基于Capstone理念的交通運(yùn)輸專業(yè)課堂教學(xué)改革與實(shí)踐

邱欣　楊青　毛程遠(yuǎn)　施俊慶

摘 要 為探索交通運(yùn)輸專業(yè)相關(guān)規(guī)劃與設(shè)計(jì)類課程的課堂教學(xué)改革新模式，基于美國(guó)頂峰課程理念（Capstone），以實(shí)際項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，以重塑知識(shí)結(jié)構(gòu)為目標(biāo)，對(duì)課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行全方位改革，建立了“理論教學(xué)-課程實(shí)踐-項(xiàng)目應(yīng)用”一體化的課程教學(xué)新體系，提升了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，對(duì)未來(lái)本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案制定和課程體系改革起到了借鑒和指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞 頂峰課程 交通運(yùn)輸專業(yè) 課堂教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.02.056

Abstract In order to explore a new class reformation pattern in the curriculum group of transportation planning and design， the curriculum provision and the course content were reformed completely based on Capstone theory. The project-driven courses teaching system of “Theory Teaching to Course Practice to Project Application” was built， which leaded students to enhance their comprehensive application ability of professional knowledge. It could provide reference and guidance to the undergraduate schools education in the future.

Keywords capstone； transportation planning and design； class teaching reformation

當(dāng)前，科學(xué)發(fā)展呈現(xiàn)出高度分化和高度綜合的趨向，學(xué)科的分化和知識(shí)的分割使得高等教育人才培養(yǎng)的專業(yè)化趨勢(shì)日益明顯。學(xué)科之間的交叉融合要求高等教育必須促進(jìn)跨學(xué)科知識(shí)、課程的綜合，從而培養(yǎng)具有整體知識(shí)視野和綜合素質(zhì)的人才。就經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展而言，金融危機(jī)帶來(lái)就業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，科技發(fā)展帶來(lái)了技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。市場(chǎng)對(duì)人才的綜合素質(zhì)能力要求也在不斷提高，培養(yǎng)熟悉社會(huì)實(shí)踐、勝任工作崗位、具有良好交流溝通、組織管理等整體素質(zhì)的綜合人才成為高等教育人才培養(yǎng)的重要目標(biāo)。交通規(guī)劃與設(shè)計(jì)課程群是交通運(yùn)輸專業(yè)的一系列方向性課程，系統(tǒng)地闡述了交通設(shè)計(jì)的基本理論與方法及其應(yīng)用技術(shù)，具有較高的綜合性、創(chuàng)造性和實(shí)踐性。掌握交通規(guī)劃與設(shè)計(jì)課程群相關(guān)知識(shí)與技能，并將其應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目，有利于提升學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用能力，對(duì)該專業(yè)學(xué)生今后相關(guān)工作有著重要的作用和意義。但現(xiàn)有課堂教學(xué)模式仍存在以教師為中心、知識(shí)單向發(fā)送、學(xué)生被動(dòng)接收的沉悶局面，未實(shí)現(xiàn)信息的多向交流，學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中相互協(xié)作與綜合知識(shí)的應(yīng)用較少，課堂教學(xué)的實(shí)效性較差。因此，為了提高學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的整合能力，同時(shí)提升學(xué)生的智力和創(chuàng)造力，有必要對(duì)交通規(guī)劃與設(shè)計(jì)課程群的課堂教學(xué)開(kāi)展系列改革探索。

1 基于Capstone理念的課堂教學(xué)模式

20世紀(jì)80年代以來(lái)，美國(guó)研究型大學(xué)的本科教育存在著諸多問(wèn)題，特別是在本科學(xué)習(xí)的最后階段，沒(méi)有一種課程能對(duì)以往知識(shí)加以綜合利用。因此，學(xué)校、社會(huì)都呼吁要改善研究型大學(xué)的課程安排，增強(qiáng)教學(xué)的探索性、創(chuàng)造性和實(shí)踐性，以及學(xué)生對(duì)知識(shí)的整合能力，同時(shí)發(fā)展學(xué)生的智力和創(chuàng)造力。面對(duì)學(xué)界和社會(huì)的指責(zé)和批評(píng)，美國(guó)教育界開(kāi)始反思研究型大學(xué)本科教育的缺陷和不足。1998年，美國(guó)博耶研究型大學(xué)本科教育委員會(huì)發(fā)表了題為《重振本科教育：美國(guó)研究型大學(xué)發(fā)展藍(lán)圖》的研究報(bào)告，其中一項(xiàng)改革意見(jiàn)為開(kāi)設(shè)頂峰課程（Capstone Course），并呼吁以一個(gè)頂峰體驗(yàn)課程作為本科教育的結(jié)束，使學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)通過(guò)一個(gè)與專業(yè)相關(guān)的研究項(xiàng)目，完整而充分地體現(xiàn)出來(lái)，使其研究能力和交流技能得到進(jìn)一步的提升。

作為本科教育的一種新型課程形式，頂峰課程以整合知識(shí)、連接社會(huì)、提高綜合素質(zhì)和能力為教學(xué)目標(biāo)，順應(yīng)了科學(xué)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)和高等教育發(fā)展的要求。頂峰體驗(yàn)課程的目標(biāo)就是通過(guò)研究具有一定難度的項(xiàng)目，把本科教育零碎的知識(shí)整合到一起，從而提高學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。頂峰課程不僅傳授了學(xué)生某一個(gè)學(xué)科或?qū)I(yè)領(lǐng)域的知識(shí)技能，更是對(duì)學(xué)生過(guò)去所學(xué)各門(mén)課程內(nèi)容進(jìn)行了跨學(xué)科的整合與合成，從而達(dá)到重塑學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的作用。通過(guò)課程學(xué)習(xí)與體驗(yàn)，學(xué)生不僅進(jìn)行了理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，還能夠把知識(shí)技能與實(shí)際的工作崗位、社會(huì)需求結(jié)合起來(lái)，將大學(xué)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷與未來(lái)的發(fā)展聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)還可以使學(xué)生對(duì)已有學(xué)習(xí)知識(shí)進(jìn)行反思、批判與拓展，從而獲得知識(shí)的社會(huì)意義與價(jià)值。頂峰課程除了關(guān)注學(xué)生的專業(yè)知識(shí)與專業(yè)技能，還非常注重學(xué)生的溝通表達(dá)、問(wèn)題確認(rèn)與解決、組織領(lǐng)導(dǎo)、團(tuán)隊(duì)合作、專業(yè)發(fā)展和終身發(fā)展等方面的綜合能力。因此，頂峰課程已被許多國(guó)家高等教育部門(mén)所引進(jìn)，得到了高校、學(xué)生和用人單位的普遍歡迎，對(duì)高等教育課程改革產(chǎn)生了重大影響。

2 交通規(guī)劃與設(shè)計(jì)課程群的課堂教學(xué)改革與實(shí)踐

借鑒美國(guó)頂峰課程實(shí)施的相關(guān)成果與教學(xué)理念，反思交通運(yùn)輸專業(yè)傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式存在的問(wèn)題，對(duì)交通運(yùn)輸專業(yè)中交通規(guī)劃與設(shè)計(jì)方向的相關(guān)課程，進(jìn)行了課堂教學(xué)改革與創(chuàng)新實(shí)踐計(jì)劃。采用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”課堂教學(xué)方式，以項(xiàng)目為載體，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)和完成項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)中，培養(yǎng)知識(shí)獲取、問(wèn)題解決、團(tuán)隊(duì)合作、交流表達(dá)等能力?，F(xiàn)已交通運(yùn)輸專業(yè)“交通軟件應(yīng)用技術(shù)”為課程依托，系統(tǒng)介紹基于Capstone理念的課堂教學(xué)改革的實(shí)施過(guò)程與成效。

2.1 課程介紹

“交通軟件應(yīng)用技術(shù)”是交通運(yùn)輸專業(yè)中的個(gè)性化課程，是一門(mén)實(shí)踐性強(qiáng)，理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程，通常在第五學(xué)期開(kāi)設(shè)。該課程主要涉及交通仿真的原理、交通仿真的系列模型、常用交通仿真軟件等相關(guān)內(nèi)容。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生能夠利用交通仿真的理論知識(shí)、相關(guān)研究成果和軟件，對(duì)交通運(yùn)輸工程領(lǐng)域的系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值模擬、數(shù)據(jù)分析和對(duì)策研究。基于Capstone理念，教學(xué)過(guò)程以《城市道路交通擁堵動(dòng)態(tài)綜合評(píng)價(jià)及對(duì)策研究》課題項(xiàng)目為依托。

2.2 課程方案設(shè)計(jì)

課程包括理論學(xué)習(xí)、方案策劃、交通調(diào)查、數(shù)據(jù)分析、建模仿真和課程評(píng)估六個(gè)環(huán)節(jié)，其學(xué)時(shí)分配、課程內(nèi)容、授課地點(diǎn)和指導(dǎo)教師，如表1所示。指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了校內(nèi)教師團(tuán)隊(duì)與校外專家的聯(lián)合。

2.3 課程實(shí)施

（1）課程組分工。通過(guò)對(duì)金華市道路網(wǎng)交通運(yùn)行組織現(xiàn)狀的研究，選取有代表性的城市主干路交叉口為調(diào)查對(duì)象，并對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而提出相應(yīng)優(yōu)化方案。該課程教學(xué)班學(xué)生人數(shù)為22人，共分4小組，由學(xué)生自由組隊(duì)，課程分組與交叉口分配，如表2所示。

（2）交通調(diào)查。交通調(diào)查旨在了解調(diào)查路段的道路幾何現(xiàn)狀與車(chē)流量狀況。四個(gè)組分別對(duì)交叉口展開(kāi)調(diào)查，由組長(zhǎng)統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)查人員的組織與安排，并通過(guò)手機(jī)拍攝的方式連續(xù)記錄15分鐘。在進(jìn)行調(diào)查時(shí)，先進(jìn)行道路幾何現(xiàn)狀與交叉口信號(hào)配時(shí)調(diào)查，之后進(jìn)行車(chē)流量調(diào)查。

（3）數(shù)據(jù)分析。調(diào)查結(jié)束后，各個(gè)小組分別統(tǒng)計(jì)15分鐘內(nèi)對(duì)應(yīng)交叉口各進(jìn)口左轉(zhuǎn)、直行和右轉(zhuǎn)的不同類型車(chē)輛流量，并將15分鐘的交通流量擴(kuò)大為1小時(shí)的交通流量。由組長(zhǎng)整合得到對(duì)應(yīng)交叉口各個(gè)方向的流量。

（4）建模仿真與方案優(yōu)化。調(diào)查得到的數(shù)據(jù)主要包括交叉口的幾何現(xiàn)狀，信號(hào)配時(shí)和不同類型車(chē)輛的流量。第1、2組為相鄰交叉口，第3、4組為相鄰交叉口。根據(jù)1、2組數(shù)據(jù)建立一個(gè)VISSIM仿真模型；根據(jù)3、4組數(shù)據(jù)建一個(gè)仿真模型，分別得到單點(diǎn)信號(hào)配時(shí)下交叉口的排隊(duì)長(zhǎng)度、延誤和行程時(shí)間。通過(guò)調(diào)整相鄰兩個(gè)交叉口的信號(hào)配時(shí)，得到綠波交通的信號(hào)配時(shí)方案，計(jì)算該方案下的行程時(shí)間、延誤以及排隊(duì)長(zhǎng)度，與單點(diǎn)信號(hào)配時(shí)對(duì)比可知其優(yōu)化效果。

（5）考核方式。最后以小組為單位向?qū)＜?、老師和同學(xué)們進(jìn)行課程匯報(bào)。匯報(bào)過(guò)程中，專家、老師和同學(xué)均可自由提問(wèn)，由小組成員解答。最后，以小組的現(xiàn)場(chǎng)答辯表現(xiàn)和項(xiàng)目的實(shí)際完成質(zhì)量作為依據(jù)，由專家、老師共同評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

（6）課程評(píng)價(jià)。將Capstone理念引入“交通軟件應(yīng)用技術(shù)”課程，幫助學(xué)生在完成課程項(xiàng)目中熟練掌握交通軟件的應(yīng)用，同時(shí)重新回顧整合交通調(diào)查、交通工程學(xué)與交通設(shè)備等專業(yè)課程知識(shí)。使學(xué)生對(duì)該門(mén)課程的學(xué)習(xí)不僅停留在理論上的認(rèn)識(shí)，更上升至解決實(shí)際工程問(wèn)題的層面。通過(guò)問(wèn)題分析，團(tuán)隊(duì)協(xié)作與項(xiàng)目匯報(bào)，為學(xué)生帶來(lái)一種頂峰體驗(yàn)。課程內(nèi)容及課堂教學(xué)模式的改變，突破了傳統(tǒng)課堂講授和上機(jī)實(shí)驗(yàn)形式單一、理論性強(qiáng)、脫離實(shí)際、主動(dòng)性差等問(wèn)題。

3 交通規(guī)劃與設(shè)計(jì)課程群的課堂教學(xué)改革效果評(píng)價(jià)與分析

以交通規(guī)劃與設(shè)計(jì)課程群相關(guān)課程為依托，把Capstone理念應(yīng)用到交通運(yùn)輸專業(yè)本科高年級(jí)學(xué)生的培養(yǎng)模式實(shí)踐中，對(duì)相關(guān)專業(yè)知識(shí)整合與實(shí)踐應(yīng)用能力進(jìn)行了詳細(xì)分析，同時(shí)以實(shí)際項(xiàng)目作為驅(qū)動(dòng)，對(duì)課程的設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行全方位改革，打破了以學(xué)科體系及知識(shí)傳授為主線的傳統(tǒng)課程教學(xué)模型，取而代之以培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力為目標(biāo)的課程培養(yǎng)體系，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的整合與綜合，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生職業(yè)能力和專業(yè)技能的整體提升?；贑apstone理念，所建立的“理論教學(xué)-課程實(shí)踐-項(xiàng)目應(yīng)用”一體化的課程教學(xué)新體系，推動(dòng)了交通運(yùn)輸專業(yè)本科課程教學(xué)改革與創(chuàng)新模式的構(gòu)建與完善。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)交通規(guī)劃與設(shè)計(jì)課程群課堂教學(xué)需求，提出了基于Capstone理念的課堂教學(xué)改革新模式，突出了課程體系改革、課程內(nèi)容工作任務(wù)劃分、課程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)制定和“理論教學(xué)-課程實(shí)踐-項(xiàng)目應(yīng)用”一體化的課程教學(xué)改革與創(chuàng)新，重點(diǎn)加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)整合運(yùn)用能力、實(shí)踐技能的培養(yǎng)，提升了學(xué)生的職業(yè)能力。該課堂教學(xué)模式對(duì)未來(lái)本科人才培養(yǎng)的辦學(xué)定位和課程體系改革起到了借鑒和指導(dǎo)作用。

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