“道路交通控制”立體虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)構(gòu)建*

林曉輝，關(guān)少珊，曹成濤，唐浩祥

（廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，廣東 廣州 510650）

“道路交通控制”立體虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)構(gòu)建*

林曉輝，關(guān)少珊，曹成濤，唐浩祥

（廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，廣東 廣州 510650）

針對(duì)“道路交通控制”課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源單一且設(shè)備不足的現(xiàn)狀，本文提出利用現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)交互式虛擬實(shí)訓(xùn)動(dòng)畫(huà)、交互式交通仿真實(shí)訓(xùn)動(dòng)畫(huà)、交通信號(hào)控制實(shí)訓(xùn)錄像等實(shí)訓(xùn)素材，構(gòu)建“道路交通控制”立體虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，形象地展現(xiàn)系統(tǒng)原理，豐富教學(xué)資源．使用該平臺(tái)，學(xué)生在過(guò)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(zhuān)業(yè)；道路交通控制；立體虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)；構(gòu)建

“道路交通控制”是高職交通安全與智能控制專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)核心課程，在內(nèi)容上著重闡述對(duì)現(xiàn)有的道路交通設(shè)施，如何科學(xué)的利用交通控制技術(shù)來(lái)提高其交通效益和交通安全[1-4]．目前，部分高校開(kāi)展“道路交通控制”精品課程建設(shè)工作，如廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院的“道路交通控制技術(shù)”院級(jí)精品課程、北京交通大學(xué)的“道路交通管理與控制”國(guó)家精品課程、西南交通大學(xué)的“交通管理與控制”國(guó)家精品課程等．通過(guò)精品課程建設(shè)，積累了部分“道路交通控制”課程教學(xué)資源，但大部分教學(xué)資源為PPT課件或電子教案、課程錄像等資源，雖然能夠滿(mǎn)足一定的教學(xué)需求，但是形式單一、缺乏生動(dòng)性，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，且大部分教學(xué)資源針對(duì)本科教育，缺乏針對(duì)高職教育的“道路交通控制技術(shù)”課程教學(xué)資源．鑒于此，本文提出利用現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，校企合作構(gòu)建面向高職教育、工學(xué)結(jié)合的“道路交通控制”立體虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)．

1 平臺(tái)設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)

1.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)

依據(jù)《道路交通控制技術(shù)應(yīng)用》[5]工學(xué)結(jié)合教材的實(shí)訓(xùn)教學(xué)需求，將實(shí)訓(xùn)平臺(tái)劃分為3大實(shí)訓(xùn)室．

1.1.1 交互式“基本原理”實(shí)訓(xùn)室

該實(shí)訓(xùn)室將“道路交通控制”課程教學(xué)中各子系統(tǒng)的基本原理制作成交互式Flash動(dòng)畫(huà)，使學(xué)生更加生動(dòng)形象地理解系統(tǒng)的基本原理，提供20個(gè)基本原理，具體內(nèi)容見(jiàn)表1．

1.1.2 交互式交通仿真實(shí)訓(xùn)室

該實(shí)訓(xùn)室將常見(jiàn)交通仿真案例的每個(gè)操作步驟制作成交互式動(dòng)畫(huà)，并配以文字說(shuō)明，使學(xué)生明確每個(gè)操作步驟的意義，更加扎實(shí)地掌握交通仿真技能，可提供的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有：基本路段仿真、停車(chē)讓路仿真、公交線路仿真、干道協(xié)調(diào)控制仿真、入口匝道仿真、環(huán)形交叉口仿真．具體內(nèi)容見(jiàn)表2．

1.1.3 交通信號(hào)控制實(shí)訓(xùn)室

該實(shí)訓(xùn)室將交通信號(hào)控制實(shí)驗(yàn)的每個(gè)操作步驟錄制成視頻，并配以文字說(shuō)明，使學(xué)生明確每個(gè)操作步驟的意義，更加扎實(shí)地掌握交通信號(hào)機(jī)的操作方法，可提供實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有：信號(hào)機(jī)基本參數(shù)設(shè)置、交通信號(hào)控制方案設(shè)定、對(duì)稱(chēng)式交通信號(hào)控制設(shè)定、非對(duì)稱(chēng)式交通信號(hào)控制設(shè)定、干道協(xié)調(diào)控制參數(shù)設(shè)計(jì)．具體內(nèi)容見(jiàn)表3．

表1 交互式“基本原理”實(shí)訓(xùn)室內(nèi)容一覽表

表2 交互式交通仿真實(shí)訓(xùn)室內(nèi)容一覽表

表3 交通信號(hào)控制實(shí)訓(xùn)室內(nèi)容一覽表

1.2 功能實(shí)現(xiàn)

由企業(yè)工程師、教師、學(xué)生等多方參與，根據(jù)各實(shí)訓(xùn)室的設(shè)計(jì)腳本，采用FLASH、Photoshop、.NET、JavaScript、AsctionScript3.0等現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各實(shí)訓(xùn)室功能，構(gòu)建立體虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)．

1.2.1 交互式“基本原理”實(shí)訓(xùn)室功能實(shí)現(xiàn)

首先由企業(yè)工程師和授課教師共同設(shè)計(jì)20個(gè)基本原理的腳本，然后由學(xué)生采用FLASH、Photoshop等多媒體技術(shù)，設(shè)計(jì)交互式動(dòng)畫(huà)，動(dòng)畫(huà)主界面如圖1所示．

1.2.2 交互式仿真實(shí)訓(xùn)室功能實(shí)現(xiàn)

根據(jù)Vissim交通仿真實(shí)訓(xùn)內(nèi)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(jìn)行錄制，最后利用Flash技術(shù)和視頻編輯合成軟件，將操作視頻制作成，單步演示的Flash動(dòng)畫(huà)，并為每步操作步驟添加操作說(shuō)明，最終制作成交互式仿真實(shí)訓(xùn)動(dòng)畫(huà)．仿真實(shí)訓(xùn)視頻如圖2所示．

1.2.3 交通信號(hào)控制實(shí)訓(xùn)室功能實(shí)現(xiàn)

由企業(yè)工程師和授課教師共同確定實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，并設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)錄像腳本，包括操作步驟、拍攝角度、旁白、字幕、所需時(shí)間等，然后依據(jù)腳本進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作和拍攝，最后利用視頻處理軟件進(jìn)行后期制作．交通信號(hào)機(jī)操作視頻界面如3所示．

1.2.4 構(gòu)建立體虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

基于.NET技術(shù)，開(kāi)發(fā)web2.0標(biāo)準(zhǔn)的框架網(wǎng)站，通過(guò)JavaScript與 AsctionScript3.0技術(shù)實(shí)現(xiàn)素材之間的通訊交互以及訪問(wèn)，平臺(tái)具有后臺(tái)動(dòng)態(tài)維護(hù)功能，能夠動(dòng)態(tài)增加、維護(hù)素材，并通過(guò)簡(jiǎn)單操作實(shí)現(xiàn)素材之間的關(guān)聯(lián)與通訊交互．通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)可訪問(wèn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（網(wǎng)址：http://www2.gdcp.cn/jpkc/jtkzsx/），可有效提高其共享性，實(shí)訓(xùn)平臺(tái)主界面如4所示．每個(gè)實(shí)訓(xùn)室均包含實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目單，實(shí)訓(xùn)步驟動(dòng)畫(huà)，實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)等3方面選項(xiàng)．

圖1 交互式“基本原理”實(shí)訓(xùn)室的部分虛擬動(dòng)畫(huà)

圖2 交互式仿真實(shí)訓(xùn)室的部分操作視頻

圖3 交通信號(hào)控制實(shí)訓(xùn)室的部分操作視頻

圖4 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)主界面圖

2 應(yīng)用效果與前景

2.1 應(yīng)用效果

傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在以下幾方面弊端：1）系統(tǒng)基本原理較為抽象，學(xué)生較難有效理解，缺乏學(xué)習(xí)積極性；2）仿真實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生觀看視頻完成操作，對(duì)部分操作步驟的意義未能準(zhǔn)確描述；3）信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)中，由于實(shí)訓(xùn)設(shè)備有限，學(xué)生需多人共用設(shè)備，既影響教學(xué)質(zhì)量，又增加教師的工作量．本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是教學(xué)輔助軟件，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容豐富，操作簡(jiǎn)單易懂；學(xué)生可在課前課后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，有效的提高了實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的共享性．與傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)相比，該虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)在過(guò)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(tǒng)實(shí)訓(xùn)與虛擬實(shí)訓(xùn)的教學(xué)效果比較

平臺(tái)自投入使用以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，受到學(xué)生及同行的一致好評(píng)，此外該平臺(tái)還獲得第十八全國(guó)教育教學(xué)信息化大獎(jiǎng)賽三等獎(jiǎng)．

2.2 應(yīng)用前景

全國(guó)有交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院43所，絕大部分根據(jù)社會(huì)需求開(kāi)設(shè)了交通安全與智能控制專(zhuān)業(yè)．“道路交通控制”課程作為交通安全與智能控制專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)核心課程[1]，急需豐富的教學(xué)資源．本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)直接訪問(wèn)，能有效地解決該課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源匱乏的現(xiàn)狀，豐富課程教學(xué)內(nèi)容，形象展現(xiàn)系統(tǒng)原理，使學(xué)生能夠更好地理解道路交通控制相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，給學(xué)生提供強(qiáng)烈的沉浸感，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性．

[1] 林曉輝，曹成濤．“道路交通控制”教學(xué)研究與實(shí)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(shè)計(jì)教學(xué)的改革與創(chuàng)新[A]//土木建筑教育改革理論與實(shí)踐[C]．2008：5．

[3] 沈雅婕．VISSIM仿真系統(tǒng)在交通信號(hào)控制教學(xué)中的使用[J]．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014，31（02）：89-92．

[4] 張國(guó)強(qiáng)，陳峻，王昊．“交通控制與管理”課程實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)改革[J]．東南大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2011，13（S2）：134-136．

[5] 林曉輝，曹成濤．道路交通控制技術(shù)應(yīng)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(xiàng)目來(lái)源：交通運(yùn)輸職業(yè)教育科研資助項(xiàng)目（編號(hào)：2013B20）；廣東省高等職業(yè)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（201401112）；中國(guó)交通教育研究會(huì)2014-2016年度教育科學(xué)研究課題（交教研1402-159）

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