案例式交通仿真教学改革与实践①

高超 张萌萌 代洪娜 张永杰

[摘           要]  交通仿真课程是一门实践性较强的课程，通过本门课程的学习使学生能够用仿真软件解决实际交通问题。该门课程具有理论性较弱、工程实践性比较强的特点。通过将传统理论教学模式改革为实验教学模式，将片段化教学方式改革为纯案例贯穿式教学方式，将试卷考核为主的考核方式改革为以上机考核为主的考核方式。通过课程改革逐步提高了学生的学习主动性和对课程教学内容的把握能力，也提高了学生的动手能力和解决实际问题的能力，收到了很好的教学效果。

[关    键   词]  交通仿真;案例教学;教学改革

[中图分类号]  G642                 [文献标志码]  A            [文章编号]  2096-0603（2019）16-0232-02

交通仿真技術作为一门新兴学科，目前被广泛应用在交通工程的规划、设计、运营管理等各个领域，该课程是以道路工程、交通流理论、系统工程等学科的基本理论为基础，以计算机软件为工具，利用系统仿真的方法模拟道路交通系统，通过虚拟现实技术再现交通场景，具有数字化、直观化、可视化的特点。交通仿真适用于无法通过交通调查得到数据或者较难获得数据的科研项目，也适用于建成后可能花费较大人力、物力的大型项目的可行性仿真分析，通过交通仿真的方法模拟各种假定交通场景的交通状况，判定哪种方案更加可行、合理，进而获得所需要的交通评估结果。

交通仿真课程是一门实践性较强的课程，对基础理论要求不是很高，要求学生具备较强的动手能力和实践操作能力。熟练掌握交通仿真软件，能够为学生从事交通规划、设计以及运营管理的工作提供很好的仿真分析能力。针对该课程实践性较强的特点，全部采用案例实验教学的方法，不仅能提高学生对仿真软件的应用能力，提高学生学习的积极性，而且能培养学生的创新能力，更好地实现理论与实践教学的统一。

一、传统交通仿真教学存在的问题

传统课程一般是以概念、特性、公式、定理等理论知识为框架的课程体系，因此传统课程的教学模式也一般是以理论教学为主，主要讲述相关的概念、构成要素和特性等知识，并重点讲述公式和定理的原理以及推导的详细过程。该类课程一般以板书为主，对纲领性内容和可视化内容辅以幻灯片展示作为辅助教学手段，部分课程适当地设置实验课程或者课程设计提高学生对专业知识的把握能力。

交通仿真课程是一门实践性较强的课程，该课程具有理论性较弱、工程实践性比较强的特点。该门课程的理论性知识已经在其先导课程交通工程学和道路工程中有详细的论述，后续通过交通仿真的学习可以进一步加深学生对交通流理论相关知识的理解。交通仿真课程的目的是要求学生通过对仿真软件的学习具备解决实际交通问题的能力，这要求学生具有很高的实践动手能力，这对学生的软件实际操作能力有了更高的要求。因此，传统的以板书或者幻灯片为主的教学模式已经不能适应交通仿真课程的教学需求，需要针对本门课程的特点彻底革新传统教学模式，探索适合本门课程特点的新型教学模式。

（一）课堂讲授与学生动手能力之间的矛盾

传统教学模式一般以板书为主或者是幻灯片展示加板书的复合教学模式，这种“填鸭式”教学模式过于强调接受式学习，弱化了学生的主观能动性，扼制了学生的思维和创新能力。交通仿真课程因其实用性特点往往采用课堂演示教学加上机实践的模式，这将导致以课堂理论和软件讲授为主，实验教学以及实践操作不足。以上两种教学模式将很难达到期望的教学效果，学生的实践和动手能力也得不到提高。

（二）每一个章节知识结构的碎片化

传统的对交通仿真每一章节的教学一般是先通过幻灯片教学讲述本章节的内容，在本章节结束时配备相应的练习。这将导致交通仿真课程的每一个章节之间知识的碎片化，往往使学生在完成了上一个模块的练习时对下一个模块无所适从，尤其是各个章节有联系的模块，不能取得较好的教学效果，往往需要重新将上下游模块串联起来。因此，需要通过一个完整的案例整合每一个章节，使学生对整个仿真软件的各个模块形成一个整体的认识，进而使学生更好地把握整个仿真软件。

（三）传统考核方式与考核效果之间的矛盾

传统的考核形式往往以试卷考核加平时成绩考核为主，考核的重点是学生对专业理论知识的把握能力，偏重于对基本知识掌握程度的考核。考核知识点一般为名词解释、简答、问答、计算和论述。而交通仿真课程的考核知识点一般没有上述内容，主要考核学生解决专业问题的能力和实际动手操作的能力，通过试卷考核的方式难以反映学生对知识的把握能力，考核方式与考核效果之间的矛盾较为突出。如果采用传统的试卷考核方式，不能很好地实现对学生能力的考核。

二、教学改革措施

本次教学改革主要有以下几个特点：将教学地点由课堂改为机房，将理论教学为主改为以实践教学为主，将对知识的讲授改为提高学生对软件的把握能力;将片段化教学改为案例贯穿式教学，提高学生对仿真软件的全局把握能力;将试卷考核为主的模式改为上机考试为主的模式，更好地考核学生的能力。通过全方位、多层次的教学改革，收到了良好的教学效果。

（一）采取案例实验教学的方法

由于传统的以板书为主的理论教学模式已经不再适应交通仿真课程教学的需求，本次课程改革针对交通仿真课程工程性和实践性强的特点，将教学地点由教室移至机房，采用纯案例教学的方法培养学生的软件动手操作能力和解决实际专业问题的能力;在教学过程中适当补充理论知识，在每次教学过程中穿插交通流原理以及参数设置方法，使学生知其然也知其所以然，增强学生对软件的理解能力。通过学生亲自动手操作软件进行实践，更好地提高学生对课程和软件技能的把握能力。

（二）采取每一个案例贯穿每一个章节的课程安排模式

针对单个章节教学知识碎片化的缺点，本次教学改革按照交通规划与设计的内容编制了三大案例：平面信号和无信号交叉口仿真案例、立体交叉口仿真案例以及平面环形交叉口仿真案例，并将公共交通仿真案例教学融合在平面交叉口案例教学中。将三大案例贯穿于整个教学过程中，防止教学各个章节之间的片段化和不连续性，实现了从路网搭建、参数输入、仿真结果输出反馈的完整流程化教学。

（三）改革考核方式，采用上机考试为主的考核方法

传统以试卷为主的考核方式对考核学生理論知识的把握能力较为适用，但是交通仿真课程以软件操作为主，用试卷考核的方式很难评估学生对课程的把握能力。因此需要改变传统的以试卷考核为主的考核方式，注重对学生实践动手能力的考核。本次课程改革采取上机考试为主，综合答辩和实验报告三者相结合的考核方式，重在考核学生对软件的把握能力、项目实践能力以及创新能力。

三、教学改革成效

（一）提高了授课的效果

通过将教学过程中以讲授为主逐渐改为以学生实践为主，变学生被动接受知识为主动实际操作掌握知识，学生能够更好地在课堂上积极主动地进行学习和思考。不但提高了学生对仿真软件操作方法的掌握水平，也通过仿真参数的讲解提高了学生对交通工程基本参数的认识。通过几级的课程改革教学效果表明，实践环节的增加提高了学生对实验的把握程度和对实验内容的完成程度，部分学生对交通流参数设置有了更深的理解。

（二）提升了学生的动手能力和实际解决问题的能力

学生通过交通仿真课程的学习很好地实现了理论学习与实践相结合，学生在完成本门课程的学习后一般将完全掌握交通仿真方面的项目，例如，可完成平面交叉口的设计与仿真评估、公交线路运行仿真、线控交通仿真等试验项目。交通仿真课程的学习提高了学生的动手能力，使学生具备独立解决交通规划设计领域解决实际工程问题的能力。在本门课程完成学习后，学生已经将交通仿真软件应用到平面交叉口仿真、信号协调控制、环形交叉口仿真、公交站点评价等多个常规仿真项目中，取得了良好的效果。

（三）提高了学生的创新能力

通过该课程的学习，部分学生能够更为深入地思考并解决交通技术问题，将计算机技术与仿真技术相结合，并进行二次开发，逐步将交通仿真应用到科技大赛、驾驶行为等科研项目中。融合使用了计算机仿真的知识，真正做到学有所用、学有所长。目前部分学生已经将交通仿真软件应用到轻轨系统仿真设计、停车系统仿真设计、高速公路收费系统仿真分析、逆向可变车道仿真演示等仿真项目中。

四、结语

通过交通仿真教学模式的改革逐步改变学生被动学习为主动学习、创新性学习，逐步使学生实现从认知、理解到实践、创新的过程，能够更好地提高解决实际交通问题的能力。希望能够通过本次教学模式改革，对更好地制定交通仿真课程的教学方法起到一定的借鉴作用。

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编辑 冯永霞