尹超英，馬健霄，陸 濤

（南京林業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院 江蘇 南京 210037）

2021年中共中央、國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》，早日實(shí)現(xiàn) “碳達(dá)峰、碳中和” 的理念逐漸受到各行各業(yè)的關(guān)注。目前，我國正經(jīng)歷規(guī)模最大、速度最快的城市化進(jìn)程，迅速推進(jìn)的城市化使我國城市呈現(xiàn)出蔓延式的發(fā)展態(tài)勢(shì)，出行者的機(jī)動(dòng)化出行需求也呈現(xiàn)快速增長的趨勢(shì)，從而導(dǎo)致了大量溫室氣體排放，而交通運(yùn)輸領(lǐng)域溫室氣體排放已成為我國城市碳排放的三大源頭之一。中共中央、國務(wù)院于2021年印發(fā)的《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》要求交通行業(yè)要 “加快推進(jìn)綠色低碳發(fā)展，交通領(lǐng)域二氧化碳排放盡早達(dá)峰，降低污染物及溫室氣體排放強(qiáng)度” 。為此，交通運(yùn)輸行業(yè)也成為我國碳達(dá)峰碳中和關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域[1，2]。

交通設(shè)計(jì)與仿真能力是交通工程專業(yè)本科生培養(yǎng)最重要的環(huán)節(jié)之一，需要持續(xù)改進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)組織和教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，以最大限度地獲得專業(yè)的教育效果[3]。為助力我國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的目標(biāo)，交通仿真課程立足于交通工程專業(yè)本科生低碳交通設(shè)計(jì)與仿真能力的養(yǎng)成，培養(yǎng)具備健全人格和社會(huì)責(zé)任感、基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)和國際視野的高素質(zhì)人才和精英人才。為加快推進(jìn)我國低碳交通運(yùn)輸體系建設(shè)的新形勢(shì)，必須針對(duì)交通仿真課程積極探索基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育（Outcomes-based Education，OBE）理念的低碳交通設(shè)計(jì)與仿真教學(xué)的新模式和新方法[4]。

因此，本文基于OBE產(chǎn)出導(dǎo)向教育的設(shè)計(jì)理念，以 “學(xué)生為中心” “成果為導(dǎo)向” “持續(xù)改進(jìn)為過程” ，旨在引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用交通仿真技術(shù)解決低碳交通設(shè)計(jì)及仿真中存在的復(fù)雜專業(yè)問題，從而全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

1 課程建設(shè)與教學(xué)設(shè)計(jì)

交通仿真課程建設(shè)與教學(xué)設(shè)計(jì)要體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教育理念，同時(shí)兼顧低碳交通的時(shí)代特色，我國的城市交通研究已經(jīng)步入全新時(shí)代，原有的交通規(guī)劃、組織與管理等技術(shù)方法無法完全適應(yīng)我國當(dāng)前發(fā)展低碳交通運(yùn)輸體系的需求。因此，在本課程建設(shè)與教學(xué)設(shè)計(jì)改革中需將低碳交通的理念融入對(duì)學(xué)生的教育教學(xué)過程中，為國家培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代需求、能夠解決實(shí)際工程問題、具有良好知識(shí)運(yùn)用能力的交通人才。具體課程改革思路與建設(shè)方案如下。

1.1 建設(shè)方案

1.1.1 教學(xué)模式建設(shè)

以交通仿真教學(xué)大綱的要求和深度為前提，以南京林業(yè)大學(xué)交通工程學(xué)院的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和研究基礎(chǔ)為特色，收集國內(nèi)交通仿真授課的相關(guān)教學(xué)資料與實(shí)踐案例，通過問卷調(diào)查、教學(xué)效果反饋與評(píng)價(jià)機(jī)制，制訂基于碳達(dá)峰碳中和理念的交通仿真教學(xué)模式和方案，形成和完善符合交通工程專業(yè)本科生培養(yǎng)目標(biāo)的授課教學(xué)模式。

1.1.2 教學(xué)材料建設(shè)

基于研究型教學(xué)模式，根據(jù)交通仿真課程的專業(yè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和聽課學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，凝練教學(xué)內(nèi)容和梳理邏輯關(guān)系，將碳達(dá)峰碳中和相關(guān)教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為淺顯易懂、容易接受的討論話題和主題；同時(shí)，收集國內(nèi)外交通工程領(lǐng)域的經(jīng)典交通與碳排放工程案例、前沿研究熱點(diǎn)、時(shí)效性話題，形成全面完善的討論式與實(shí)踐式相結(jié)合的教學(xué)材料，通過啟發(fā)性討論與針對(duì)性指導(dǎo)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究和工程應(yīng)用精神的培養(yǎng)。

1.1.3 碳達(dá)峰碳中和理念滲透設(shè)計(jì)

以南京林業(yè)大學(xué)交通工程專業(yè)的本科生培養(yǎng)目標(biāo)和交通仿真教學(xué)大綱為基礎(chǔ)，把碳達(dá)峰碳中和等國家戰(zhàn)略與交通仿真相關(guān)專業(yè)知識(shí)有機(jī)融合，將低碳交通設(shè)計(jì)與仿真的理念融入專業(yè)知識(shí)的教學(xué)內(nèi)容中，使學(xué)生在掌握交通仿真的操作技巧和對(duì)交通環(huán)境的仿真實(shí)現(xiàn)，能夠運(yùn)用仿真軟件VISSIM分析常見的交通管理、通行能力、信號(hào)配時(shí)等問題的同時(shí)，結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)工程實(shí)踐案例，在交通工程專業(yè)的學(xué)科背景下注重對(duì)低碳交通設(shè)計(jì)與仿真能力的引導(dǎo)和培養(yǎng)。

1.2 “雙碳” 背景下交通仿真課程改革方案

交通仿真課程是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，在講授交通基礎(chǔ)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)。因此，在進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容安排時(shí)，要將交通工程領(lǐng)域的前沿問題引入課堂教學(xué)中。本課程的改革方案擬將低碳思路融合到課程設(shè)計(jì)中，通過對(duì)交通仿真基礎(chǔ)、十字信號(hào)交叉口及非機(jī)動(dòng)車與行人等章節(jié)內(nèi)容的重新設(shè)計(jì)，以強(qiáng)化實(shí)踐訓(xùn)練的方式擴(kuò)展學(xué)生對(duì)交通工程基礎(chǔ)理論的理解與應(yīng)用。

①在交通仿真基礎(chǔ)章節(jié)中，在我國提出發(fā)展低碳交通體系促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的大背景下，將低碳交通理念融入交通設(shè)計(jì)與仿真基礎(chǔ)理論中，明確交通仿真在雙碳背景下的重要作用。

②在十字信號(hào)交叉口章節(jié)中，增加對(duì)不同交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制策略方案碳排放評(píng)價(jià)的內(nèi)容。交叉口的信號(hào)控制方案是影響交叉口運(yùn)行效率的關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)交通碳排放具有顯著影響，通過模擬不同信號(hào)配時(shí)方案下的交通污染物排放情況，從低碳角度優(yōu)化交叉口信號(hào)配時(shí)方案。

③在非機(jī)動(dòng)車與行人章節(jié)中，增加出行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的減排效果模擬與評(píng)價(jià)等相關(guān)內(nèi)容。通過提高公共交通和主動(dòng)交通的服務(wù)水平，進(jìn)而提高減排效應(yīng)，深入理解交通結(jié)構(gòu)與交通碳排放的相互影響關(guān)系[5]。

④在有關(guān)城市干道信號(hào)協(xié)調(diào)及公交優(yōu)先的內(nèi)容中，利用仿真平臺(tái)測(cè)試設(shè)置公交專用道的減排效應(yīng)。在已有仿真內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過對(duì)有無公交專用道方案的機(jī)動(dòng)車污染物排放量進(jìn)行仿真模擬，深入分析兩種仿真方案的碳排放指標(biāo)，并對(duì)其進(jìn)行對(duì)比、分析和評(píng)價(jià)。

2 典型案例設(shè)計(jì)

通過設(shè)計(jì)案例可讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合和理解，將理論知識(shí)與工程應(yīng)用聯(lián)系，從而全方位提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和職業(yè)使命感。

2.1 中國特色化的城市交通仿真案例設(shè)計(jì)

在快速城鎮(zhèn)化的背景下，我國城市正呈現(xiàn)出蔓延式的發(fā)展態(tài)勢(shì)，城市規(guī)模不斷擴(kuò)張，大街區(qū)和寬馬路成為諸多新城和郊區(qū)規(guī)劃的顯著特征，摒棄了以步行和公交為導(dǎo)向的城市發(fā)展目標(biāo)，導(dǎo)致居民小汽車依賴的快速增長[6]。雖然上述特征與美國20世紀(jì)下半葉城市蔓延式發(fā)展特征相似，但我國城市具有密度高、規(guī)模大及更新快等獨(dú)特特征，使得我國城市的交通發(fā)展不能照搬發(fā)達(dá)國家的交通規(guī)劃設(shè)計(jì)。因此，需在設(shè)計(jì)交通仿真案例過程中選擇符合我國城市交通特征的仿真參數(shù)，將我國電動(dòng)車使用比例及公交車分擔(dān)率較高等特點(diǎn)融入課堂的實(shí)踐教學(xué)中，提高學(xué)生解決我國實(shí)際交通問題的思維能力，為我國城市交通建設(shè)培養(yǎng)后備力量。

2.2 基于低碳理念的交通仿真案例設(shè)計(jì)

在交通仿真課程案例選擇上，重點(diǎn)圍繞我國提出的 “加快推進(jìn)低碳交通運(yùn)輸體系建設(shè)，積極引導(dǎo)低碳出行” 理念，將交通仿真的低碳策略分析與評(píng)價(jià)融入課堂研討中。從實(shí)踐調(diào)查獲取實(shí)際數(shù)據(jù)入手，引導(dǎo)學(xué)生自主選取仿真模型、搭建仿真平臺(tái)，從交通規(guī)劃、管理及控制策略的角度，構(gòu)建基于低碳策略的仿真評(píng)價(jià)案例，對(duì)不同交通情境的交通碳排放進(jìn)行測(cè)算與比較，注重對(duì)低碳交通設(shè)計(jì)與仿真能力的引導(dǎo)和培養(yǎng)[7，8]。

3 課程效果評(píng)價(jià)及改進(jìn)措施

經(jīng)過教學(xué)團(tuán)隊(duì)一系列的摸索，交通仿真課程改革方案已被南京林業(yè)大學(xué)列為一流課程建設(shè)—— “碳中和” 課程建設(shè)項(xiàng)目。通過對(duì)南京林業(yè)大學(xué)交通工程專業(yè)近100位學(xué)生進(jìn)行訪談，了解課程教育教學(xué)成效，梳理學(xué)生反饋信息，教學(xué)團(tuán)隊(duì)形成了以下教學(xué)改進(jìn)措施。

3.1 融合工程實(shí)踐項(xiàng)目元素

本課程建設(shè)依托于南京林業(yè)大學(xué)公路隧道運(yùn)營安全虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，該國家級(jí)虛擬仿真平臺(tái)積累了大量的工程實(shí)踐項(xiàng)目資源。教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員需進(jìn)一步通過共享教學(xué)資源和補(bǔ)充工程實(shí)踐案例，共同搭建仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，包括教學(xué)方案、教學(xué)課件、教學(xué)視頻及可供學(xué)生進(jìn)行仿真訓(xùn)練的實(shí)際工程項(xiàng)目案例等。通過豐富的工程實(shí)踐案例，結(jié)合低碳交通設(shè)計(jì)與仿真的視角，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際交通工程問題的思維[9，10]。

3.2 進(jìn)一步增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

本課程目前的理論學(xué)時(shí)和實(shí)踐學(xué)時(shí)分別占比為60%和40%，通過對(duì)學(xué)生的訪談和調(diào)研，為進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，在后續(xù)的課程改革與調(diào)整過程中，將探索更科學(xué)的課堂討論與實(shí)踐模式，優(yōu)化學(xué)生分組制度，增加仿真實(shí)踐學(xué)時(shí)所占比例，提升學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和專業(yè)實(shí)踐能力，從而讓學(xué)生在本課程學(xué)習(xí)過程中完成專業(yè)知識(shí)和自身素質(zhì)的提升。

3.3 教學(xué)與科研相結(jié)合

為提升學(xué)生的創(chuàng)新思維和科研能力，將教學(xué)團(tuán)隊(duì)最新科研成果融入本課程的課堂教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，同時(shí)結(jié)合國家雙碳和交通強(qiáng)國戰(zhàn)略，在課堂中介紹最新、最前沿的低碳交通設(shè)計(jì)與仿真成果。引導(dǎo)學(xué)生積極參加各類學(xué)科競(jìng)賽（交通科技大賽、挑戰(zhàn)杯等），由于交通設(shè)計(jì)與仿真能力是解決各類交通問題的基礎(chǔ)，達(dá)到 “以戰(zhàn)養(yǎng)學(xué)” 、反哺課堂的目的。在此過程中不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的科研思維，同時(shí)還可促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化。

4 結(jié)語

本課程在教育部提出 “加強(qiáng)碳達(dá)峰碳中和高等教育人才培養(yǎng)體系建設(shè)” 的背景下，提出將低碳理念融入交通工程的專業(yè)實(shí)踐課程——交通仿真課程中。根據(jù)交通仿真課程的專業(yè)特點(diǎn)，通過典型案例設(shè)計(jì)將具有中國特色和基于低碳理念的仿真案例植入教學(xué)內(nèi)容中；注重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生參與各類學(xué)科競(jìng)賽，從實(shí)踐中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和科研能力。該課程在 “雙碳” 背景下的課程改革方面進(jìn)行了初步探索，但仍有很大改進(jìn)空間。未來需進(jìn)一步與國家戰(zhàn)略需求相結(jié)合，動(dòng)態(tài)調(diào)整交通仿真課程的建設(shè)方案，培養(yǎng) “雙碳” 戰(zhàn)略背景下交通工程專業(yè)人才。