摘要 為適應(yīng)交通行業(yè)的智能化發(fā)展，滿足企業(yè)對(duì)應(yīng)用型人才的需求，道路交通控制技術(shù)課程建設(shè)需要引入交通仿真技術(shù)，促進(jìn)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合。文章以交通仿真為基點(diǎn)，以“認(rèn)識(shí)-實(shí)踐”為教學(xué)主線，通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、課堂教學(xué)互動(dòng)及教學(xué)安排進(jìn)行分析，挖掘理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合點(diǎn)，促進(jìn)理論與實(shí)踐不斷交互融合，從而探析理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的新模式。

關(guān)鍵詞 交通仿真；理實(shí)融合；道路交通控制；交通管理

中圖分類號(hào) U491 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）02-0183-03

0 引言

道路交通控制是維持正常交通秩序，保證交通安全和提高通行效率的重要手段，是交通系統(tǒng)發(fā)展需要及控制理論和技術(shù)在交通系統(tǒng)中的應(yīng)用結(jié)果[1]。我國(guó)道路交通控制可以分為機(jī)械化、電氣化、信息化和智能化等發(fā)展階段[2]。早期的道路交通控制通過(guò)切換交通信號(hào)燈對(duì)交通流進(jìn)行控制，從而保證交通安全，提高通行效率。隨著智能交通技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，我國(guó)城市道路交通控制已進(jìn)入以智能化為核心的控制階段，逐漸強(qiáng)調(diào)人、車、路三者之間的協(xié)同，當(dāng)前道路交通控制不僅要保障安全和效率，也要提高出行舒適度。面對(duì)增加的交通需求、復(fù)雜的交通流及轉(zhuǎn)變的被控主體，交通管理部門和智能交通行業(yè)對(duì)具有豐富理論知識(shí)、扎實(shí)操作技能的復(fù)合型人才的需求日益迫切。

1 道路交通控制技術(shù)教學(xué)的現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)的問(wèn)題

道路交通控制技術(shù)是交通管理專業(yè)本科教育的核心課程，具有政策性強(qiáng)、技術(shù)性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，道路交通控制技術(shù)課程主要以理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔，通常只通過(guò)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，安排少量簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與理論教學(xué)關(guān)聯(lián)，由于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少，且與知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系不緊密，導(dǎo)致理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合度較低，學(xué)生無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用交通組織優(yōu)化和道路交通信號(hào)控制等理論知識(shí)。在線下教學(xué)中，由于受教學(xué)場(chǎng)地、課程學(xué)時(shí)、控制設(shè)備等條件的限制，道路交通控制技術(shù)課程很難在實(shí)地進(jìn)行，教師往往選擇在室內(nèi)開展教學(xué)活動(dòng)，由于課程具有較強(qiáng)的專業(yè)性和應(yīng)用性，學(xué)生僅靠課堂理論學(xué)習(xí)無(wú)法對(duì)交通控制相關(guān)的理論知識(shí)和技術(shù)有深刻的認(rèn)識(shí)和理解。道路交通控制技術(shù)課程涉及交通管理、交通控制、交通設(shè)計(jì)、交通組織等專業(yè)內(nèi)容，雖然知識(shí)點(diǎn)繁多，但不同知識(shí)點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師往往無(wú)法有效地將各知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)進(jìn)行講解，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降，課堂參與度較低，師生無(wú)法形成良好互動(dòng)，最終使課堂教學(xué)效果達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)。

1.2 交通仿真的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

交通仿真是采用計(jì)算機(jī)數(shù)字模型反映復(fù)雜交通現(xiàn)象的交通分析技術(shù)和方法，能夠直觀地展現(xiàn)交通流在時(shí)間和空間的變化[3]。2020年，公安部交管局發(fā)布《公安交通管理科技發(fā)展規(guī)劃（2021—2023年）》，提出要探索使用在線交通仿真技術(shù)，評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)道路點(diǎn)段實(shí)時(shí)的交通運(yùn)行狀態(tài)，因地制宜科學(xué)優(yōu)化信號(hào)配時(shí)、交通組織方案，緩解城市交通擁堵。針對(duì)道路交通控制技術(shù)課程教學(xué)，交通仿真因其經(jīng)濟(jì)、安全、可重復(fù)、開放等特點(diǎn)，具備連接理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)之間的優(yōu)勢(shì)。

仿真軟件是進(jìn)行交通仿真的系統(tǒng)，能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)交通系統(tǒng)中的人、車、路等因素進(jìn)行模擬，并使其與實(shí)際相符。當(dāng)前，常用的交通仿真軟件包括VISSIM、AIMSUN、DynaCHINA、Synchro等[4]，道路交通控制技術(shù)課程教學(xué)主要應(yīng)用的是VISSIM仿真軟件。利用交通仿真軟件，學(xué)生能夠在課堂上和課后對(duì)道路、行人、車輛進(jìn)行建模仿真，并通過(guò)交通仿真對(duì)交通組織優(yōu)化、交通信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)、沖突點(diǎn)等知識(shí)進(jìn)行分析和應(yīng)用；教師也可以利用交通仿真軟件豐富教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)交通仿真的演示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的訓(xùn)練強(qiáng)度。通過(guò)引入交通仿真，能夠促進(jìn)理論知識(shí)和實(shí)踐技能的融合，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，進(jìn)一步推進(jìn)道路交通控制技術(shù)應(yīng)用型課程的建設(shè)。

2 理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的模式

2.1 交通仿真與理論知識(shí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)融合

學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程，就是對(duì)專業(yè)知識(shí)認(rèn)知的過(guò)程。認(rèn)知過(guò)程包括感覺、知覺、記憶、想象、思維等。通過(guò)對(duì)課程中交通控制的基礎(chǔ)原理和問(wèn)題進(jìn)行整理，根據(jù)認(rèn)知過(guò)程，將理論知識(shí)點(diǎn)與交通仿真相融合，豐富知識(shí)的表現(xiàn)形式，從而提高學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)原理的掌握，強(qiáng)化對(duì)理論知識(shí)和交通現(xiàn)象之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)。課程理論知識(shí)點(diǎn)與交通仿真對(duì)應(yīng)如表1所示。交通控制的基本原理所對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)包括交叉口范圍及形式、交通沖突和視距三角形、交叉口交通控制原理和方法等。在交叉口范圍及形式方面，通過(guò)建立不同形式的交叉口模型，并通過(guò)仿真展示，提高學(xué)生對(duì)交叉口分類和定義的認(rèn)識(shí)；在交通沖突方面，通過(guò)建立無(wú)信號(hào)交通控制交叉口，強(qiáng)調(diào)沖突區(qū)域的設(shè)置，讓學(xué)生通過(guò)觀察認(rèn)識(shí)交叉沖突點(diǎn)、合流沖突點(diǎn)和分流沖突點(diǎn)的特點(diǎn)，加深對(duì)交通沖突的理解；在視距三角形方面，通過(guò)建立單向交通交叉口和雙向交通交叉口兩種模型，結(jié)合車流運(yùn)行特點(diǎn)，通過(guò)仿真介紹視距的組成和視距三角形的繪制過(guò)程；在交叉口交通控制原理和方法方面，通過(guò)對(duì)比交通標(biāo)線標(biāo)志控制、交通信號(hào)燈控制的評(píng)估數(shù)據(jù)，結(jié)合沖突點(diǎn)從安全、高效等角度對(duì)其進(jìn)行定性和定量評(píng)價(jià)，加深學(xué)生對(duì)交通控制原理的認(rèn)識(shí)和理解。交通控制的基礎(chǔ)問(wèn)題可以分為靜態(tài)交通控制和動(dòng)態(tài)交通控制兩種基礎(chǔ)問(wèn)題。在靜態(tài)交通控制的基礎(chǔ)問(wèn)題方面，通過(guò)VISSIM中多車道的建立，強(qiáng)調(diào)白色實(shí)線和虛線在約束車輛移動(dòng)范圍的作用，從而突出交通標(biāo)志標(biāo)線在交通控制中的作用和特點(diǎn)；在動(dòng)態(tài)交通控制的基礎(chǔ)問(wèn)題方面，圍繞交通信號(hào)控制的重要參數(shù)，通過(guò)信號(hào)控制仿真對(duì)交通信號(hào)的相位、相序、階段及配時(shí)進(jìn)行演示，結(jié)合參數(shù)定義直觀展示不同參數(shù)在交通信號(hào)控制中的作用。

2.2 交通仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與多元知識(shí)融合

交通管理是以交通發(fā)展理念為指引，掌握道路交通系統(tǒng)內(nèi)部的基本關(guān)系與規(guī)律，采用科學(xué)理論和方法，實(shí)施3E（Enforcement、Education、Engineering）策略，對(duì)構(gòu)成道路交通系統(tǒng)的人、車、路、環(huán)境等要素進(jìn)行管理，達(dá)到維護(hù)道路交通秩序、安全與暢通及可持續(xù)發(fā)展的目的[5]。交通管理是交通工程學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，包含交通控制、交通規(guī)劃、交通設(shè)計(jì)、交通組織等知識(shí)。交通控制作為交通管理中具有“工程”屬性的手段，其目的和對(duì)象與交通管理保持一致，所以學(xué)生需要有較強(qiáng)的專業(yè)素養(yǎng)，通過(guò)綜合運(yùn)用不同知識(shí)從而達(dá)到交通控制的目的。在交叉口定時(shí)信號(hào)控制設(shè)計(jì)方面，依據(jù)設(shè)計(jì)流程，組織學(xué)生開展交通調(diào)查，觀察現(xiàn)實(shí)中信號(hào)燈控制交叉口的交通運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)交通調(diào)查增加學(xué)生對(duì)交通管理和控制的理解和認(rèn)識(shí)，并為之后的配時(shí)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。交叉口仿真分析分為單信號(hào)交叉口交通仿真分析和干道協(xié)調(diào)交通仿真分析兩部分內(nèi)容，通過(guò)VISSIM仿真模型對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，分析不同控制方案下交叉口的各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)，從而訓(xùn)練學(xué)生掌握知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，利用交通仿真的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及政策法規(guī)，通過(guò)具體項(xiàng)目任務(wù)，以“實(shí)踐-理論-實(shí)踐”的認(rèn)知規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如表2所示：

2.3 利用交通仿真促進(jìn)課堂教學(xué)互動(dòng)

課堂教學(xué)互動(dòng)是教學(xué)環(huán)境中活動(dòng)主體間有意識(shí)相互作用的教學(xué)過(guò)程[6]。教師在課程教學(xué)中講授時(shí)間越長(zhǎng)，則師生互動(dòng)時(shí)間越少，往往導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降、抬頭率低、教學(xué)效果差。道路交通控制技術(shù)是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，利用交通仿真構(gòu)建不同類型的任務(wù)情景，通過(guò)設(shè)置任務(wù)目標(biāo)，能夠有效增加師生互動(dòng)和生生互動(dòng)，從而激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知興趣，提高學(xué)生自主思考和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。在理論教學(xué)中，根據(jù)理論知識(shí)的難易和重要度，創(chuàng)設(shè)具有關(guān)聯(lián)性的問(wèn)題和不同任務(wù)情景，通過(guò)仿真進(jìn)行展示，由教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)仿真進(jìn)行討論和分析，為課堂教學(xué)互動(dòng)創(chuàng)造條件。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，利用交通仿真增加探索性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，以學(xué)生自主動(dòng)手學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔，構(gòu)建“互動(dòng)式”教學(xué)情景。教師將所需要的理論知識(shí)與建模操作相結(jié)合，逐步進(jìn)行講解，并根據(jù)學(xué)生在操作和建模時(shí)的反饋，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，便于及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度；學(xué)生需要親自進(jìn)行操作，主動(dòng)完成建模前、初始建模、仿真模型檢驗(yàn)、仿真模型應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)容，利用每個(gè)環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)性和復(fù)雜性，促使學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作，并在仿真模型應(yīng)用中增加模型展示和結(jié)論匯報(bào)環(huán)節(jié)，增加學(xué)生之間的交流和討論。此外，篩選與交通控制相關(guān)的熱點(diǎn)事件，建立道路交通控制典型案例庫(kù)，例如新疆伊利州特克斯縣八卦城、濟(jì)南聯(lián)動(dòng)式掉頭等，結(jié)合課程內(nèi)容不斷引導(dǎo)學(xué)生課后組隊(duì)進(jìn)行建模仿真，針對(duì)熱點(diǎn)事件進(jìn)行討論和分析，鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上發(fā)表自己的看法和觀點(diǎn)。

2.4 理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程進(jìn)度交叉融合

道路交通控制技術(shù)課程由理論和實(shí)驗(yàn)兩部分組成。在傳統(tǒng)教學(xué)中，往往在理論課程結(jié)束后，集中安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)，容易使學(xué)生在上課過(guò)程中產(chǎn)生負(fù)面情緒，發(fā)揮不出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程體驗(yàn)優(yōu)勢(shì)。為了使理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相輔相成，首先教師需要對(duì)課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度統(tǒng)一安排，保證其能夠在兩種教學(xué)活動(dòng)中隨時(shí)銜接和切換；其次，針對(duì)課程內(nèi)容和學(xué)生學(xué)習(xí)情況，利用交通仿真，圍繞“實(shí)踐—認(rèn)識(shí)—實(shí)踐”“認(rèn)識(shí)—實(shí)踐—認(rèn)識(shí)”優(yōu)化教學(xué)計(jì)劃，合理安排教學(xué)進(jìn)度；最后，在授課教師方面，保證理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的授課教師一致，使教師能夠準(zhǔn)確了解不同教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)效果，并掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從而對(duì)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體性有一定把控。對(duì)于應(yīng)用性較強(qiáng)的內(nèi)容，在理論課程周次之前，安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中通過(guò)所提供的交通仿真模型，發(fā)現(xiàn)交通系統(tǒng)中存在的問(wèn)題；在理論課程周次之后，再次安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生通過(guò)理論學(xué)習(xí)后，能夠針對(duì)問(wèn)題提出對(duì)應(yīng)的優(yōu)化方案，回歸應(yīng)用實(shí)踐，解決問(wèn)題；對(duì)于理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)課程周次之前，安排理論教學(xué)，使學(xué)生在初步學(xué)習(xí)理論知識(shí)后，具有一定的理論基礎(chǔ)和專業(yè)認(rèn)識(shí)；在實(shí)驗(yàn)課程周次之后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，再次安排理論教學(xué)，使學(xué)生帶著問(wèn)題和觀點(diǎn)，通過(guò)理論學(xué)習(xí)查缺補(bǔ)漏，不斷鞏固理論知識(shí)。利用交通仿真，通過(guò)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的交叉安排，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，在問(wèn)題中強(qiáng)化應(yīng)用，使學(xué)生能夠在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不斷提高對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著交通仿真技術(shù)在精細(xì)化交通管理中的不斷應(yīng)用，在道路交通控制技術(shù)課程建設(shè)中，以“認(rèn)識(shí)—實(shí)踐—再認(rèn)識(shí)—再實(shí)踐”為教學(xué)主線，將交通仿真應(yīng)用到各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，加強(qiáng)理論和實(shí)驗(yàn)之間的聯(lián)系，可以有效地將課程內(nèi)容與交通管理市場(chǎng)需求相結(jié)合，為培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才創(chuàng)造條件。同時(shí)，通過(guò)交通仿真，打破理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)之間的壁壘，將兩者融合，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在不斷的實(shí)踐中掌握必要的理論知識(shí)和扎實(shí)的應(yīng)用技能，進(jìn)一步提高學(xué)生的就業(yè)能力和綜合素質(zhì)。

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