。在思政課程設(shè)計時，從數(shù)據(jù)安全與隱私保護入手，以美國的“棱鏡門”[14]事件為例，它是一項由美國國家安全局自2007年起開始實施的絕密電子監(jiān)聽計劃，許可的監(jiān)聽對象包括任何在美國以外地區(qū)使用參與計劃公司服務(wù)的客戶，或是任何與國外人士通信的美國公民。美國國家安全局可以接觸到大量個人聊天日志、存儲的數(shù)據(jù)、語音通信、文件傳輸和個人社交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。美國針對中國進行大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)進攻，并把中國領(lǐng)導(dǎo)人和華為公司列為目標。攻擊的目標還包括商務(wù)部、外交部、銀行和電信公司等?？v然“棱鏡門”事件風波早已經(jīng)平息，但它給我們帶來的對于IT上信息安全的擔憂仍然未結(jié)束，我們?nèi)孕杓訌娫诰W(wǎng)絡(luò)上對于自己的信息安全的保護。加強學(xué)生對個體數(shù)據(jù)安全，以及挖掘算法的重視。

（三）? 交通大數(shù)據(jù)群體分析技術(shù)

伴隨“互聯(lián)網(wǎng)+”[15]的理念深入人心，城市居民的出行方式變得多元化，網(wǎng)約車、共享單車，以及日漸成熟的共享汽車，都極大地豐富了居民的出行方式。在提高居民出行效率的同時，也使城市局部地區(qū)出行量發(fā)生突變，如何應(yīng)對短時間內(nèi)交通需求的顯著變化成為城市交通新的難題。手機成了居民生活的標配，在居民出行的過程中，會通過手機留下 “電子足跡”。居民海量的出行軌跡信息，對于挖掘某類群體的“畫像”，實時監(jiān)測群體的移動特征，估計預(yù)測出行需求，科學(xué)規(guī)劃城市路網(wǎng)及公交，應(yīng)對城市突發(fā)事件提供了豐富的數(shù)據(jù)資源。手機定位數(shù)據(jù)具有實時性、長期性和數(shù)據(jù)獲取成本低等優(yōu)勢，開展城市人群時空分布規(guī)律的挖掘和探索對建設(shè)智慧城市也有著重要意義。

在課程設(shè)計時，可以介紹群體的分類算法，如老年群體辨識方法，城市通勤群體識別方法，跨城出行群體識別方法，突發(fā)事件群體識別等。在思政課程設(shè)計時，介紹上海外灘踩踏事件[16]，2014年12月31日23時35分，正值跨年夜活動，因很多游客市民聚集在上海外灘迎接新年，上海市黃浦區(qū)外灘陳毅廣場東南角通往黃浦江觀景平臺的人行通道階梯處底部有人失衡跌倒，繼而引發(fā)多人摔倒、疊壓，致使擁擠踩踏事件發(fā)生，造成36人死亡，49人受傷。這是一起對群眾性活動預(yù)防準備不足、現(xiàn)場管理不力、應(yīng)對處置不當而引發(fā)的擁擠踩踏并造成重大傷亡和嚴重后果的公共安全責任事件。在該事件中，若能及時通過大數(shù)據(jù)群體識別算法，發(fā)現(xiàn)海量人群聚集程度，調(diào)配現(xiàn)場管理人員開展疏導(dǎo)，是可以避免事件發(fā)生的。通過該事件引導(dǎo)學(xué)生重視群體識別算法的作用和價值，提升學(xué)生對專業(yè)知識的自豪感。

（四）? 交通路網(wǎng)運行狀態(tài)分析技術(shù)

交通路網(wǎng)運行狀態(tài)是開展交通運行評估與監(jiān)測的關(guān)鍵，通過多源大數(shù)據(jù)對道路上運行車輛的監(jiān)測，掌握交通運行參數(shù)。隨著交通流數(shù)據(jù)獲取手段的不斷豐富，通過多源數(shù)據(jù)融合來提升運行狀態(tài)識別的精度成為一種有效的途徑。

在課程設(shè)計時，可以重點關(guān)注基于軌跡數(shù)據(jù)的交通動態(tài)信息提取方法及擁堵交叉口識別方法，利用多源數(shù)據(jù)進行融合提升精度的方法，應(yīng)用深度學(xué)習進行交通流預(yù)測等。在思政課程設(shè)計時，介紹路網(wǎng)運行狀態(tài)采集常用的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，衛(wèi)星定位是一種使用衛(wèi)星對某物進行準確定位的技術(shù)，可以在任意時刻、在地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，以便實現(xiàn)導(dǎo)航、定位、授時等功能。目前成熟的衛(wèi)星定位系統(tǒng)有美國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯GLONASS和我國北斗，但我國北斗并非開始建設(shè)就一帆風順，在早期研發(fā)的時候，不掌握關(guān)鍵技術(shù)，希望通過與歐洲合作探索技術(shù)，但遭到國外的排斥，無法參與核心研發(fā)工作。后來我國科研人員奮發(fā)圖強，后來居上，終于完成了北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的研發(fā)和建設(shè)。引導(dǎo)學(xué)生要有堅定的家國情懷，核心技術(shù)是花錢買不到的，只有通過踏實苦干才能自主掌握，不必受制于人。

（五）? 交通大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

伴隨著大數(shù)據(jù)可視化的熱潮，在交通數(shù)據(jù)中使用可視化可以幫助人們有效地理解移動車輛的行為、發(fā)現(xiàn)交通在時空上的模式，從而為交通優(yōu)化等提供決策信息。當代交通系統(tǒng)每時每刻都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，比如，出租車上搭載的GPS傳感器會記錄出租車的行駛軌跡；街道監(jiān)控攝像頭會記錄車輛的通過情況。而且，伴隨著城市越來越大，汽車越來越多，監(jiān)控越來越多，交通數(shù)據(jù)的規(guī)模有了爆炸性的增長。在這種情況下，直接對交通數(shù)據(jù)進行分析的傳統(tǒng)方法已經(jīng)變得越來越困難，而且效率越來越低，數(shù)據(jù)挖掘、機器學(xué)習和可視化等智能化技術(shù)的深入和廣泛使用已經(jīng)變得刻不容緩。特別地，可視化可以將用戶和數(shù)據(jù)直接相關(guān)，支持用戶以簡單可視的方式與數(shù)據(jù)進行交互，進而實現(xiàn)用戶智慧和機器智慧交融反饋，可以極大地提高分析和決策的效率與準度。

交通可視化被認為是通向未來智慧城市的必由之路，因此逐漸將交通可視化作為一個獨立的研究與應(yīng)用領(lǐng)域展開工作。狹義上來說交通可視化就是對交通系統(tǒng)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行編碼，通過圖片、圖表的方式向用戶展示交通數(shù)據(jù)，支持與用戶交互的交通數(shù)據(jù)分析手段，主要包括對象軌跡的可視化、監(jiān)控數(shù)據(jù)的可視化及路網(wǎng)路況的可視化。對象軌跡的可視化一般是將交通系統(tǒng)中的實體（比如出租車、公交車、行人等）的軌跡在地圖上用線條的方式進行展示；而監(jiān)控數(shù)據(jù)的可視化則可以根據(jù)監(jiān)控的類型分為基于監(jiān)控事件的可視化和監(jiān)控視頻的可視化；至于路網(wǎng)路況的可視化，則一般是通過熱力圖等技術(shù)可視化實時通行狀況和擁堵狀況等。

在課程設(shè)計時，將介紹交通可視化的作用，如何提升交通分析的表達效果、接受度等，介紹常用工具如Python、echarts[17]、kepler、Arcgis和tableau等。在思政課程設(shè)計時，將介紹可視化軟件工具國產(chǎn)化問題，交通可視化軟件基本以國外開發(fā)的成熟工具為主。國產(chǎn)軟件起步比較晚，缺乏深厚的積累，在用戶界面、軟件功能、系統(tǒng)架構(gòu)和平臺化、開放性等方面與國外大型軟件公司的軟件產(chǎn)品和售后服務(wù)還存在一定的差距。并且可視化軟件工具很容易被國外“卡脖子”，這些問題將引導(dǎo)學(xué)生建立憂患意識。

四? 結(jié)束語

思政教育是我國高等教育發(fā)展的重要對象，本文以交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用課程為例，將理論教學(xué)過程與思政教育緊密結(jié)合，從數(shù)據(jù)安全、國家安全、軟件國產(chǎn)化、社會大事件和芯片“卡脖子”等為例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習積極性，實現(xiàn)思政教育的深度融合。

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基金項目：北京市高等教育學(xué)會“新時代基于思政育人理念的VR課程”（YB2021191）；北京工業(yè)大學(xué)2022年教育教學(xué)研究課題“基于VR/AR技術(shù)的交通工程專業(yè)課程教學(xué)方法創(chuàng)新與實踐：以《交通工程導(dǎo)論（雙語）》課程為例”（ER2022KCB09）

第一作者簡介：王揚（1975-），男，漢族，山西太原人，博士，副教授。研究方向為智能交通和可持續(xù)交通。

*通信作者：賴見輝（1986-），男，漢族，江西贛州人，博士，講師。研究方向為交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用。