《VISSIM交通仿真》課程實踐教學研究

鞏舜妹 馮松寶

摘要：為了滿足高等院校不同層次本科生的實踐需求，構建“四位一體”交通仿真實踐教學體系。以務實專業基礎、設計實驗平臺、注重工程實踐和強化教學創新為出發點，通過搭建周末小課堂、寒假小課堂以及暑假小課堂平臺，提升學生在實踐過程中的創新思維、創新能力和創新品質。實踐結果表明：構建層次化實踐教學體系，降低了學生之間的差異程度，滿足了培養創新復合型人才的目的，提高了實踐教學的效率。可為同類型高等院校提供有價值的參考。

關鍵詞：交通仿真;實驗平臺;工程實踐;創新思維;教學體系

高等院校實踐教學體系的建設是保障人才培養質量的關鍵[1-3]，人才培養目標與實踐教學環節在應用型本科院校中扮演著重要的角色。重視基本原理的講解、構建實踐教學體系、設計項目執行方案，并有效地實行方案評價機制，推進并強化應用型高等院校的實踐教學體系尤為重要。高校教師在構建實踐教學體系模塊取得了一定的成效。楊叔子[4]研究了實踐教學，在教學過程中加入實踐操作環節，并得出創新源于實踐的結論。潘懋元[5]以地方性本科院校為例，初步搭建實踐教學體系，但學生實踐過程流于形式，表現出表面化、松散化以及短期化的特性。劉俊生[6]研究應用型人才在實踐過程中的培養方法，指出課堂實踐環節的加強有助于創新復合型人才的培養。

宿州學院是具備地方特色的應用型高等院校，構建層次化的實踐教學體系符合行業發展的內在需求。《交通仿真實驗》是交通工程專業的核心課程之一，搭建實驗平臺，培養層次化的高等應用型人才意義重大。基于此，圍繞著“四位一體”實踐教學體系，從務實專業基礎、設計實驗平臺、注重工程實踐以及強化教學創新四個方面進行了體系的搭建。

一、務實專業基礎

VISSIM交通仿真實驗圍繞著基礎知識、基本操作、設計方案及方案評價四個模塊進行展開。基礎知識中蘊含著基本原理;實踐操作模塊以城市道路十字交叉路口仿真、機非混行仿真以及城市干道仿真為基礎;設計方案和方案評價模塊構成主流交通系統。

《交通仿真實驗》課程對學生的動手操作性要求高，對基礎知識與基本原理的掌握尤為重要。學生熟練掌握課本知識以及操作技能達不到層次化教學的要求，學生間的差異化導致吸收知識的快慢程度存在差異化，需循序漸進地分層培養。以道路十字交叉路口的交通仿真為例，前期需要現場調查十字路口的交通數據、車道數以及車道寬度，明確四個方向進口道的車道功能及不同轉向的交通流量，運用交通工程CAD同比例的畫出十字交叉路口現狀圖，將CAD底圖導入VISSIM微觀交通仿真軟件中，在底圖上同比例畫出各個進口道和出口道，對東南西北四個方向的進口道及相對應的出口道進行初步仿真，輸入每個方向對應的車輛數，再進行路徑決策，設計好信號配時方案，并進行交通信號燈及讓行規則的設置，最后輸出仿真結果并進行方案評價。

二、設計實驗平臺

（一）實驗類型。實驗的類型主要包括：綜合型實驗、設計型實驗、驗證型實驗、演示型實驗以及研究型實驗。加大各類實驗的開放力度，支持并鼓勵學生通過設計實驗平臺，以完成最終的實驗報告。創建五大實驗類型平臺，推動學生參與實踐的熱情，清晰化課程實踐教學體系，要求學生掌握各類實驗的內涵。以綜合型實驗為例，用VISSIM微觀交通仿真軟件對城市道路十字交叉口進行仿真之前，需要前期大量的數據調研，中期的方案設計以及后期的路口仿真，系統輸出設計前后的交叉路口數據，進行對比分析，并深入掌握具備多種性質的綜合型實驗的內涵。通過綜合型實驗，學生的實踐興趣得到了初步的提高。

（二）實驗實施過程。根據地方應用型本科高校的培養目標，交通仿真實驗課程設置了五個專題的實踐，分別為VISSIM仿真基礎實踐、城市道路十字信號交叉口仿真實踐、檢測器的設置與參數評價、非機動車與行人仿真實踐和城市干道信號配時協調實踐。交通工程專業下設有計算機教室和交通仿真平臺實驗室，為實驗的實施過程提供充足的保障。其中計算機教室配備60臺電腦，設備安裝了交通工程CAD軟件、VISSIM微觀交通仿真軟件和數據處理軟件SPSS，大三的學生均已基本掌握這三類專業軟件，大一大二階段部分學生通過自主學習對VISSIM交通仿真軟件已初步了解，并與高年級學生共同組隊，參與了第一屆安徽省大學生交通科技大賽，分析并詳細介紹了城市道路交叉口的新型治堵法——關于“變相左轉”路況的研究，并獲得了省級三等獎的榮譽。

初期實施的四個創新實踐項目效果良好，班級分為四個小組，由上述八個組長帶隊，以原有的創新實踐項目為依據，設計出新的交通仿真項目，并列入到后期的實踐考核之中。針對學生提出的創新實踐項目，由課題組指導教師利用“周末小課堂”單獨進行指導，指導內容如下：1.現場調研，采集交通流數據以及現狀交叉口數據;2.CAD制圖，將數據處理分析之后，將現狀調研信息還原到專業圖紙之上;3.交通仿真方案設計，將優化后的方案和優化前的方案進行專業對比，總結并歸納設計方案的優缺點;4.發表專業學術論文以及其他成果展示。

（三）創新實踐項目評價。針對上述課題組的個性化教學，層次化構建交通仿真教學體系，將創新實踐項目的論文以及成果列入課程考核的平時成績之中，并鼓勵學生從具有本地特色的項目中提出問題、分析問題、解決問題并及時的反饋問題。學生研究成果的表現形式主要包括：學科競賽、項目開發、發明專利、學術論文以及社會實踐，每一項成果的細分依據課題小組成員通過開會討論決定。

三、注重工程實踐

注重工程實踐是地方應用型本科高校的發展要求之一，針對交通工程專業的《交通仿真實踐》課程，創新項目實踐尤為重要。個性化實踐教學體系的搭建離不開項目工程實踐，引入新技術，以解決工程難題。以高密市區主干道的綠波帶控制為例，為了測量迎賓大道的機動車運行速度，采用跟車法進行精密檢測，保持與90%的車輛同速，往返于迎賓大道，最終求取平均速度作為設計綠波帶寬度的初始方案。

四、強化教學創新

除了實行個性化指導學生參與工程實踐之外，個性化教學也融入了層次化教學之中，充分利用“周末小課堂”“暑假小課堂”和“寒假小課堂”，培養學生的創新思維，提高學生的創新能力，提升學生的創新品質。鼓勵學生自主創新，引導學生開發工程實踐項目，注重創新品質的持續提升。以學生的大學學習階段為例，利用小組匯報創新實踐項目的機會，充分發揮自身的語言表達能力。項目匯報時，通過錄音筆進行錄音，學習課題小組教師的語言組織形式，反思自身語言表達的盲區，并加以改正，督促自身不斷進步。

五、存在的問題及解決方案

“四位一體”層次化構建交通仿真實踐教學平臺在實際執行的過程中存在一定的問題，從以下四個方面介紹相對應的解決方案。

（一）務實專業基礎方面：在進行交通仿真實踐的過程中，學生對專業名詞較為生疏，難以理解實踐背后的專業知識，不能夠將實踐與理論有機的結合起來，實踐教學體系實行初期，學生學習效果一般。解決方案：實際教學過程中，重點講解與實踐相關聯的知識點，并將實踐細節帶入到課堂理論的講解之中，并要求學生掌握專業基礎知識與仿真實踐之間的滲透性，以點帶面，務實專業基礎。

（二）設計實驗平臺方面：實驗平臺設立初期，演示型實驗易于被學生接受，演示實驗時，學生的注意力集中，積極參與度較高，但學生很難完成驗證型實驗的下達要求，大部分學生反映：驗證性實驗難度太大，實驗失敗率較高，打擊自主實驗的積極性。解決方案：增加綜合型實驗的數量，提升綜合實驗的開放度。鼓勵學生自主實驗，利用休息時間，增加驗證性實驗的投入精力，對比分析實驗數據，并畫出實驗對比表格和數據分析折線圖。

（三）重視工程實踐方面：交通調查的過程中，學生獲取數據的準確率較低，以道路十字交叉路口的機動車調查為例，一個交通路口需要四名調查員，每個調查員兼顧一個進口道，而道路交叉口具備交通流的轉向功能（直行，左轉和右轉），機動車流量調查的復雜性決定了數據的準確性不高。解決方案：采用交通調查新技術對機動車流量進行精確調查，利用造價成本低且技術先進的遠程交通微波傳感器（RTMS）對交通流數據進行實時檢測，分析數據，并完成道路信號交叉口的信號配時方案。

（四）強化教學創新方面：學生參與項目實踐的積極度不高，習慣于“滿堂灌”的學習方式，傾向于教師“講授式”教學，對主流的交通仿真系統不熟悉，難以掌握交通仿真平臺下的綜合型實驗的本質所在，對VISSIM交通仿真的三維制作理念模糊不清。解決方案：在項目實踐的過程中，利用計算機控制平臺，要求學生向大家演示道路交叉口沖突點的設置方法、展示出車輛在路段上的行程時間和基本延誤，將結果計入最終的課程考核;在教學過程中加入創新課題的討論與研究，將教研室的創新成果融入到實踐教學之中，并大力開發交通仿真平臺的創新課題，最終完成創新題庫的更新。

六、結語

《交通仿真實驗》課程實踐教學體系的搭建是循序漸進的，通過層次化實踐教學體系的展開，滿足了具備差異化特性學生的內在要求。方案實施之后，學生在專業基礎知識、操作實驗、項目工程實踐以及創新意識方面得到了有力的提升，對驗證型、演示型、研究型、設計型以及綜合型實驗的操作興趣高漲，促進了學生實踐的自主性和積極性，響應了應用型本科院校的培養目標。下一步計劃將本課程實施的成功點應用到其他主干課程（交通規劃、交通設計和交通管理與控制）之中，并進一步明確發展和研究的最新方向。

參考文獻：

[1]程建芳.借鑒國外經驗強化應用型本科教育實踐教學[J].中國高教研究，2007（8）：54-55.

[2]裴立妍.基于SPOC的混合教學模式研究[D].西安：西北大學碩士論文，2013.

[3]黃榮懷，周躍良，王迎.混合式學習理論與實踐[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]楊叔子.創新源于實踐[J].實驗室研究與探索，2004，23（8）：1-4.

[5]潘懋元，車如山.做強地方本科院校-地方本科院校的定位與特征研究[J].中國高教研究，2009（12）：15-18.

[6]劉俊生.加強實踐環節培養創新人才[J].實驗室研究探索，2006（10）：1183-1185.

基金項目：宿州學院校級新工科試點專業建設項目（資源勘查工程，szxy2018xgk04）;安徽省校企合作實踐教育基地，宿州學院安徽煤田地質局第三勘探隊實踐教育基地（2019sjjd59）。

作者簡介：鞏舜妹（1991—），女，漢族，安徽宿州人，碩士，宿州學院資源與土木工程學院，助教，主要從事交通規劃與設計研究。