交通運輸專業課程教學改革與探索
——以《人車路協同運行理論與技術》課程為例

徐進，曾粵

（重慶交通大學 交通運輸學院，重慶）

一 引言

當今時代，交通運輸業蓬勃發展，為適應交通運輸業的飛速發展，培養交通運輸行業人才迫在眉睫，越來越多高等院校開設交通運輸專業。截止2016年底，在全國高等院校中，已設交通運輸專業的院校達200余所[1]，截止2017年，共有15所院校的交通運輸專業通過了工程教育專業認證[2]，其中以東南大學、西南交通大學、同濟大學、北京交通大學、長安大學等高校為主要代表學校。

自動駕駛的出現以及智能交通技術的演變發展，使得交通運輸逐漸向智能網聯交通系統發展[3]。智能網聯汽車的出現以及汽車產業結構的優化調整，以及構建現代綜合交通運輸體系和“一帶一路”倡議的提出，當今時代對交通運輸行業的工作者以及學生的技術能力需求也發生了變化[4,5]。高等院校中交通運輸工程的專業的建設和發展也在隨之升華[6]?！盎ヂ摼W+”時代的到來更使得教育理念和教學模式發生深刻變革[7,8]。

二 淺談交通運輸專業發展現狀

1963年10月，原國家計委、教育部發布了修訂后的《高等學校通用專業目錄》，設置運輸類專業；1998年，中華人民共和國教育部頒布《普通高等學校本科專業目錄》，將交通運輸專業代碼由081701更改為081201；2012年，中華人民共和國教育部發布的《普通高等學校本科專業目錄 （2012年）》中將總圖設計與工業運輸（部分）和原交通運輸合并入交通運輸專業。交通運輸工程專業為一級學科，下設交通信息工程及控制、交通運輸規劃與管理和載運工具與工程等二級學科。根據中國學位與研究生教育信息網中的教育部第四次學科評估結果，交通運輸工程學科在全國具有“博士學位授權”的高校共27所，具有“碩士學位授權”的高校數量較多，目前大部分具有“碩士學位授權”的高校交通運輸工程專業開設的專業必修課主要包括：“數值分析”、“數理統計”、“外國語英語”、“自然辯證法概論”和“中國特色社會主義理論與實踐研究”等；開設的專業選修課有：“交通流理論”、“交通運輸經濟學”、“綜合運輸樞紐與場站運輸組織優化”、“交通管理與控制”等。

隨著科技的發展和大數據時代的來臨，智能交通成為交通運輸發展的方向，其中數據驅動的交通管理與控制也是智能交通發揮作用的關鍵，智能交通既包括便捷安全的交通出行服務，也包含了對交通精細、動態、智能的管理與控制。交通運輸專業的教學應緊緊圍繞交通運輸發展行業的熱點問題進行展開，使學生能成為應用型人才。

三 交通運輸專業課程教學改革方法

交通運輸專業的課堂不僅應圍繞交通運輸發展行業的熱點問題進行展開，也應該在課堂上調動學生學習的積極性，讓課堂氛圍更加活躍，老師講解更生動，使學生能用拓展性思維和長遠的眼光看待這個專業的問題，真正掌握知識的真諦。當今社會已進入人工智能和“互聯網+”時代，結合人工智能和“互聯網+”，使教學課堂更加高效便捷有趣。下面從以下幾個方面描述課程教學改革的內容：

（一） 利用互聯網進行課前預習

在這門課程開始以前，通過互聯網建立學習群，明確每次課前的教學內容，提出下次課程相關的思考題，學生通過學習群的學習，也提出在預習中較難理解的內容并反饋給老師，使老師在下次課堂能著重描述和講解與該內容有關的知識，做到有針對性的教學，并能使學生加深對該學習內容的印象。

（二） 提高學生課堂討論的積極性

在課堂上，采取老師和學生共同完成課堂學習的模式，鼓勵學生積極發言，留出課堂一部分的時間給學生表達他們對這節學習內容的理解和想法。并且老師在講解時，不只是一昧地照著教材講解，而是與當今行業發展動態結合，引入相關案例，結合自身相關的工作和學習經驗，使得學生更能理解這些學習內容的內在涵義，而不是為了考試而學習。老師在講述的過程中拋出與之相關的思考題，讓學生大膽思考，調動學生課堂討論的積極性。

（三） 加強課后學習的主動性

課后可讓學習該課程的學生自由分組，針對與該課程相關的內容，自由選擇主題。通過互聯網查詢資料，得出如何解決交通運輸工程實際問題，一些人工智能技術能否運用到交通運輸實際操作中，是否能將一些技術進行改進、能得到什么預期成果，并制作成演示文稿，在下次課堂中，由學生將自己課后準備和查詢的資料講解給大家聽，使學生由被動式灌輸轉換為主動式學習，并提高學生們的表達能力和加深對該課程內容的理解。

四 《人車路協同運行理論與技術》課程的改革實踐

《人車路協同運行理論與技術》（以下簡稱人車路協同）是一門實用、新型、前沿的交通運輸專業課程。本課程面向交通運輸工程專業研究生開設，是交通運輸工程專業學生的專業基礎選修課。隨著道路交通網絡的發展，交通事故數量和日益嚴重的交通擁堵已經成為倍受關注的社會問題，傳統的交通管理模式也因此面臨嚴峻的挑戰。

而道路交通安全是中國一直以來面臨的一項非常嚴峻的問題，因此道路交通安全一直是交通運輸、交通工程、道路工程以及汽車工程等專業的核心課程之一。在學科性質方面，道路安全是一門典型的綜合交叉學科，從人-車-路（環境）系統角度來解決交通安全問題會取得較有成效的效果，這也是一直提倡人-車-路（環境）系統的原因和動力。但在現有的相關專業課程中，人、車、路（環境）和管理這幾個對道路安全有影響的因素沒有形成有機結合的整體，一直都是分別闡述并且泛泛而談，內容空洞、松散，這種情況不符合現代道路交通安全科學發展的內在規律，不能適應人才培養、就業市場對交通運輸大類專業人才的要求。

人、車、路、環境是交通系統4個最主要的構成要素，因此從“人-車-路（環境）”系統角度來研究、分析和闡述道路交通安全已經成為交通運輸領域近年來的主流思路。但遺憾的是，雖然“人-車-路（環境）”系統這一概念在我國的交通安全、道路設計、車輛設計、交通工程、駕駛行為等研究領域已經提倡了很多年，但目前仍基本停留在概念階段，并未取得太多實質性的進展。

體現在教材上，目前的關于汽車安全、道路交通安全相關教材不下數十種版本，每一個版本在開篇時都強調了“人-車-路（環境）”系統在交通安全研究以及安全治理中的重要性，但在隨后的具體章節內容中，仍是分開處理，即按人的因素、車輛因素、道路因素以及管理因素分別介紹，沒有形成有效的聯系。使用現有的教材，任課教師無法掌握和了解“人-車-路（環境）”系統的安全運行機理、各組成要素之間的耦合影響以及這種影響在系統安全上的表現，學生上課聽講以及課后復習更是達不到利用系統工程思想和手段來分析和改善道路交通安全的教學目的。

因此在重慶交通大學開設了這門課程，并在近年來，根據最新的研究生培養目標，對該課程教學進行了全面的改革創新。本課程在整合原有的汽車安全、道路交通安全、運輸安全管理等課程內容基礎上，將安排創新性和前沿性內容。從整體上，改善了傳統教學方式存在的弊端，提高了研究生課堂的積極性，獲得了良好的教學效果。具體的做法如下：

（一） 建立學習小組

全班同學自由組隊，分成若干個小組，每個小組約4-5人，分組布置學習任務和研究課題，各小組通過檢索、查閱文獻，發放調查問卷，進行數據分析等方式，完成學習任務和研究課題，再做成演示文稿向老師和其他小組的同學展示，研究課題包括“車輛協作式安全應用”、“基于系統思維的道路交通安全管理體系研究”、“基于高德地圖的交通路況”等，這些研究課題與實際生活息息相關，有助于學生把課上學到的知識應用在實際生活中，并激發學生對本專業學習的興趣，提高學生的創新思維。最后每人寫一份與本課題相關論文，將小組展示的演示文稿和論文作為本節課最終成績的重要組成部分。

（二） 優化課堂學習內容

課題組每年專門組織一次討論會，就教學內容的順序安排、難點重點問題進行討論，以便在教學過程中獲得更好的教學效果。授課時強調重點，在難點上加以引導。同時，確定學生在課后能積極在網上尋找課程的相關資料，調動學生的學習積極性，鍛煉學生獲取新知識的能力。此外，結合自身在山區道路環境人車路協同安全領域的研究成果和深厚積累，為學生們講授仿真系統開發、系統耦合與集成、大規模數值仿真實驗等相關知識。不再以特定的單一教材為主進行教學，而是緊密結合前沿的工程實際應用技術，加上傳統交通運輸理論知識，做成演示文稿，傳授給學生。

在該課程中講述人-車-路（環境）協同仿真系統的系統架構、建模原理、建模技術、聯合仿真以及系統應用的內容，重點包括不同道路行駛環境、不同車型的駕駛員駕駛行為模式，每類駕駛模式自身以及對道路系統中其它道路用戶的安全性，“運行軌跡-運行速度”決策技術，車路協同技術等；并且講解了人車路協同技術在公路限速中的應用——目前限速值與道路條件不協調是我國公路和城市道路交通管理中的主要矛盾和不協調因素，深入分析目前我國公路速度管理中存在的問題和原因，然后講述使用汽車運行軌跡和運行速度對山區公路設計安全性、運營道路安全性進行評判和辨識、安全改進的相關內容，以及基于汽車性能和駕駛人自然習慣的山區公路限速理念與方法手段。

在課堂教學中除了深入淺出講解主要知識點和基本規律之外，同時貫穿大量的案例對主要知識點進行配合對照講解，包括圖片形式和視頻形式，生動、形象、直觀地為學生們解說和點評，加深學生們的印象。例如在講述車路協同系統時，也向學生拓展車路協同在當今時代的應用領域和一些典型應用場景等，如“交叉口輔助駕駛”、“彎道車速預警”和“匝道控制”等。同時在授課時，可結合網絡視頻、動畫進行講解，使知識點更容易被學生理解。例如在講述某道路交通事故發生的原因時，可播放相關的交通事故視頻輔助教學。

（三） 強化師生課堂互動，注重實踐教學環節

在課堂上以討論的方式進行教授，以提高學生的科研思維能力。課堂上不再是老師的獨角戲，鼓勵學生多在課堂與老師、其他同學交流對學習內容的理解和看法，大膽發言，并將此納入課程最終考核成績的一部分。通過相互交流師生間對人車路協同運行理論與技術的見解來相互學習，有助于加深學生對人車路協同知識的印象，并且增強學生的表達能力。

為了讓研究生掌握山區公路運行的第一手情況，了解道路交通系統的運行機制，獲得山區道路的汽車運行狀態和駕駛行為特征，找到事故高發路段以及典型事故的形成機制，安排研究生輪換加入道路實測實驗，如圖1所示。根據實時采集的實驗參數現場講解車輛運行特性、行駛舒適性、車路協調性的分析和判斷方法。帶領研究生在艱險山區公路開展自然駕駛實車實驗，采集駕駛行為數據，在道路實驗現場指導研究生，使其深入研究人-車-路系統的運行機制。

圖1 在山區道路實車實驗現場指導研究生

五 結語

交通運輸專業是一個多學科交叉且理論與實踐并行的專業，專業特點之一是其系統復雜性，且涉及許多學科。隨著科學技術的不斷發展，使得一系列前沿交叉學科在交通運輸領域中應用發展。因此加強交通運輸工程專業理論體系建設顯得十分必要，本文從利用互聯網進行課前學習、提高學生課堂討論的積極性和加強課后學習的主動性三方面來論述交通運輸專業課程教學改革方法，并論述交通運輸專業選修課《人車路協同運行理論與技術》課程的改革實踐，為新時代下交通運輸工程專業建設和課程改革提供參考。