周 锐 周海俊 赵宇航 陈希至 冼 弟

（深圳大学土木与交通工程学院，广东 深圳 518060）

0 引言

2021年10月，交通运输部印发了《数字交通“十四五”发展规划》，指出到2025年，“交通设施数字感知，信息网络广泛覆盖，运输服务便捷智能，行业治理在线协同，技术应用创新活跃，网络安全保障有力”的数字交通体系深入推进，这为我国数字孪生交通系统的发展奠定了基础。数字孪生交通，是先采集构建现实中的交通状况的数据，在虚拟世界构建相应的数字映射，可以实现数字化的交通仿真、人工智能与大数据分析并生成相应的优化方案评价。它代表了交通运输的发展方向。目前数字孪生在国内外智慧高速、车路协同和自动驾驶等交通领域已投入试点和应用，但距离真正的虚实互动、同步可视、全局管理的数字孪生交通系统还有很大差距。为满足数字交通发展的新目标和新需求，交通运输类专业学生需要具备数字孪生交通的相关理论知识和技术应用。

为了加快建设交通强国，我国需要大量交通专业的高端人才，同时，我国不断增加海外交通建设投资和扩大建设规模。因此，对从事数字孪生交通工作人员的专业英语要求也显著提高，交通工程专业英语的教学显得尤为重要。由于国内外数字孪生交通研究才刚刚起步，相关的理论、技术与应用尚未形成体系，国内已有的交通工程专业英语教材没有涉及数字孪生交通的最新进展，特别是交通规划、城市交通、高速公路、车路协同、自动驾驶等领域的应用。然而，传统的教学方式是以文献翻译为主的，相关交通工程技术仅通过PPT在课堂呈现，让学生难以有效掌握数字孪生技术的概念原理和深刻认识数字孪生交通的场景应用。而且，该课程的考核方式往往是闭卷考试或开卷考试等终结性的考核方式，以词汇、句子、段落翻译等为考核内容，这种应试考试无法有效激发学生的创新思维，无法通过英语学习来理解数字孪生技术在交通运输系统中的应用。

针对该课程教学中的上述问题，结合数字孪生交通国内外发展动态，提出了数字孪生交通背景下交通工程专业英语课程教学改革和创新，对教学目标和教学内容进行调整、加强数字孪生技术操作与实践，改变考核方式等方面，强化交通专业的英语水平，提高了学生数字孪生交通的创新实践能力，实现了数字孪生交通系统领域的国际化高端人才培养。

1 课程特点

交通工程专业英语是高等院校交通工程专业的一门选修课，是与交通工程专业基础课密切相关的课程，本课程以双语教学为模板，通过课程材料的讲解、阅读和报告，让学生了解国内外最新的交通动态，作为中文专业课程的有效补充，获得与外界接轨的正确渠道。本课程选择与交通专业基础知识相关的英文素材，让学生掌握必要的交通专业英文词汇及表达方式；然后结合交通领域的发展，选择适当的英文资料和期刊文章，以专业词汇和长难句解读为重点，训练学生专业英语的阅读与翻译能力；并以期刊论文、美国及英国交通部门专业报告为基础，锻炼学生的英文写作水平。相对于大学英语课程，交通工程专业英语注重的是专业性的表达与书写，涉及许多专业概念与知识，需要学生能够对专业性名词有准确性的理解与应用；教学内容大部分都是有关交通工程的概念与技术，涉及大量的专业词汇、英文文献、较多专业知识背景。因此，该门课程涉及学科范围广，实例分析少，抽象理论多而且理解难度大。

2 课程教学改革

基于本课程的课程性质，根据数字孪生交通的发展需求，在教学目标和内容、教学方法和考核方式这四个方面进行教学创新。

2.1 教学目标

根据我国“交通强国”国家战略”和《数字交通“十四五”发展规划》的建设需求，结合交通工程专业课程的特点，交通工程专业课程的课程目标调整为：

通过本课程的学习，使学生能够掌握必要的交通专业词汇、文献阅读理解及英文写作能力，了解国内外数字孪生交通的前沿发展，使英语学习与专业知识有机地结合在一起，促进与世界的交流；使得本科生具备数字孪生交通重要技能应用的实践能力和良好的创新能力，具备国际化、高端的专业综合素质水平。

2.2 教学内容

数字孪生技术以真实数据为支撑，实现虚拟世界和物理世界的无缝互通。数字孪生技术与不断发展的传感、通信、人工智能等技术结合起来，将构建起智能交通的数字化基础设施，在越来越多的交通领域发挥作用。与传统智能交通平台所不同的是，数字孪生交通应用平台更注重后台支撑的交通模型和人工智能，再辅助以增加现实AR技术的展现，可以为用户提供更加精细化的指导和更智能的决策。数字孪生交通系统的英文教学内容主要包括以下部分：

首先，通过英文文献和英文网站等方式学习，介绍数字孪生交通系统的特征：（1）实现数据驱动完成可视化的模型推演。数字孪生可以通过输入实时采集数据实现对交通进行可视化建模仿真，并且对该模型进行推演实现数据决策。（2）提高地图精度、加速智能驾驶技术的实现。数字孪生可以提高地图的精度，借此提高智能驾驶技术的安全稳定性，为智能驾驶技术推广提高了可行性。（3）从全局出发寻找解决交通拥堵问题的最优解。城市道路路况复杂难以精确量化城市的交通变化，因此通过数字孪生技术采集数据并对城市进行分析，可以有效掌握城市交通现状的动态变化。

其次，本课程的教学内容主要围绕数字孪生交通关键技术和应用平台的英文学习展开，其中，八大关键技术包括：（1）物联网技术；（2）云边端计算；（3）大数据技术；（4）BIM/CIM；（5）人工智能；（6）区块链；（7）5G通信；（8）增强现实AR技术。十大应用平台包括：（1）智能交通管理；（2）交通运行监测；（3）交通规划设计；（4）交通信息服务；（5）智能公交；（6）智能停车；（7）车路协同服务；（8）出行即服务；（9）物流服务；（10）仿真评价服务。

最后，引入几个典型案例，分析数字孪生交通的应用现状：（1）典型案例一：数字孪生交通系统于贵州试点，主要利用当前路口现有的视频监控资源，深度融合毫米波雷达，通过对在路网对象，人、车、路、环境的全方位、全息感知，将相关数据融合导入交通仿真系统之中，同时结合高精度地图对相关目标对象的轨迹图进行观测描绘、分析判断目标个体的运动轨迹及意义，全面研究人、车、路、环境的关系，借此解决现有交通资源浪费、信号系统变化不足、对交通事故响应不及时的缺点。（2）典型案例二：广州机场高速收费站通过打造“智慧之眼”系统来完成对收费广场信息、车流信息、ETC收费信息的采集并映射到系统之中，以此实现ETC收费功能，提高了ETC的精确性和准确性，在提高了收费站的服务水平的同时还提高了旅客的舒适感。（3）典型案例三：都安至巴马高速公路品质工程建设。为了提升项目设计和建设管理水平，分别在施工、竣工、管理阶段对该工程进行了数字孪生建模项目管理。首先在施工阶段开展了对公路建设中的关键节点中的重点工艺进行数字化仿真，提前预防可能出现的相关工程问题。同时在施工过程中对施工的质量、成本、进度、安全等问题进行实时监控，同步反映工程状态在萌芽阶段解决问题。其次在项目竣工交付阶段，通过数字孪生模型可以在保证项目竣工时结算的效率以及准确性。最后通过建立数字孪生模型，可以有效提高对工程项目后期的运营维护，由于该工程项目可以提高管理运营效率，可以实现建设过程数据管理，可以将资料分类存储与模型相互关联，有效减少资料在运营管理过程中的丢失，在三维模拟环境中通过“绩效数字孪生模型”查询各种资产组件的健康状况。（4）典型案例四：沪宁高速宁镇段资产管理试点应用。应用数字孪生技术，宁沪高速宁镇段通过交通智能仿真、MR体验教学、车路协同仿真等试验项目对资产管理进行了试点。其中通过MR体验教学，模拟了高速公路上的自动驾驶，测试了公路养护对实时交通情况的影响。

2.3 教学方法

本课程主要采用互动式、案例式教学方法，既有理论教学，又有实践教学，其中理论教学包括英文课件PPT讲授数字孪生交通基本概念、针对重点和难点课程内容采取典型案例式进行解读、讲授如何查阅翻译专业文献以及英文论文的写作。实践教学主要包括学生的一次英文演讲和一个课程设计任务书：（1）英文演讲。针对数字孪生交通系统中不同技术及其应用，例如，智慧高速中基于数字孪生技术的全天候通行系统，2个学生为一小组单元，每个小组需要制作关于一种数字孪生交通关键技术的原理、优缺点和应用场景的英文PPT，演讲内容和汇报都采用英文的方式，PPT页数在20～25页之间，演讲时间10分钟并提问2分钟，最后老师根据演讲的内容进行点评，从而实现学生与老师之间的互动与讨论。（2）任务书。2个学生为同一小组单元，根据所选的那种数字孪生交通关键技术，设计出一个简单案例，绘制该技术的概念图和功能应用等，并撰写与提交相应的任务说明书。通过英文演讲和课程设计训练，培养学生查阅翻译英文文献、制作演讲PPT和演讲水平，以及创新能力和实践能力。此外，课后还为学生答疑问题，并且帮助学生修改演讲PPT，通过学生的反馈与评价不断改进课程的教学质量。

2.4 考核方式

本课程的考核方式取消了期末考试，采取过程性考核方式的评价方法，课程总成绩由平时成绩和实践成绩两部分组成：（1）平时成绩占比为20%，主要包括占比10%的5次签到情况和占比10%的主题讨论，主题讨论主要针对数字孪生交通系统涉及的难点和热点问题进行讨论，例如，标识感知、新型测绘、模拟仿真、全要素表达、协同计算等多项关键技术的自身发展和融合。（2）实践成绩占比为80%，其中话题英文演讲和开放式课程任务书占比40%，指导老师根据每个小组汇报的英文演讲和提交的任务书的新颖性、创新性、答辩效果等方面给出相应的分数。

3 结语

在国家政策支持和多方的引导下，数字化的升级改造深入整个交通行业，数字孪生相关技术的应用愈发繁多，交通发展迈入数字孪生交通新时代。通过分析交通工程专业英语课程特点，从教学目标和内容、教学方法和考核方式等方面进行教学改革，提出以培养学生数字孪生交通技能为目标，强调数字孪生交通的新知识和新技术，通过案例式与互动式等多种教学手段，将考核方式过程化，注重提高学生的英文查阅翻译和创新实践能力，培养交通领域国际化的高科技人才。