“互聯(lián)網(wǎng)+教育”下案例貫穿式《交通系統(tǒng)仿真與評價》教學(xué)改革與實(shí)踐

李巖　李昱燃　汪帆

摘 要：“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下，交通工程專業(yè)人才培養(yǎng)對《交通系統(tǒng)仿真與評價》課程教學(xué)方法產(chǎn)生了新要求。針對傳統(tǒng)交通仿真教學(xué)過于理論化和片段化的缺陷，提出采用線上線下混合教學(xué)模式、案例貫穿式教學(xué)方法和實(shí)踐考察為主的考核方式。課程改革措施的實(shí)踐效果表明，學(xué)生采用交通仿真工具解決綜合復(fù)雜的實(shí)際交通問題的能力大大提升，學(xué)生的創(chuàng)新能力也有所增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+教育；交通系統(tǒng)仿真與評價；案例貫穿式；教學(xué)改革

中圖分類號：F506; G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.13.049

Abstract： Under the background of "internet+education"， the training of traffic engineering professionals has created new requirements for the teaching method of "Traffic System Simulation and Evaluation" course. Aiming at the defects of the traditional traffic simulation teaching which is too theoretical and fragmented the adoption of online and offline mixed teaching mode， case through teaching method and practical investigation-based assessment method are proposed. The practical effects of the course reform measures show that the students' ability to solve comprehensive and complex real traffic problems by using traffic simulation tools has been greatly improved， and the students' innovation ability has been enhanced.

Key words： internet+education; transportation system simulation and evaluation; case throughout; teaching reform

高速發(fā)展的信息技術(shù)對教學(xué)的影響日益凸顯，互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)受到高校教師的密切關(guān)注。為了構(gòu)建“后疫情時代”下的高質(zhì)量教育教學(xué)體系，《“十四五”國家信息化規(guī)劃》提出要開展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”云網(wǎng)一體化建設(shè)，推動優(yōu)質(zhì)教育資源開放共享[1]。交通系統(tǒng)仿真通過在計(jì)算機(jī)平臺上對交通環(huán)境進(jìn)行三維仿真來生動直觀地反映實(shí)際交通問題，是交通相關(guān)專業(yè)學(xué)生的必修課。對交通環(huán)境在計(jì)算機(jī)平臺上進(jìn)行三維仿真能夠生動直觀地反應(yīng)實(shí)際交通系統(tǒng)存在的問題，是全面評價交通方案整體效果的有效方法。交通系統(tǒng)仿真是評價交通規(guī)劃、設(shè)計(jì)及管控方案的重要手段，可為決策者提供可靠依據(jù)。理解與掌握交通仿真相關(guān)理論并選擇合理的交通仿真軟件是對交通運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行三維交通仿真的基礎(chǔ)。針對實(shí)際交通問題設(shè)計(jì)仿真評價方案，并得出合理結(jié)論是交通工程專業(yè)學(xué)生需掌握的技能，同時也可驗(yàn)證交通規(guī)劃、交通設(shè)計(jì)、交通管理與控制等相關(guān)理論，使學(xué)生更好地理解相關(guān)知識點(diǎn)。

當(dāng)前高校的《交通系統(tǒng)仿真與評價》課程教學(xué)中存在軟件操作與理論知識脫離、教學(xué)內(nèi)容抽象等問題，學(xué)生對交通系統(tǒng)仿真知識結(jié)構(gòu)的吸收呈現(xiàn)碎片化趨勢，不利于學(xué)生在實(shí)際中正確應(yīng)用交通系統(tǒng)仿真知識和軟件[2]。

在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下，靈活運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對《交通系統(tǒng)仿真與評價》課程授課模式進(jìn)行改革，能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率[3]。擬通過線上和線下混合式教學(xué)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在每個交通仿真軟件講解中均設(shè)計(jì)采用案例貫穿教學(xué)模式，并與相應(yīng)的交通流理論、交通網(wǎng)絡(luò)分析理論和對應(yīng)參數(shù)設(shè)置相結(jié)合，避免傳統(tǒng)教學(xué)中理論知識與實(shí)踐脫離的情況。本次《交通系統(tǒng)仿真與評價》課程教學(xué)改革有利于學(xué)生理解交通系統(tǒng)仿真的相關(guān)知識，更好地實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，可以為開設(shè)同類課程提供參考及支持。

1 交通系統(tǒng)仿真課程教學(xué)存在的問題

《交通系統(tǒng)仿真與評價》課程是一門以交通工程基本理論和專業(yè)知識為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)為工具，利用系統(tǒng)仿真模型模擬道路交通系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，以便更好地把握和控制道路交通系統(tǒng)的應(yīng)用型課程[4]。課程教學(xué)的主要目標(biāo)是使學(xué)生學(xué)會應(yīng)用交通工程基本原理及相應(yīng)的仿真軟件，從綜合的角度分析和解決復(fù)雜交通工程問題，并能對所提出的方案進(jìn)行比選和評價，為今后解決實(shí)際交通工程問題打下必要的基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)交通工程理論課不同，《交通系統(tǒng)仿真與評價》課程有理論性較弱、實(shí)踐操作性和創(chuàng)新性較強(qiáng)的特點(diǎn)。因此，傳統(tǒng)的以講授理論知識框架為主的板書或幻燈片教學(xué)模式不適用于交通系統(tǒng)仿真課程。目前，交通系統(tǒng)仿真課程教學(xué)模式和方法存在以下問題。

1.1 授課方式不適用于交通仿真課程

《交通系統(tǒng)仿真與評價》課程主要講授了仿真建模原理及TransCAD，VISUM，VISSIM和Synchro等交通仿真軟件的應(yīng)用等多方面的知識。傳統(tǒng)的交通仿真課程教學(xué)有兩種模式：一種是采用幻燈片和板書的模式，花費(fèi)大量時間講授交通工程理論知識和交通仿真原理，而在實(shí)踐課時只進(jìn)行簡單的軟件操作演示[5]；另一種是簡單介紹仿真技術(shù)涉及的理論知識，在進(jìn)行交通仿真軟件操作教學(xué)時讓學(xué)生按照軟件教程進(jìn)行模仿。前一種教學(xué)方式導(dǎo)致學(xué)生對交通仿真軟件操作一知半解，不能將理論知識用于實(shí)際的仿真過程中。第二種教學(xué)方式會導(dǎo)致學(xué)生在進(jìn)行軟件操作時“死記硬背”操作步驟，知其然而不知其所以然。傳統(tǒng)教學(xué)方式使得學(xué)生在理論、技術(shù)操作和實(shí)際應(yīng)用相互脫節(jié)，很難達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力也未能得到提升。

1.2 課程知識結(jié)構(gòu)碎片化

傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)仿真課程教學(xué)中對每類交通仿真軟件分章節(jié)講解，每一章節(jié)間的知識結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)碎片化。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中無法將每個模塊連接起來，只能掌握單一軟件的原理和操作方法。實(shí)際交通問題往往需要多個仿真軟件相互聯(lián)系、共同作業(yè)，學(xué)生在課上掌握的知識不足以應(yīng)對實(shí)際中綜合復(fù)雜的交通問題。傳統(tǒng)仿真課中缺乏對各類交通仿真軟件進(jìn)行綜合運(yùn)用的教學(xué)內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)生只能對一些簡單交通案例進(jìn)行仿真，學(xué)生的綜合實(shí)踐能力得不到鍛煉。

1.3 課程學(xué)習(xí)效果難以考核

傳統(tǒng)交通系統(tǒng)仿真課程的考核方式多采用期末試卷成績+平時成績，其中期末試卷成績占總評分的60%～70%。試卷考核知識點(diǎn)一般為名詞解釋、簡答和論述題，考核的主要內(nèi)容為專業(yè)理論知識。這種考核方式難以考核學(xué)生的交通仿真軟件操作水平和解決實(shí)際交通問題的能力，只能檢驗(yàn)學(xué)生對理論知識的掌握程度。在這種考核方式下，學(xué)生會側(cè)重于學(xué)習(xí)理論知識而忽視軟件實(shí)操部分的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致課程目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)?？己私Y(jié)果不能客觀展示學(xué)生對實(shí)際交通系統(tǒng)仿真原理和技能的掌握程度。

2 交通系統(tǒng)仿真課程教學(xué)改革措施

《交通系統(tǒng)仿真與評價》課程教學(xué)改革從教學(xué)模式、課程內(nèi)容和考核方式三方面開展，全方位、多層次地改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)方式的缺陷。改革措施遵循以學(xué)生為本的成果導(dǎo)向（Outcome Based Education，OBE）教育理念，以學(xué)生最終學(xué)習(xí)成果為起點(diǎn)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)與教學(xué)。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下，將信息技術(shù)融入教學(xué)中，提高學(xué)生的上課效率和趣味性。設(shè)計(jì)基于實(shí)際交通問題的教學(xué)案例，采用案例貫穿式教學(xué)方法，提升學(xué)生對仿真軟件的綜合運(yùn)用能力，具體教學(xué)案例及課程實(shí)驗(yàn)設(shè)置如圖1所示。改進(jìn)課程考核方式，確保其既能檢驗(yàn)學(xué)生對理論知識的把握，又能體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)踐操作和創(chuàng)新水平[6]。具體改革措施有以下四點(diǎn)。

2.1 線上線下混合式教學(xué)

為確保學(xué)生能夠充分掌握交通仿真的建模原理和軟件運(yùn)用技術(shù)，整理交通系統(tǒng)仿真相關(guān)基礎(chǔ)理論知識和仿真軟件基本操作方法，錄制視頻課程上傳至在線學(xué)習(xí)平臺。合理安排教學(xué)內(nèi)容，給學(xué)生發(fā)布課前線上自主學(xué)習(xí)任務(wù)和作業(yè)。學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)在線學(xué)習(xí)平臺及時接收學(xué)習(xí)任務(wù)，保證課前掌握基礎(chǔ)專業(yè)知識。線下課程加大理論知識的廣度和深度，深度挖掘交通仿真模型的構(gòu)建原理并對交通仿真軟件做全面介紹。同時，線下課程解答學(xué)生在課前學(xué)習(xí)時產(chǎn)生的疑問，加強(qiáng)老師與學(xué)生之間的交流。線上線下混合式教學(xué)能夠節(jié)省大量線下理論知識教學(xué)時間，線下課程中老師可以和學(xué)生面對面探討交通系統(tǒng)仿真的綜合應(yīng)用方法，有利于提升學(xué)生的課堂參與感，使其在求知欲的基礎(chǔ)上提升對交通仿真的認(rèn)知和理解。

2.2 案例貫穿式教學(xué)

為實(shí)現(xiàn)學(xué)生能夠運(yùn)用仿真軟件對實(shí)際問題進(jìn)行建模仿真的教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)若干典型的教學(xué)案例或?qū)嶒?yàn)，以應(yīng)用交通仿真軟件驗(yàn)證或再現(xiàn)課本中的理論知識，將理論和實(shí)踐更有效地結(jié)合在一起。在每個交通仿真軟件講解中均設(shè)計(jì)采用案例教學(xué)模式，并與相應(yīng)的交通流理論、交通網(wǎng)絡(luò)分析理論和對應(yīng)參數(shù)設(shè)置相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)從路網(wǎng)搭建、參數(shù)輸入、仿真結(jié)果輸出反饋、仿真結(jié)果評價的完整流程化教學(xué)。利用實(shí)際案例將交通仿真具象化，便于學(xué)生理解相關(guān)仿真原理和操作方法，使學(xué)生在遇到具體交通問題時能選擇正確的交通仿真軟件并正確操作。

2.3 綜合性課程實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)

從提升學(xué)生綜合運(yùn)用不同仿真軟件的能力出發(fā)，以實(shí)際交通調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建設(shè)大型綜合的課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)。針對TransCAD、VISSIM和Synchro仿真軟件設(shè)計(jì)了應(yīng)用軟件證明交通工程理論知識的課程實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用課程實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之前專業(yè)課學(xué)習(xí)的課程知識點(diǎn)，加深學(xué)生對交通理論知識的理解并提升其實(shí)踐操作能力?；趯?shí)際路網(wǎng)和交叉口，設(shè)置需要運(yùn)用多個交通仿真軟件的綜合性課程設(shè)計(jì)。綜合性課程設(shè)計(jì)能夠?qū)⑺槠R系統(tǒng)化，幫助學(xué)生系統(tǒng)掌握交通系統(tǒng)仿真，使學(xué)生能夠結(jié)合實(shí)際情況選擇合理的交通仿真軟件和設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案。

2.4 有效檢驗(yàn)實(shí)踐能力的考核方式

為實(shí)現(xiàn)考核結(jié)果能夠真正體現(xiàn)學(xué)生對交通仿真原理和方法的掌握情況，降低試卷考試分?jǐn)?shù)占比，豐富考核方式?？荚嚳偝煽儾辉偈莻鹘y(tǒng)的期末成績+平時成績，而是將課堂討論、課后作業(yè)、課程實(shí)驗(yàn)及線上學(xué)習(xí)均納入考核標(biāo)準(zhǔn)，避免學(xué)生陷入考前突擊的誤區(qū)，具體考核方式如表1所示。將考核分散到整個學(xué)習(xí)過程中，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，重點(diǎn)考核學(xué)生的實(shí)踐動手能力及創(chuàng)新能力。

3 課程改革措施實(shí)踐效果

《交通系統(tǒng)仿真與評價》課程從教學(xué)模式到考核內(nèi)容的改革實(shí)踐效果表明，通過采用“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下案例貫穿式教學(xué)方法，能夠加強(qiáng)學(xué)生理論與實(shí)際相結(jié)合的能力，對交通系統(tǒng)仿真產(chǎn)生系統(tǒng)性認(rèn)識。課程考核結(jié)束后給參加課程的180名學(xué)生發(fā)放了調(diào)查問卷以評價《交通系統(tǒng)仿真與評價》課程改革的實(shí)踐效果，改革效果表現(xiàn)為以下三個方面。

3.1 教學(xué)效果大大提升

教學(xué)方式由以線下理論教學(xué)為主轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下混合式教學(xué)，老師與學(xué)生之間的互動增強(qiáng)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況有更準(zhǔn)確的把握。通過對交通仿真軟件實(shí)操部分的詳細(xì)講解，提高了學(xué)生對仿真軟件的原理和流程的把握程度，同時加深了對仿真理論知識的理解。88.6%的學(xué)生認(rèn)為自己基本掌握了交通仿真建模原理并能夠熟練運(yùn)用交通仿真軟件，比上一學(xué)年上漲了43.1%。

3.2 鞏固了學(xué)生專業(yè)知識

學(xué)生在掌握各類交通仿真軟件的使用方法后，通過課程實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了間隙接受理論、信號配時優(yōu)化等交通工程學(xué)理論，并在課程設(shè)計(jì)過程中進(jìn)一步鞏固了交通工程專業(yè)知識。73.8%的學(xué)生認(rèn)為通過《交通系統(tǒng)仿真與評價課程》的學(xué)習(xí)加深了對交通流理論、交通規(guī)劃四階段法等專業(yè)知識的認(rèn)識，與其他專業(yè)課程相輔相成。

3.3 學(xué)以致用，提升綜合能力

通過《交通系統(tǒng)仿真與評價》課程的學(xué)習(xí)，尤其是進(jìn)行大型綜合課程設(shè)計(jì)后，學(xué)生對實(shí)際交通問題的分析能力增強(qiáng)。三次綜合性課程設(shè)計(jì)報(bào)告的平均達(dá)成度達(dá)到83.1%，表明學(xué)生能夠綜合利用各類工具有效解決復(fù)雜交通工程問題。課程改革措施有效提升了學(xué)生的實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力，為今后成為交通工程專業(yè)技術(shù)人才打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下，傳統(tǒng)教學(xué)方法無法適應(yīng)當(dāng)前的交通系統(tǒng)仿真教學(xué)要求?！督煌ㄏ到y(tǒng)仿真與評價》課程充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的交流便捷和資源共享優(yōu)勢，有效利用學(xué)生課下課上時間進(jìn)行混合式教學(xué)，增強(qiáng)了師生溝通并有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。案例貫穿式課堂設(shè)計(jì)充分結(jié)合理論與實(shí)踐，有效提高了學(xué)生解決實(shí)際交通問題的能力。希望本次教學(xué)改革能對將來交通仿真相關(guān)課程的完善和改革起到積極作用。

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