案例式交通仿真教學(xué)改革與實踐①

高超 張萌萌 代洪娜 張永杰

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?交通仿真課程是一門實踐性較強的課程，通過本門課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生能夠用仿真軟件解決實際交通問題。該門課程具有理論性較弱、工程實踐性比較強的特點。通過將傳統(tǒng)理論教學(xué)模式改革為實驗教學(xué)模式，將片段化教學(xué)方式改革為純案例貫穿式教學(xué)方式，將試卷考核為主的考核方式改革為以上機考核為主的考核方式。通過課程改革逐步提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和對課程教學(xué)內(nèi)容的把握能力，也提高了學(xué)生的動手能力和解決實際問題的能力，收到了很好的教學(xué)效果。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?交通仿真;案例教學(xué);教學(xué)改革

[中圖分類號] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）16-0232-02

交通仿真技術(shù)作為一門新興學(xué)科，目前被廣泛應(yīng)用在交通工程的規(guī)劃、設(shè)計、運營管理等各個領(lǐng)域，該課程是以道路工程、交通流理論、系統(tǒng)工程等學(xué)科的基本理論為基礎(chǔ)，以計算機軟件為工具，利用系統(tǒng)仿真的方法模擬道路交通系統(tǒng)，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)再現(xiàn)交通場景，具有數(shù)字化、直觀化、可視化的特點。交通仿真適用于無法通過交通調(diào)查得到數(shù)據(jù)或者較難獲得數(shù)據(jù)的科研項目，也適用于建成后可能花費較大人力、物力的大型項目的可行性仿真分析，通過交通仿真的方法模擬各種假定交通場景的交通狀況，判定哪種方案更加可行、合理，進(jìn)而獲得所需要的交通評估結(jié)果。

交通仿真課程是一門實踐性較強的課程，對基礎(chǔ)理論要求不是很高，要求學(xué)生具備較強的動手能力和實踐操作能力。熟練掌握交通仿真軟件，能夠為學(xué)生從事交通規(guī)劃、設(shè)計以及運營管理的工作提供很好的仿真分析能力。針對該課程實踐性較強的特點，全部采用案例實驗教學(xué)的方法，不僅能提高學(xué)生對仿真軟件的應(yīng)用能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而且能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，更好地實現(xiàn)理論與實踐教學(xué)的統(tǒng)一。

一、傳統(tǒng)交通仿真教學(xué)存在的問題

傳統(tǒng)課程一般是以概念、特性、公式、定理等理論知識為框架的課程體系，因此傳統(tǒng)課程的教學(xué)模式也一般是以理論教學(xué)為主，主要講述相關(guān)的概念、構(gòu)成要素和特性等知識，并重點講述公式和定理的原理以及推導(dǎo)的詳細(xì)過程。該類課程一般以板書為主，對綱領(lǐng)性內(nèi)容和可視化內(nèi)容輔以幻燈片展示作為輔助教學(xué)手段，部分課程適當(dāng)?shù)卦O(shè)置實驗課程或者課程設(shè)計提高學(xué)生對專業(yè)知識的把握能力。

交通仿真課程是一門實踐性較強的課程，該課程具有理論性較弱、工程實踐性比較強的特點。該門課程的理論性知識已經(jīng)在其先導(dǎo)課程交通工程學(xué)和道路工程中有詳細(xì)的論述，后續(xù)通過交通仿真的學(xué)習(xí)可以進(jìn)一步加深學(xué)生對交通流理論相關(guān)知識的理解。交通仿真課程的目的是要求學(xué)生通過對仿真軟件的學(xué)習(xí)具備解決實際交通問題的能力，這要求學(xué)生具有很高的實踐動手能力，這對學(xué)生的軟件實際操作能力有了更高的要求。因此，傳統(tǒng)的以板書或者幻燈片為主的教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)交通仿真課程的教學(xué)需求，需要針對本門課程的特點徹底革新傳統(tǒng)教學(xué)模式，探索適合本門課程特點的新型教學(xué)模式。

（一）課堂講授與學(xué)生動手能力之間的矛盾

傳統(tǒng)教學(xué)模式一般以板書為主或者是幻燈片展示加板書的復(fù)合教學(xué)模式，這種“填鴨式”教學(xué)模式過于強調(diào)接受式學(xué)習(xí)，弱化了學(xué)生的主觀能動性，扼制了學(xué)生的思維和創(chuàng)新能力。交通仿真課程因其實用性特點往往采用課堂演示教學(xué)加上機實踐的模式，這將導(dǎo)致以課堂理論和軟件講授為主，實驗教學(xué)以及實踐操作不足。以上兩種教學(xué)模式將很難達(dá)到期望的教學(xué)效果，學(xué)生的實踐和動手能力也得不到提高。

（二）每一個章節(jié)知識結(jié)構(gòu)的碎片化

傳統(tǒng)的對交通仿真每一章節(jié)的教學(xué)一般是先通過幻燈片教學(xué)講述本章節(jié)的內(nèi)容，在本章節(jié)結(jié)束時配備相應(yīng)的練習(xí)。這將導(dǎo)致交通仿真課程的每一個章節(jié)之間知識的碎片化，往往使學(xué)生在完成了上一個模塊的練習(xí)時對下一個模塊無所適從，尤其是各個章節(jié)有聯(lián)系的模塊，不能取得較好的教學(xué)效果，往往需要重新將上下游模塊串聯(lián)起來。因此，需要通過一個完整的案例整合每一個章節(jié)，使學(xué)生對整個仿真軟件的各個模塊形成一個整體的認(rèn)識，進(jìn)而使學(xué)生更好地把握整個仿真軟件。

（三）傳統(tǒng)考核方式與考核效果之間的矛盾

傳統(tǒng)的考核形式往往以試卷考核加平時成績考核為主，考核的重點是學(xué)生對專業(yè)理論知識的把握能力，偏重于對基本知識掌握程度的考核?？己酥R點一般為名詞解釋、簡答、問答、計算和論述。而交通仿真課程的考核知識點一般沒有上述內(nèi)容，主要考核學(xué)生解決專業(yè)問題的能力和實際動手操作的能力，通過試卷考核的方式難以反映學(xué)生對知識的把握能力，考核方式與考核效果之間的矛盾較為突出。如果采用傳統(tǒng)的試卷考核方式，不能很好地實現(xiàn)對學(xué)生能力的考核。

二、教學(xué)改革措施

本次教學(xué)改革主要有以下幾個特點：將教學(xué)地點由課堂改為機房，將理論教學(xué)為主改為以實踐教學(xué)為主，將對知識的講授改為提高學(xué)生對軟件的把握能力;將片段化教學(xué)改為案例貫穿式教學(xué)，提高學(xué)生對仿真軟件的全局把握能力;將試卷考核為主的模式改為上機考試為主的模式，更好地考核學(xué)生的能力。通過全方位、多層次的教學(xué)改革，收到了良好的教學(xué)效果。

（一）采取案例實驗教學(xué)的方法

由于傳統(tǒng)的以板書為主的理論教學(xué)模式已經(jīng)不再適應(yīng)交通仿真課程教學(xué)的需求，本次課程改革針對交通仿真課程工程性和實踐性強的特點，將教學(xué)地點由教室移至機房，采用純案例教學(xué)的方法培養(yǎng)學(xué)生的軟件動手操作能力和解決實際專業(yè)問題的能力;在教學(xué)過程中適當(dāng)補充理論知識，在每次教學(xué)過程中穿插交通流原理以及參數(shù)設(shè)置方法，使學(xué)生知其然也知其所以然，增強學(xué)生對軟件的理解能力。通過學(xué)生親自動手操作軟件進(jìn)行實踐，更好地提高學(xué)生對課程和軟件技能的把握能力。

（二）采取每一個案例貫穿每一個章節(jié)的課程安排模式

針對單個章節(jié)教學(xué)知識碎片化的缺點，本次教學(xué)改革按照交通規(guī)劃與設(shè)計的內(nèi)容編制了三大案例：平面信號和無信號交叉口仿真案例、立體交叉口仿真案例以及平面環(huán)形交叉口仿真案例，并將公共交通仿真案例教學(xué)融合在平面交叉口案例教學(xué)中。將三大案例貫穿于整個教學(xué)過程中，防止教學(xué)各個章節(jié)之間的片段化和不連續(xù)性，實現(xiàn)了從路網(wǎng)搭建、參數(shù)輸入、仿真結(jié)果輸出反饋的完整流程化教學(xué)。

（三）改革考核方式，采用上機考試為主的考核方法

傳統(tǒng)以試卷為主的考核方式對考核學(xué)生理論知識的把握能力較為適用，但是交通仿真課程以軟件操作為主，用試卷考核的方式很難評估學(xué)生對課程的把握能力。因此需要改變傳統(tǒng)的以試卷考核為主的考核方式，注重對學(xué)生實踐動手能力的考核。本次課程改革采取上機考試為主，綜合答辯和實驗報告三者相結(jié)合的考核方式，重在考核學(xué)生對軟件的把握能力、項目實踐能力以及創(chuàng)新能力。

三、教學(xué)改革成效

（一）提高了授課的效果

通過將教學(xué)過程中以講授為主逐漸改為以學(xué)生實踐為主，變學(xué)生被動接受知識為主動實際操作掌握知識，學(xué)生能夠更好地在課堂上積極主動地進(jìn)行學(xué)習(xí)和思考。不但提高了學(xué)生對仿真軟件操作方法的掌握水平，也通過仿真參數(shù)的講解提高了學(xué)生對交通工程基本參數(shù)的認(rèn)識。通過幾級的課程改革教學(xué)效果表明，實踐環(huán)節(jié)的增加提高了學(xué)生對實驗的把握程度和對實驗內(nèi)容的完成程度，部分學(xué)生對交通流參數(shù)設(shè)置有了更深的理解。

（二）提升了學(xué)生的動手能力和實際解決問題的能力

學(xué)生通過交通仿真課程的學(xué)習(xí)很好地實現(xiàn)了理論學(xué)習(xí)與實踐相結(jié)合，學(xué)生在完成本門課程的學(xué)習(xí)后一般將完全掌握交通仿真方面的項目，例如，可完成平面交叉口的設(shè)計與仿真評估、公交線路運行仿真、線控交通仿真等試驗項目。交通仿真課程的學(xué)習(xí)提高了學(xué)生的動手能力，使學(xué)生具備獨立解決交通規(guī)劃設(shè)計領(lǐng)域解決實際工程問題的能力。在本門課程完成學(xué)習(xí)后，學(xué)生已經(jīng)將交通仿真軟件應(yīng)用到平面交叉口仿真、信號協(xié)調(diào)控制、環(huán)形交叉口仿真、公交站點評價等多個常規(guī)仿真項目中，取得了良好的效果。

（三）提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力

通過該課程的學(xué)習(xí)，部分學(xué)生能夠更為深入地思考并解決交通技術(shù)問題，將計算機技術(shù)與仿真技術(shù)相結(jié)合，并進(jìn)行二次開發(fā)，逐步將交通仿真應(yīng)用到科技大賽、駕駛行為等科研項目中。融合使用了計算機仿真的知識，真正做到學(xué)有所用、學(xué)有所長。目前部分學(xué)生已經(jīng)將交通仿真軟件應(yīng)用到輕軌系統(tǒng)仿真設(shè)計、停車系統(tǒng)仿真設(shè)計、高速公路收費系統(tǒng)仿真分析、逆向可變車道仿真演示等仿真項目中。

四、結(jié)語

通過交通仿真教學(xué)模式的改革逐步改變學(xué)生被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)、創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，逐步使學(xué)生實現(xiàn)從認(rèn)知、理解到實踐、創(chuàng)新的過程，能夠更好地提高解決實際交通問題的能力。希望能夠通過本次教學(xué)模式改革，對更好地制定交通仿真課程的教學(xué)方法起到一定的借鑒作用。

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編輯 馮永霞