以综合能力培养为导向的《交通工程学》教学改革

以综合能力培养为导向的《交通工程学》教学改革摘要：《交通工程学》作为高校交通工程本科专业主干课程，其教学质量直接影响后续专业课的学习和学生能力，本文分别从课堂教学、课内实验、第三课堂辅助教学、成绩评定四个层面探讨了以学生综合能力培养为导向的《交通工程学》课程教学改革与创新。关键词：交通工程学；课堂教学；实验教学；能力培养作为高校交通工程专业主干课程，《交通工程学》教学效果的好坏与学生的能力高低有着密切联系，而现行课程教学存在课堂教学沉闷、缺乏师生互动、内容不能实时更新、课内实验开设固定、仪器设备老化等等问题，与中国城市交通现状、交通技术发展严重脱节，造成授课质量不高，学生思维与创新能力培养不足，制约课程教学水平的提高，因此，《交通工程学》教学改革迫在眉睫，从课堂教学、课内实验、第三课堂辅助教学及成绩评定各方面入手，全方位培养学生综合能力。一、课堂教学（一）教学内容设计1.知识体系划分与课时分配课程涵盖交通工程的基本概念、交通特性、交通调查、交通流理论、道路通行能力、交通管理与控制、交通规划、停车场规划、公共交通、交通安全、交通环境、智能交通系统、新交通技术。涉及内容多，知识点分散，对于刚接触专业理论的本科生来讲，由于头脑中缺乏足够的认知，极易感觉枯燥甚至失去兴趣。作为导论性质课程，应该重点强调专业基础，而交通流理论、道路通行能力、交通规划中复杂的理论、模型应尽量简化，介绍原理即可。另外，为了避免与先修课程间的重复，还应对常识性内容适当取舍，突出教学重点。为了帮助学生形成知识体系，将教学内容分成三大部分：基本理论—基本定义、交通特性；研究方法—交通流理论、交通调查与分析、交通管理与控制；专项研究—道路通行能力分析、交通规划、停车场规划、公共交通、交通安全、交通环境、智能交通系统、新交通技术。第一部分要全面详细，第二部分则应侧重交通调查方法、交通标志与标线、交通控制类型等基础性内容，第三部分涉及难点，授课时要简化，知识点放在通行能力含义及分类、交通规划步骤、公共交通分类及作用、车辆停放基础、交通事故成因、交通影响范围、智能交通产生及发展等，切忌在模型参数标定、模型推导耗费过多时间。52课时的分配表如下：表1学时分配表教学内容讲授课时课内实验课时实验内容备注绪论2交通特性5交通调查64人工/仪器结合的专项/综合调查交通流理论4道路通行能力2道路交通规划22交通规划软件操作交通管理与控制41交通信号控制演示交通安全/停车场规划4道路交通环境/its4专题75交通仿真软件操作/开放性实验合计4012设计的教学内容全面、结构适当、脉络清晰、主次分明，充分发挥课程应有作用、取得更好的教学效果的同时，为后续课程的学习打下坚实的基础。2.结合生活实践与科研项目城市交通问题无处不在，与生活联系紧密，课堂教学过程中引入常见问题，如结合公交车在若干交叉口处连续停车问题引入干线交通信号协调控制与绿波交通，可以充分调动学生积极性。另外，通过对教师完成或在研项目的介绍与分析，能够强化交通工程理论解决实际问题的重要性，使研究方法的实施、适用性、优劣度更具体，抽象的理论得到升华。与生活实践和科研项目的融入，有助于培养学生观察、分析问题的能力。3.关注学科前沿现代科技赋予了交通工程领域无限可能，尤其近些年计算机、通信、遥感和人工智能的发展不断丰富交通工程学科理论体系，研究领域不断扩展，新理论、新方法、新技术频繁涌现，而教材针对的是基本原理和方法，无法实时更新，教学内容如若缺少学科前沿动态会导致学生知识面受限、对本专业发展认识模糊，既影响授课效果，又不利于后续的学习和科研。鉴于此，应关注交通学科的发展动态，紧随学术前沿，对教材进行适当扩充，将近几年交通工程中研究热点如交通流检测、tdm、brt、动态诱导、交通仿真、自动驾驶、自动检测与识别、快速公交、慢行交通等以专题的形式引入课堂教学。与新兴技术的结合，既拓展知识领域，又能培养学生适应能力与科研能力。（二）教学方法组合交通工程学课程极强的系统性、综合性、动态性特征要求课堂教学尽可能全面、形象、又不失趣味性，教学改革需重点考虑现代化网络教学平台与多种教学方法的组合应用。1.网络教学平台交通工程中有很多复杂方法、模型（跟驰理论、三参数关系模型、交通波理论、交通仿真、交通流检测等），很难用语言描述，且学生难以明白。如果能创造生动、形象、逼真的教学情景，将相应的教学内容的形式表现出来，效果比用语言表达好多了。多媒体技术形象、信息量大，能够把音频与视频完美结合，图片、flash动画演示功能详尽，正满足此要求。多媒体技术已是应用广泛教学形式，在此基础上各高校纷纷搭建了现代化的网络教学平台[1]，网络信息的更新速度使得课堂教学能够突破时空障碍，紧随时代步伐，更有助于学生思维向空间领域的拓展，培养发散性思维。2.课堂提问针对现象提出问题，再引导学生进行分析并得出正确答案，通过正确的引导有助于学生科学研究思维的形成和发展，培养创新性思维。例如对于metrocount5600气压管检测装置，已知“更适用于双向两车道的检测”，并给出了双车道的安装方法，那么用于多车道交通流检测时又该如何安装呢？单台检测器能够同时检测双向交通？上述问题能够帮助学生正确认识仪器的多种安装要求及使用条件。3.开放性专题研讨研究表明，如果能够由被动消极学习者变为主动积极学习者，那么其知识获取、信息回顾与自我学习能力都会大大提高，也就是说积极性是学习有效性的重要战略[2]。除利用网络教学平台之外，还应注重师生互动，发挥教师主导作用的同时，以开放性专题研讨形式，充分调动学生参与的积极性。要求学生针对特定情形或某具体案例进行分析并提出见解，集思广益，个人思考与分组讨论结合，目的是提高分析和解决问题的能力。学生课前就给定题目提前收集资料并进行分析，专题研究过程先分小组讨论并将小组核心意见列出提纲，再由各组代表以专题报告形式进行交流讨论，最后教师要及时进行归纳总结，包括专题涉及知识点、个人及小组表现、方案对策评价等等。专题研究结束后要求学生上交总结报告，客观评价个人表现，分析所用研究方法的优势与不足，帮助学生总结经验与教训。专题研讨能够提高学生学习主动性，激发求知欲，培养独立工作和团队协作能力，提高实践能力，这对毕业后的工作和深造大有裨益。二、实验教学创新课堂教学学生参与程度与广度因人而异，理论必须经过亲身感受才能与实践结合，即实际动手能力的培养至关重要，因此建议适当增加课内实验环节学时，同时按照性质改革不同类型实验的内容与开展过程，多角度深层次发掘学生实际应用能力。（一）认知型实验即传统现场教学，组织参观城市交通调度指挥中心、交通监控中心、交管局、公交公司等，使学生了解道路交通概况、城市交通组织各环节，熟悉交通数据从采集、传输、处理到发布的过程，亲身领会理论知识的实际应用，体验现场与课堂的异同，搞清本行业就业环境。对于此种形式的实验教学，实施过程中要求学生带着问题去参观，查找理论应用中存在问题或理论与实践的矛盾，教师或技术人员现场解答，既能增强学生学习知识的主动性和积极性，又能培养学生观察与分析能力。进行认知型实验改革的同时，建议适量精简其课时，增加实际动手操作型及开放性实验。（二）操作型实验通过实际操作信号控制机、规划与仿真软件、交通调查仪器等，掌握定量分析工具，提高数据采集、处理、分析的能力。操作型实验要求配套教材，明确给出实验要求、实验内容、报告格式等。1.交通信息采集与数据处理实验人工与仪器调查相结合，分别进行地点/区间车速调查、路段流量调查、交叉口延误调查、metrocount交通流参数综合调查、nc200交通量及速度调查。(1)交叉口机动车、非机动车、行人交通量调查采用人工调查，以分组形式选取城市一条主干线上多个交叉口，进行12小时连续观测，获取全天交通量资料；(2)同一主线采用视频检测采集综合交通数据；(3)地点车速调查采用雷达测速仪，要求同时测城市双向交通车速资料；(4)人工区间车速调查截取城市较长范围内无出入口路段进行；(5)同一路段处用气压管检测器、nc200分别进行交通流综合参数调查；(6)进行数据分析处理，对比同一地点数据的差别，总结不同方法优劣及适用性。2.交通规划实验交通规划软件以其实践性、专业性强的特点在交通领域广受青睐，这就要求学生能熟练应用其进行城市交通规划，因此交通规划软件实验教学很有必要[3]。要求学生提前预习软件基础知识，了解界面及步骤，实验以学生上机操作为主，辅以教师讲解。主要进行交通规划软件的实际应用，即给定现实或者虚拟路网要素（包括交通区划、路网cad图、出行基础数据），要求利用transcad进行交通分配。3.交通仿真实验交通工程学研究重点在于交通流理论，即参数的特性及变化发展趋势，然而现实的交通流复杂多变，运行状况无重复，难以跟踪并描述。而交通仿真就是用系统模型来模拟实际交通运行，跟踪交通参数随时间、空间的变化，从而反映交通流特征的技术，目前已在交通系统的规划、设计和运营管理中广泛应用[4]。同样要求提前预习实验室配备仿真软件的基础知识，实验主要进行交通仿真软件的应用，以vissim微观仿真软件为例，要求学生针对指定城市平面交叉口构建虚拟环境，分别进行单点交叉口交通信号的定时、感应控制仿真；干线交叉口交通信号协调控制仿真；区域交通信号联动控制仿真。（三）开放性、综合性实验开设能够综合运用基本理论、软硬件设施的新型实验项目，目的是提升学生理论与实践结合水平，培养创新性思维。1.实验内容创新在技能型实验基础之上，增设交叉口信号优化与仿真实验、区域交通疏解方案设计与优选实验、公交线网优化与仿真实验等综合设计，综合运用设备与软件，提升专业知识和技能。2.实施过程创新改变传统模式，教师提出实验要求后以分组的形式由学生设计实验大纲和方案，内容、时间、仪器设备等均由集体讨论后自行选择；教师指导修订后再由组内进行人员的组织与安排，遇到问题及时讨论或请教教师，并提交颇有见解的报告及总结。比如结合城市交通枢纽影响区域交通问题，进行区域交通疏解方案设计与优选实验，其中核心部分——交通调查方案、交通疏解方案、仿真系统搭建、设计方案交通影响分析、交通组织优化等的设计均由学生完成，则不同方案的利弊就非常明确，有利于最佳方案得出。三、第三课堂1.科研项目融入鼓励学生积极参与教师在研项目、参加全国交通科技大赛等，将科技创新融入教学，通过亲身参与切实培养本科生的科研能力。2.学术报告与讲座邀请资深教师或外聘专家定期举办学术讲座，介绍交通运输工程学科发展动态，精析交通领域热点，帮助学生扩展视野。四、成绩评定鉴于传统考核方式存在如多依赖于卷面、试卷主观题少、答案固定等弊端[5]，对课程考核方式做如下创新：1.平时成绩评定标准扩展平时成绩评定一般参考出勤、课堂表现、作业、课内实验、报告等，为了培养自主学习能力，定期组织课堂演讲、辩论等，并将表现纳入平时成绩标准。2.注重理论联系实际能力单纯记忆性试题分值适当调至55-70%，增加开放性试题，通过案例综合分析、观点阐述等考察学生解决实际问题的能力。3.试题库的建立及标准化建立标准化试题库，通过软件设计使生成的试卷具有同等广度、难度、区分度，期末试卷由教务处随机生成。五、结语现代科技赋予了交通工程更广阔的发展前景，计算机、通信、传感器和人工智能的进步促使交通理论研究更加深入，新的技术不断涌现，作为交通领域人才培养基地的高校只有不断针对变化及社会对交通工程专业人才的要求进行教学改革与创新，才能够与时俱进，培养出理论扎实、技术过硬、能力出众的高级交通工程人才。参考文献[1]万桂怡.网络开放式实验教学资源管理系统的构建[j].实验室研究与探索,2009,28(11):204-206.[2]周玲.高等工程教育的新特征与新发展[j].清华大学教育研究,2010,31(1):113-118.[3]秦焕美.交通规划软件实验教学研究[j].实验室研究与探索,2007,26(2):50-53.[4]胡明伟.道路交通分流效益分析及仿真评价[j].深圳大学学报(理工版),2009,26(2):174-178.[5]赵芳