研究生交通仿真課程教學的探索與實踐

郭鳳香 熊堅 秦雅琴 萬華森

摘 ?要：交通仿真是近年來新興的一門學科，研究生交通仿真課程也是伴隨著該學科的興起而產生的，以昆明理工大學交通仿真技術及應用課程為例詳細介紹了交通仿真類課程的教學內容、教學過程及教學方法，并探討了研討式、探究式、理論聯系實際及開放式教學方式在本門課程中應用，實踐證明該教學方式可取得較好的教學效果。

關鍵詞：交通仿真課程;研究生教學;探究式教學;理論聯系實際;開放式教學

中圖分類號：G642 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2019）22-0075-03

Abstract： Traffic simulation is an new emerging discipline in recent years， graduate traffic simulation course also generates with the rise of the discipline. The paper takes the traffic simulation technology and application course of Kunming University of Science and Technology as an example， detailing the teaching content， teaching process and methods of the traffic simulation courses. The seminar style， inquiry-based， open-ended， linking theory with practice teaching methods applied in this course was discussed and explored. It is proved that this teaching method can achieve better teaching results.

Keywords： traffic simulation course; graduate education; inquiry-based teaching method; linking theory with practice; open-ended teaching method

一、概述

目前國內許多高校在本科及研究生階段都開設了交通仿真類課程，但本科階段的交通仿真課程主要是介紹授系統仿真建模的基礎理論和技術，側重以基礎知識為核心，并輔以簡單介紹國際上一些比較著名的仿真軟件，如Vissim、Aimsun、Transmodeller、Transcad等。部分學校也會在本科交通仿真課程教學內容中增加課程設計，但本科階段的課程設計只能停留在一些簡單的仿真案例，如交叉口的信號配時仿真、簡單路網的交通分配仿真等。在科研中引導學生發現問題，鼓勵學生活學活用是對研究生交通仿真類課程教學的主要方法，讓學生自主查找資料，開展實驗及討論，并以此對學生思維方式進行訓練，使學生的學習興趣和探究能力得到提升。

本文以昆明理工大學交通工程學院（以下簡稱“我院”）為研究生開設的“交通仿真技術及應用”課程為例，以培養學生的探究能力、自主能力和創新能力為目的全面探索了研究生交通仿真類課程教學的內容選取、教學方法及過程、考核方法等方面的內容。

二、教學內容

研究生具備豐富的知識儲備和較強的學習能力，對新知識可以很快消化吸收，同時考慮到同一門研究生課程可能有來自各個不同專業學生同時選學，因此對研究生專業課的教學要求要從新意、深度和廣度等方面綜合開展，這是與本科專業課教學有區別的地方。我院的交通仿真技術及應用課程選修的學生有交通運輸工程一級學科下的載運工具運用工程、交通運輸管理與規劃、交通信息工程及控制三個專業的學生及機械工程一級學科下車輛工程專業的學生如圖1，涉及研究生的范圍較廣，所以本門課程在選取教學內容時兼顧兩個學科。

（一）理論基礎篇

理論基礎篇是我院交通仿真技術及應用課程的基礎理論部分。主要介紹道路交通運輸系統建模及仿真的基礎理論及基本方法。教學重點圍繞道路交通系統領域相關的建模玩問題培養學生建模思路。本部分主要采取課堂講授的形式，其中與本科生課程不同之處在于強調了交通仿真的新進展介紹，例如基于駕駛員行為的交通仿真建模方法等。本部分將強調學生的課外閱讀量，對于參考教材以及涉及的專業基礎理論需要大量的課外閱讀來深化掌握，要求學生針對課程教學涉及理論部分，課后完成不低于1.5倍課堂時間的閱讀量，閱讀內容要求涉及較多最新的相關領域英文文獻，并要查詢了解相關核心知識點。

（二）仿真專題篇

課程以交通運輸領域仿真工具和仿真軟件為基礎，以科學研究依托，涉及汽車動力學仿真、人-車-路在環系統仿真、交通微觀及宏觀仿真、物流系統仿真等多個方面的實例應用。因此本部分以案例分析為主，授課教授結合實際科研項目經驗，并邀請國內外業內知名專家開展講座，介紹各專項研究的仿真方法及思想。在本部分采用上機訓練的形式和項目實踐情景融入方式對學生進行教學，并且至少邀請國內外交通領域專家講座1次。本部分的教學內容將實時的根據教師的最新研究進展和學科前沿情況進行講授，確定大的研究領域，但案例教學內容的選取根據主講教師以及學科內熱點研究問題而定。

（三）項目訓練篇

為培養研究生獨立思考問題和解決問題的能力，在掌握交通系統仿真專題的基礎理論、方法及工具應用的基礎上，設定多個學生可選案例（Case Study），讓學生根據自己的專業和研究方向自選并開展某一專題研究的項目訓練。培養學生的科研能力及素質。能夠在他們掌握相應的交通仿真方法的同時，訓練其相關交通仿真軟件實際操作能力。具體形式為：在選定案例后，與指導教師進行討論獨立完成案例的分析，解決問題，編寫專題研究（計算）報告，最后組織進行專題研究討論（Seminar）。本部分的教學形式為教師指導和專題討論。

三、教學方法及教學過程

本課程采用多種教學方法和手段進行教學，主要包括課堂研討式、探究式、理論聯系實際及開放式教學方式。

（一）課堂研討式教學

研討式教學作為以研討為主的教學方法，帶領學生在課堂上討論和交流，引導學生獨立鉆研和思考，通過學術觀點的相互碰撞、交流與補充以達教學目的。課程教學中課堂討論的環節可以使學生更深地理解理論。因此本課程教學中課堂研討式教學貫穿整個教學過程，例如在講授模型建立時，啟發學生通過實例歸納總結出系統建模的基本步驟，這樣學生印象深刻，對于建模過程有了實質性的了解。又如道路交通問題，安排學生討論，并由學生在課堂上向大家講述，大家一起討論、分析和評價，使每個學生都有興趣積極參與，不但活躍課堂氣氛，還培養研究生把握知識點內在規律的能力。

（二）探究式教學

教師在教學過程中以探究為主要的教學方法，啟發學生在自主學習和協作討論的基礎上，進一步探究理論知識的內容。并引導學生參照研究與生活，通過表達質疑與探究討論將所學知識應用于實際問題是解決。本課程的探究式教學是利用仿真手段解決交通問題的首要步驟，包括問題探尋和案例研討教學，從復雜紛亂的交通調現象中通過問題診斷，快速剝離出交通本質問題和結癥所在。采用問題探尋教學法就是介紹交通仿真類科研項目的研究目的、現狀條件和背景，啟發學生對規劃相關問題進行深入思考，引導學生逐步總結問題，提煉問題主線。在項目訓練過程中，以教學組已有的科研實踐項目為實例，對應每一個專題，設置情景、任務、途徑、資源、結論、展示等教學環節，有利于學生充分掌握應用仿真工具進行道路交通科學研究的過程、步驟和方法。

（三）理論聯系實際的教學

理論聯系實際是我國研究生教育所推崇的基本原則之一。我院的交通仿真技術及應用就是一門實踐性要求較高的課程，學生的動手能力和在實際中解決問題的能力在課程學習過程十分重要，因此，在教學環節采用理論與實踐結合教學法，在學生專題研究的教學過程中，教師事先就Case Study的要求、選題、難度等方面進行指導;Case Study要求學生針對實際的交通運輸系統中出現的問題進行調查、剖析問題出現的原因，并利用各種仿真工具及方法進行問題的解決，這種教學方式可以大大加強學生理論聯系實際的能力，并提高其實際動手能力。

（四）開放式課堂教學

依托于我院的云南省交通運輸工程實驗教學示范中心，在原有道路交通的人-車-路（環）大型駕駛模擬系統平臺的基礎上，通過整合我院幾個專業學科的虛擬仿真實驗教學資源，并利用我院云南省內燃機重點實驗室的“高原大氣模擬內燃機仿真實驗平臺”和云南省高校智能交通系統工程研究中心的“城市道路交通運行與控制仿真平臺”的技術資源優勢，進一步深化車輛與交通運輸各學科的仿真教學實驗的開發與應用;引進先進的虛擬仿真教學實驗與資源共享網絡平臺，逐步形成了覆蓋車輛工程、載運工具運用工程、交通運輸規劃與管理和交通信息工程及控制四個學科的虛擬仿真實驗教學體系。2015年6月，在該教學體系基礎上組建的云南省“道路交通運輸虛擬仿真實驗教學中心”獲批，該平臺的獲批為我院、云南省乃至全國相關課程的實驗環節提供了虛擬仿真資源的開放平臺，同時該平臺的建設針對我校研究生推行了“開放實驗計劃”，使課程的學習真正達到了“鞏固基礎知識，強化動手能力，提升綜合素質，提高創新能力”的教學目標。

四、課程考核

課程考核是檢驗學生對本門課程掌握情況和學習效果的重要方式。而當前的課程考核方法即閉卷考試和開卷考試都有其弊端，閉卷考試是對研究生基本知識的考核，但試題達不到對學生能力的考核;開卷考試是以書本知識的摘抄為主的考試。兩種考核形式均不能全方面對研究生的研究能力進行滿足高質量的研究生培養。根據研究生知識面廣、綜合能力強的特點，我們采取了多種方式結合的考核方法，考試總成績以課堂討論Presentation+Project訓練+自主專題研究（Case Study）來進行綜合考核。這樣可以使課程考核貫穿整個教學過程，任課教師也可以實時動態掌握研究生的課程學習情況，激發研究生的學習欲望，促進研究生的自主學習，增加課程學習的效果。

五、教學效果

通過昆明理工大學研究生課程教學質量評價表進行教學評價，教學效果評價體系如圖3，包括教學隊伍、教學條件建設、教學內容、教學方法與手段四個一級指標，其中，教學隊伍（15%）包含三個二級指標：主講教師（8%）、教學隊伍結構及整體素質（4%）、教學研究（3%）;教學條件建設（20%）包含：教材與指導書（3%）、課程教學材料（6%）、實踐教學條件（5%）、網絡教學環境（6%）;教學內容（40%）包含：課程內容（30%）、教學內容管理（10%）;教學方法與手段（10%）包含：教學方法（4%）、教學手段（3%）、考核辦法（3%）;教學評審（15%）包含：領導、同行、專家、督導聽課評價（5%）、學生評教（5%）、錄像資料評審（5%），將以上二級指標權重組成權重體系，通過督導、學生、教師的綜合評價，計算得出平均評分結果，計算如圖3。

在研究生當中進行了交通仿真技術及應用課程的教學內容、教學能力與方法與教學效果的調查，調查結果顯示該課程在激發學生的求知欲、主動學習能力、知識應用能力、掌握科學的學習方法及研究方法及提高創新能力等方面都取得良好的教學效果。鑒于課程教學過程中取得良好效果，該門課程被列為昆明理工大學的研究生百門核心課程進行建設。

六、結束語

研究生課程教學方法的良好選擇有助于提高研究生的相關科研能力，對研究生夯實基礎知識，提高科學素養起重要作用。我院交通仿真技術及應用課程教學與工程實踐緊密相關，利用課程教師科研與實踐實例作為教學腳本，以技術與應用為主開展“學生自主專題研究”環節，開闊學生眼界的同時，讓研究生依據不同的研究方向進行仿真技術的側重學習，并促進學生處理工程問題的能力，實現本課程“教學與科研結合”、“教學與工程應用相結合”的目標。其次，本課程以“基礎-方法-應用-專題研究”為課程體系，依靠自主開發的KMRTS駕駛模擬系統平臺及主流仿真軟件工具，進行課堂教授，項目訓練與專題研究等教學，同時將教學與科研實踐緊密結合，對課堂的理論知識多方面補充，該教學形式具備獨特的特色，在教育體系中具有一定的優勢和影響。

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