陳 鵬，于 濱

（北京航空航天大學(xué) 交通科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191）

引言

新工科建設(shè)重視創(chuàng)新型、綜合化的工程教育理念，意在推動(dòng)行業(yè)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，這對實(shí)踐教學(xué)提出了新的要求，“交通仿真”課程教學(xué)理應(yīng)跟上改革的步伐。本文通過廣泛分析國內(nèi)外一流大學(xué)在“交通仿真”課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上的差異，提出了包括交通理論與仿真專題結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容；課程教學(xué)采用多模式結(jié)合的教學(xué)方式；拓展考核方式，注重知識與能力并重；倡導(dǎo)合作創(chuàng)新的學(xué)習(xí)方式四項(xiàng)教學(xué)改革方案。同時(shí)解決國內(nèi)該課程綜合性和實(shí)用性不足等問題，為“交通仿真”課程建立既符合國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，又適應(yīng)新工科背景下滿足我國實(shí)際需求和學(xué)生適應(yīng)能力的教學(xué)方法體系，使得學(xué)生在經(jīng)過該課程的教學(xué)訓(xùn)練后，具備與國外一流大學(xué)同類學(xué)科學(xué)生相同的專業(yè)知識水平和專業(yè)理解能力。

一、“交通仿真”課程教學(xué)探索的意義

從宏觀的角度看，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加速進(jìn)行，國家和地方積極實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略，以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的新形勢、新任務(wù)對高等工程教育改革提出了迫切要求，交通信息人才的跨學(xué)科性及高科技依賴性充分說明了建立完善的、服務(wù)于現(xiàn)代交通運(yùn)行系統(tǒng)的新型人才培養(yǎng)模式的重要性及緊迫性。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》中明確提出，深化教育體制改革，關(guān)鍵是更新教育觀念，核心是改革人才培養(yǎng)體制，目的是提高人才培養(yǎng)水平。

從交通的角度看，目前我國正處于由“交通大國”向“交通強(qiáng)國”的建設(shè)轉(zhuǎn)型期，伴隨著交通信息化、智能化趨勢，交通仿真重要性更加凸顯。交通仿真技術(shù)作為一門新興學(xué)科，目前被廣泛應(yīng)用于交通工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)營、管理等各個(gè)領(lǐng)域，該課程以計(jì)算機(jī)軟件為工具，通過虛擬現(xiàn)實(shí)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(diǎn)。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(xiàng)目，也適用于建成后可能花費(fèi)較大人力、物力的大型項(xiàng)目的可行性仿真分析，通過交通仿真的方法模擬各種假定場景下的交通狀況，判定方案的可行性、合理性。

從教學(xué)的角度看，各高校交通工程類專業(yè)紛紛開設(shè)“交通仿真”課程，交通仿真能力的高低已成為衡量交通專業(yè)學(xué)生綜合能力強(qiáng)弱的重要標(biāo)準(zhǔn)?！敖煌ǚ抡妗闭n程作為一門以交通工程原理和方法為基礎(chǔ)，整合并運(yùn)用仿真技術(shù)有效解決交通工程領(lǐng)域多學(xué)科交叉問題的應(yīng)用型課程，對于提高學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)工具解決交通領(lǐng)域?qū)嶋H工程問題的能力具有重要作用。

二、傳統(tǒng)“交通仿真”課程教學(xué)存在的問題

“交通仿真”課程教學(xué)的主要目標(biāo)是使學(xué)生了解仿真相關(guān)基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展的歷史與應(yīng)用，了解交通仿真軟件的發(fā)展歷史和主要功能，熟練掌握典型交通仿真軟件的使用，為從事交通規(guī)劃、設(shè)計(jì)與管理的相關(guān)分析工作提供必要的仿真實(shí)驗(yàn)技能。該課程的實(shí)踐操作性較強(qiáng)，要求學(xué)生具有應(yīng)用交通仿真軟件解決實(shí)際交通問題的能力。然而，傳統(tǒng)的課程通常以概念、理論知識為體系框架，不能適應(yīng)新工科背景下“交通仿真”課程的教學(xué)要求，目前該課程主要存在以下問題。

（一）教學(xué)模式與課程獨(dú)特性之間的矛盾

“交通仿真”課程要求學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識?！敖煌ǚ抡妗闭n程內(nèi)容包括：交通仿真基礎(chǔ)、交通微觀仿真軟件VISSIM應(yīng)用、交通規(guī)劃軟件TransCAD應(yīng)用三部分內(nèi)容。以交通仿真基礎(chǔ)為例，具體教學(xué)包括計(jì)算機(jī)輔助理論基礎(chǔ)、交通信息技術(shù)、交通仿真技術(shù)等，涵蓋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、工程數(shù)據(jù)庫、軟件工程、仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法等相關(guān)專業(yè)知識。以上內(nèi)容專業(yè)面廣、系統(tǒng)性強(qiáng)，很難在課堂上深入細(xì)致地展開。學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)參差不齊，導(dǎo)致相關(guān)內(nèi)容的講解效果不甚理想。

（二）考核方式難以考查學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)情況

當(dāng)前考試偏重基本知識的測試，忽視能力的考核，單純以期末考試分?jǐn)?shù)作為學(xué)生水平的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不但抑制了學(xué)生的創(chuàng)新能力，而且不能全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況?！敖煌ǚ抡妗闭n程更注重提高學(xué)生解決實(shí)際交通問題和動(dòng)手操作的能力，僅憑試卷考試難以充分檢驗(yàn)學(xué)生對知識的掌握程度，考核方式與考核效果之間存在著較大的矛盾。

（三）“交通仿真”課程需要充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)仿真的實(shí)踐性

“交通仿真”課程尤其強(qiáng)調(diào)課程教學(xué)與工程實(shí)踐的高度結(jié)合，學(xué)習(xí)過程也應(yīng)強(qiáng)化仿真軟件在解決實(shí)際交通問題中的應(yīng)用。目前教學(xué)學(xué)時(shí)分配中實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)偏少，難以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

針對以上“交通仿真”課程教學(xué)存在的問題，結(jié)合國內(nèi)外一流大學(xué)在該課程教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容上的差異，以培養(yǎng)新工科背景下的實(shí)踐型、應(yīng)用型、創(chuàng)新型的綜合性人才為目標(biāo)，就如何科學(xué)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和形式設(shè)計(jì)以最大程度的激發(fā)學(xué)生的發(fā)展創(chuàng)造潛力，進(jìn)行“交通仿真”課程改革方案的初步探索與實(shí)踐。

三、教學(xué)改革措施和方案

“交通仿真”課程改革采用多種方法和手段完善教學(xué)，同時(shí)秉承“以人為本”的教育理念，縱向設(shè)計(jì)“交通仿真”課程的實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)，使得學(xué)生在系統(tǒng)性掌握課程基礎(chǔ)知識的同時(shí)，能夠在實(shí)踐操作過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和知識運(yùn)用能力。

（一）交通理論與仿真專題結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容

“交通仿真”課程應(yīng)格外注重將理論基礎(chǔ)知識應(yīng)用于工程實(shí)踐，通過系統(tǒng)仿真建模、交通仿真場景設(shè)計(jì)、交通建模方法介紹，讓學(xué)生系統(tǒng)、全面地了解交通運(yùn)輸工程學(xué)科的前沿概況，并通過學(xué)習(xí)、強(qiáng)化訓(xùn)練等過程來擴(kuò)展自身對學(xué)科領(lǐng)域知識掌握的廣度與深度。為此，對“交通仿真”課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，主要包括交通理論基礎(chǔ)篇、交通仿真專題篇和項(xiàng)目訓(xùn)練篇。

1.交通理論基礎(chǔ)篇。交通理論基礎(chǔ)篇是交通仿真技術(shù)與應(yīng)用的基礎(chǔ)理論部分。道路運(yùn)輸建?；A(chǔ)理論與方法幫助學(xué)生奠定后續(xù)實(shí)踐操作的根基，教學(xué)重點(diǎn)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生形成完善的交通運(yùn)輸系統(tǒng)建模思路。理論知識部分一是憑借教師課堂講授，為避免理論部分學(xué)習(xí)的枯燥乏味，在授課內(nèi)容上強(qiáng)調(diào)多為學(xué)生介紹新的理論研究進(jìn)展和成果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)可以拓寬學(xué)科研究視野。二是要求學(xué)生課下有針對性地閱讀課外相關(guān)教材、書籍和近期國內(nèi)外優(yōu)秀文獻(xiàn)，以此牢固和深化專業(yè)理論基礎(chǔ)。

2.交通仿真專題篇。交通仿真專題課程以交通運(yùn)輸領(lǐng)域的仿真工具和仿真軟件為基礎(chǔ)、科學(xué)研究為依托，涉及微觀、中微觀和宏觀交通流仿真、交通安全仿真、交通行為仿真等多方位的交通實(shí)際應(yīng)用。本部分主要以實(shí)際應(yīng)用案例為主，授課教師結(jié)合科研項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，邀請學(xué)科領(lǐng)域權(quán)威專家學(xué)者，介紹專項(xiàng)研究的思想和技術(shù)方法。多采用上機(jī)訓(xùn)練的形式，融入不同交通場景下的實(shí)踐案例等方式開展教學(xué)活動(dòng)。本部分的教學(xué)內(nèi)容較為靈活多變，根據(jù)教師的研究進(jìn)展和相關(guān)學(xué)術(shù)前沿問題進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，案例教學(xué)的內(nèi)容可更多的依據(jù)學(xué)科熱點(diǎn)問題而定。

3.項(xiàng)目訓(xùn)練篇。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力貫穿于學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程。在上述掌握交通仿真理論方法及交通仿真工具和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，設(shè)置可供學(xué)生自主選擇的多個(gè)案例，讓學(xué)生結(jié)合自身情況選擇感興趣的專題開展相應(yīng)的項(xiàng)目訓(xùn)練，有效提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識，培養(yǎng)科研素質(zhì)與能力，使其在掌握不同交通應(yīng)用場景仿真軟件的同時(shí)，尋找針對不同問題的解決方法和手段，進(jìn)一步提升實(shí)際操作能力。

（二）課程教學(xué)采用多模式結(jié)合的教學(xué)方式

1.課堂研討式教學(xué)。不同于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，研討式教學(xué)強(qiáng)調(diào)課堂上以研討為主，學(xué)生不再處于被動(dòng)接受知識的狀態(tài)，更多地進(jìn)行獨(dú)立思考與提問，對學(xué)術(shù)觀點(diǎn)進(jìn)行不同角度的研討和思維的碰撞，以提升對問題全面而深刻的理解，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到教學(xué)目的。因此，應(yīng)將課堂研討貫穿“交通仿真”課程教學(xué)全過程，例如在講授某個(gè)交通場景的模型建立時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)建模的基本步驟，通過課堂探討逐漸完善答案，以此加深學(xué)生的印象，使其對交通建模的基本步驟有一個(gè)實(shí)質(zhì)性的認(rèn)知與理解。

2.探究式教學(xué)。探究式教學(xué)強(qiáng)調(diào)在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主和協(xié)作學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對理論知識、問題的進(jìn)一步探究。引導(dǎo)學(xué)生敢于思考、表達(dá)質(zhì)疑，真正做到將所學(xué)知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題中?！敖煌ǚ抡妗闭n程的探究式教學(xué)強(qiáng)調(diào)對交通現(xiàn)象、交通問題的探尋，以發(fā)現(xiàn)交通運(yùn)行的本質(zhì)規(guī)律，憑借交通仿真手段提出解決方案，進(jìn)而對交通問題加以改善。利用此類教學(xué)方法深入介紹交通仿真類項(xiàng)目、課題研究背景、目的和現(xiàn)狀等方面內(nèi)容，啟發(fā)學(xué)生對問題進(jìn)行深入思考。

3.理論聯(lián)系實(shí)際教學(xué)?！敖煌ǚ抡妗闭n程對工程實(shí)踐有著較高要求，學(xué)生的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問題的能力在本課程的學(xué)習(xí)中顯得尤為重要。在教學(xué)環(huán)節(jié)中應(yīng)采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式，在學(xué)生專題研究的過程中，教師要事先明確案例選擇的難度、要求和選題，并對學(xué)生加以指導(dǎo)。從交通實(shí)踐案例中，學(xué)生對交通系統(tǒng)中存在的問題進(jìn)行剖析，將理論與實(shí)踐有機(jī)融合，大大提高了理論聯(lián)系實(shí)際的能力，動(dòng)手操作能力同樣得到顯著提高。

（三）拓展考核方式，注重知識與能力并重

課程考核是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)情況和知識掌握程度的重要手段。當(dāng)前無論是開卷考試還是閉卷考試都存在一定的弊端，閉卷考試多數(shù)停留在理論基礎(chǔ)層面的考核，而開卷考試則以書本知識的摘抄為主，均不能有效達(dá)到對學(xué)生能力的全面檢測。因此，應(yīng)采用多種考核方式相結(jié)合，考試總成績以課堂討論、交通案例研究、仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告等方式進(jìn)行綜合測評，有效避免傳統(tǒng)考核方式使學(xué)生陷入考前突擊的誤區(qū)。將考核動(dòng)態(tài)貫穿于學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，實(shí)時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)自主性、創(chuàng)新思維意識和動(dòng)手實(shí)踐能力。

（四）倡導(dǎo)合作創(chuàng)新的學(xué)習(xí)方式

新工科背景下的交通運(yùn)輸學(xué)科人才應(yīng)具備團(tuán)隊(duì)合作精神與創(chuàng)新實(shí)踐能力。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，通常授課教師起主導(dǎo)作用，學(xué)生被動(dòng)接受課堂知識，學(xué)生的積極性、創(chuàng)造性在此培養(yǎng)模式下得不到有效發(fā)揮和展現(xiàn)，不利于學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，在強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力的“交通仿真”課程中，開放式的課堂教學(xué)與學(xué)習(xí)方式更有助于學(xué)生合作創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生可結(jié)合自身情況自由分組，小組成員之間開展多樣化的實(shí)踐活動(dòng)，有效提升學(xué)生綜合素質(zhì)。合作創(chuàng)新學(xué)習(xí)的內(nèi)容也可以多元化，包括學(xué)習(xí)交通前沿領(lǐng)域的理論方法和技術(shù)發(fā)展趨勢，針對實(shí)際問題采取交通仿真手段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析，在課堂上進(jìn)行小組成果匯報(bào)，開展小組之間的研討，最終根據(jù)任務(wù)完成的內(nèi)容與質(zhì)量進(jìn)行成績評定。

四、教學(xué)改革效果評價(jià)

“交通仿真”課程內(nèi)容、教學(xué)模式等方面的改革與實(shí)踐表明，通過以實(shí)際問題為中心、由應(yīng)用案例組織的教學(xué)，使學(xué)生更具批判性的眼光看待問題，學(xué)會(huì)將理論知識運(yùn)用于解決實(shí)際問題。本次“交通仿真”課程的改革成果具體可以總結(jié)為以下四個(gè)方面。

（一）為“交通仿真”課程建立新的符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的授課模式

該教學(xué)改革解決了國內(nèi)該課程綜合性和實(shí)用性不足等問題，為“交通仿真”課程建立了新的符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的授課模式。同時(shí)，提出了適應(yīng)新工科背景下滿足我國實(shí)際需求和學(xué)生適應(yīng)能力的教學(xué)方法體系，并以“交通仿真”課程作為教學(xué)改革試點(diǎn)，提出滿足國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國內(nèi)實(shí)際需求和學(xué)生適應(yīng)能力三項(xiàng)準(zhǔn)則的國際化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革方案。

（二）授課效果提升

教學(xué)過程以講授為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生實(shí)踐為主，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。課程改革教學(xué)效果表明，實(shí)踐環(huán)節(jié)的增加提高了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的把握程度和完成程度，同時(shí)加深了對交通流參數(shù)設(shè)置的理解。

（三）學(xué)生的創(chuàng)新能力提高

通過“交通仿真”課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生更深刻地理解了交通現(xiàn)象和交通運(yùn)行規(guī)律，能有效解決交通技術(shù)問題，在交通仿真過程中發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢。部分學(xué)生在此基礎(chǔ)上參加交通科技大賽、交通科研項(xiàng)目等，將創(chuàng)新思維與意識融入工程實(shí)踐，真正做到學(xué)以致用。

（四）學(xué)生對于交通工程技術(shù)的理解能力加深

學(xué)生在了解和掌握交通仿真一般理論、研究方法及虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)后，通過課后作業(yè)的方式熟悉核心的仿真模型，掌握相關(guān)交通仿真軟件的基本應(yīng)用對象及范圍，并通過重點(diǎn)案例的學(xué)習(xí)，熟悉應(yīng)用仿真技術(shù)對各種道路交通問題進(jìn)行模擬、測試的基本流程與方法，進(jìn)一步加深對交通工程技術(shù)的理解。

結(jié)語

該教學(xué)探索和實(shí)踐提出包括交通理論與仿真專題結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容；課程教學(xué)采用多模式結(jié)合的教學(xué)方式；拓展考核方式，注重知識與能力并重；倡導(dǎo)合作創(chuàng)新的學(xué)習(xí)方式四項(xiàng)教學(xué)改革方案，解決了國內(nèi)該課程綜合性和實(shí)用性不足等問題，在豐富理論知識學(xué)習(xí)的同時(shí)，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)合作能力，對未來更好地拓展和完善“交通仿真”課程的教學(xué)方法具有一定的借鑒作用。