“道路交通控制”立體虛擬實訓平臺構建*

林曉輝，關少珊，曹成濤，唐浩祥

（廣東交通職業技術學院 計算機工程學院，廣東 廣州 510650）

“道路交通控制”立體虛擬實訓平臺構建*

林曉輝，關少珊，曹成濤，唐浩祥

（廣東交通職業技術學院 計算機工程學院，廣東 廣州 510650）

針對“道路交通控制”課程實訓教學資源單一且設備不足的現狀，本文提出利用現代信息技術的優勢，開發交互式虛擬實訓動畫、交互式交通仿真實訓動畫、交通信號控制實訓錄像等實訓素材，構建“道路交通控制”立體虛擬實訓平臺，形象地展現系統原理，豐富教學資源．使用該平臺，學生在過程考核、操作合格率等方面均具有較大的提升．

高職院校；交通安全與智能控制專業；道路交通控制；立體虛擬實訓平臺；構建

“道路交通控制”是高職交通安全與智能控制專業的專業核心課程，在內容上著重闡述對現有的道路交通設施，如何科學的利用交通控制技術來提高其交通效益和交通安全[1-4]．目前，部分高校開展“道路交通控制”精品課程建設工作，如廣東交通職業技術學院的“道路交通控制技術”院級精品課程、北京交通大學的“道路交通管理與控制”國家精品課程、西南交通大學的“交通管理與控制”國家精品課程等．通過精品課程建設，積累了部分“道路交通控制”課程教學資源，但大部分教學資源為PPT課件或電子教案、課程錄像等資源，雖然能夠滿足一定的教學需求，但是形式單一、缺乏生動性，無法調動學生的學習積極性，且大部分教學資源針對本科教育，缺乏針對高職教育的“道路交通控制技術”課程教學資源．鑒于此，本文提出利用現代信息技術的優勢，校企合作構建面向高職教育、工學結合的“道路交通控制”立體虛擬實訓平臺．

1 平臺設計與功能實現

1.1 平臺設計

依據《道路交通控制技術應用》[5]工學結合教材的實訓教學需求，將實訓平臺劃分為3大實訓室．

1.1.1 交互式“基本原理”實訓室

該實訓室將“道路交通控制”課程教學中各子系統的基本原理制作成交互式Flash動畫，使學生更加生動形象地理解系統的基本原理，提供20個基本原理，具體內容見表1．

1.1.2 交互式交通仿真實訓室

該實訓室將常見交通仿真案例的每個操作步驟制作成交互式動畫，并配以文字說明，使學生明確每個操作步驟的意義，更加扎實地掌握交通仿真技能，可提供的實訓項目有：基本路段仿真、停車讓路仿真、公交線路仿真、干道協調控制仿真、入口匝道仿真、環形交叉口仿真．具體內容見表2．

1.1.3 交通信號控制實訓室

該實訓室將交通信號控制實驗的每個操作步驟錄制成視頻，并配以文字說明，使學生明確每個操作步驟的意義，更加扎實地掌握交通信號機的操作方法，可提供實訓項目有：信號機基本參數設置、交通信號控制方案設定、對稱式交通信號控制設定、非對稱式交通信號控制設定、干道協調控制參數設計．具體內容見表3．

表1 交互式“基本原理”實訓室內容一覽表

表2 交互式交通仿真實訓室內容一覽表

表3 交通信號控制實訓室內容一覽表

1.2 功能實現

由企業工程師、教師、學生等多方參與，根據各實訓室的設計腳本，采用FLASH、Photoshop、.NET、JavaScript、AsctionScript3.0等現代信息技術，實現各實訓室功能，構建立體虛擬實訓平臺．

1.2.1 交互式“基本原理”實訓室功能實現

首先由企業工程師和授課教師共同設計20個基本原理的腳本，然后由學生采用FLASH、Photoshop等多媒體技術，設計交互式動畫，動畫主界面如圖1所示．

1.2.2 交互式仿真實訓室功能實現

根據Vissim交通仿真實訓內容，建立交通仿真模型，采用桌面抓屏軟件操作視頻，即教師一邊操作和講解、一邊采用桌面抓屏軟件進行錄制，最后利用Flash技術和視頻編輯合成軟件，將操作視頻制作成，單步演示的Flash動畫，并為每步操作步驟添加操作說明，最終制作成交互式仿真實訓動畫．仿真實訓視頻如圖2所示．

1.2.3 交通信號控制實訓室功能實現

由企業工程師和授課教師共同確定實訓內容，并設計實訓錄像腳本，包括操作步驟、拍攝角度、旁白、字幕、所需時間等，然后依據腳本進行實訓操作和拍攝，最后利用視頻處理軟件進行后期制作．交通信號機操作視頻界面如3所示．

1.2.4 構建立體虛擬實訓平臺

基于.NET技術，開發web2.0標準的框架網站，通過JavaScript與 AsctionScript3.0技術實現素材之間的通訊交互以及訪問，平臺具有后臺動態維護功能，能夠動態增加、維護素材，并通過簡單操作實現素材之間的關聯與通訊交互．通過互聯網可訪問實訓平臺（網址：http://www2.gdcp.cn/jpkc/jtkzsx/），可有效提高其共享性，實訓平臺主界面如4所示．每個實訓室均包含實訓項目單，實訓步驟動畫，實訓指導書等3方面選項．

圖1 交互式“基本原理”實訓室的部分虛擬動畫

圖2 交互式仿真實訓室的部分操作視頻

圖3 交通信號控制實訓室的部分操作視頻

圖4 實訓平臺主界面圖

2 應用效果與前景

2.1 應用效果

傳統實訓教學存在以下幾方面弊端：1）系統基本原理較為抽象，學生較難有效理解，缺乏學習積極性；2）仿真實訓中，學生觀看視頻完成操作，對部分操作步驟的意義未能準確描述；3）信號機實訓中，由于實訓設備有限，學生需多人共用設備，既影響教學質量，又增加教師的工作量．本實訓平臺是教學輔助軟件，實訓內容豐富，操作簡單易懂；學生可在課前課后通過互聯網訪問實訓平臺，有效的提高了實訓平臺的共享性．與傳統實訓教學相比，該虛擬實訓平臺在過程考核、操作合格率等方面具有較大的提升，如圖5所示．

圖5 傳統實訓與虛擬實訓的教學效果比較

平臺自投入使用以來，運行穩定，受到學生及同行的一致好評，此外該平臺還獲得第十八全國教育教學信息化大獎賽三等獎．

2.2 應用前景

全國有交通高等職業技術學院43所，絕大部分根據社會需求開設了交通安全與智能控制專業．“道路交通控制”課程作為交通安全與智能控制專業的專業核心課程[1]，急需豐富的教學資源．本實訓平臺可通過互聯網直接訪問，能有效地解決該課程實訓教學資源匱乏的現狀，豐富課程教學內容，形象展現系統原理，使學生能夠更好地理解道路交通控制相關知識點，給學生提供強烈的沉浸感，激發學生學習的積極性．

[1] 林曉輝，曹成濤．“道路交通控制”教學研究與實踐[J]．科教文匯（下旬刊），2010（18）：58-59．

[2] 于泉，榮建．交通控制課程設計教學的改革與創新[A]//土木建筑教育改革理論與實踐[C]．2008：5．

[3] 沈雅婕．VISSIM仿真系統在交通信號控制教學中的使用[J]．實驗技術與管理，2014，31（02）：89-92．

[4] 張國強，陳峻，王昊．“交通控制與管理”課程實踐環節教學改革[J]．東南大學學報（哲學社會科學版），2011，13（S2）：134-136．

[5] 林曉輝，曹成濤．道路交通控制技術應用[M]．北京：人民交通出版社，2014．

Construction of a Three-Dimensional Virtual Training Platform for the Course of Road Traffic Control

LIN Xiaohui, GUAN Shaoshan, CAO Chengtao, TANG Haoxiang
（School of Computer Engineering, Guangdong Communication Polytechnic, Guangzhou, Guangdong 510650,China）

The course of Road Traffic Control is faced with the dilemma of inadequate training resources and poor equipment. With the help of modern information technology, this paper proposes to develop training materials, such as interactive virtual training animation, interactive transportation simulation training animation and the traffic signal control training video etc. A three-dimensional virtual training platform for the course of Road Traffic Control is constructed to show the system principle and enrich the training resources. With this platform, students can greatly improve their performance in the process of assessment and their operation passing rate.

higher vocational school; traffic safety and intelligent control specialty; Road Traffic Control; a three-dimensional virtual training platform; curriculum system

G717

A

1672-0318（2015）03-0029-06

10.13899/j.cnki.szptxb.2015.03.007

2015-03-11

*項目來源：交通運輸職業教育科研資助項目（編號：2013B20）；廣東省高等職業教育教學改革項目（201401112）；中國交通教育研究會2014-2016年度教育科學研究課題（交教研1402-159）

林曉輝（1981-）男，廣東揭陽人,副教授，碩士研究生，研究方向：交通信息控制、交通仿真．