“互聯網+教育”下案例貫穿式《交通系統仿真與評價》教學改革與實踐

李巖　李昱燃　汪帆

摘 要：“互聯網+教育”背景下，交通工程專業人才培養對《交通系統仿真與評價》課程教學方法產生了新要求。針對傳統交通仿真教學過于理論化和片段化的缺陷，提出采用線上線下混合教學模式、案例貫穿式教學方法和實踐考察為主的考核方式。課程改革措施的實踐效果表明，學生采用交通仿真工具解決綜合復雜的實際交通問題的能力大大提升，學生的創新能力也有所增強。

關鍵詞：互聯網+教育；交通系統仿真與評價；案例貫穿式；教學改革

中圖分類號：F506; G642? ? 文獻標志碼：A? ? DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.13.049

Abstract： Under the background of "internet+education"， the training of traffic engineering professionals has created new requirements for the teaching method of "Traffic System Simulation and Evaluation" course. Aiming at the defects of the traditional traffic simulation teaching which is too theoretical and fragmented the adoption of online and offline mixed teaching mode， case through teaching method and practical investigation-based assessment method are proposed. The practical effects of the course reform measures show that the students' ability to solve comprehensive and complex real traffic problems by using traffic simulation tools has been greatly improved， and the students' innovation ability has been enhanced.

Key words： internet+education; transportation system simulation and evaluation; case throughout; teaching reform

高速發展的信息技術對教學的影響日益凸顯，互聯網教學受到高校教師的密切關注。為了構建“后疫情時代”下的高質量教育教學體系，《“十四五”國家信息化規劃》提出要開展“互聯網+教育”云網一體化建設，推動優質教育資源開放共享[1]。交通系統仿真通過在計算機平臺上對交通環境進行三維仿真來生動直觀地反映實際交通問題，是交通相關專業學生的必修課。對交通環境在計算機平臺上進行三維仿真能夠生動直觀地反應實際交通系統存在的問題，是全面評價交通方案整體效果的有效方法。交通系統仿真是評價交通規劃、設計及管控方案的重要手段，可為決策者提供可靠依據。理解與掌握交通仿真相關理論并選擇合理的交通仿真軟件是對交通運輸系統進行三維交通仿真的基礎。針對實際交通問題設計仿真評價方案，并得出合理結論是交通工程專業學生需掌握的技能，同時也可驗證交通規劃、交通設計、交通管理與控制等相關理論，使學生更好地理解相關知識點。

當前高校的《交通系統仿真與評價》課程教學中存在軟件操作與理論知識脫離、教學內容抽象等問題，學生對交通系統仿真知識結構的吸收呈現碎片化趨勢，不利于學生在實際中正確應用交通系統仿真知識和軟件[2]。

在“互聯網+教育”背景下，靈活運用互聯網技術對《交通系統仿真與評價》課程授課模式進行改革，能夠提升學生的學習效率[3]。擬通過線上和線下混合式教學方案的優化設計，在每個交通仿真軟件講解中均設計采用案例貫穿教學模式，并與相應的交通流理論、交通網絡分析理論和對應參數設置相結合，避免傳統教學中理論知識與實踐脫離的情況。本次《交通系統仿真與評價》課程教學改革有利于學生理解交通系統仿真的相關知識，更好地實現理論與實踐相結合，可以為開設同類課程提供參考及支持。

1 交通系統仿真課程教學存在的問題

《交通系統仿真與評價》課程是一門以交通工程基本理論和專業知識為基礎，以計算機為工具，利用系統仿真模型模擬道路交通系統的運行狀態，以便更好地把握和控制道路交通系統的應用型課程[4]。課程教學的主要目標是使學生學會應用交通工程基本原理及相應的仿真軟件，從綜合的角度分析和解決復雜交通工程問題，并能對所提出的方案進行比選和評價，為今后解決實際交通工程問題打下必要的基礎。與傳統交通工程理論課不同，《交通系統仿真與評價》課程有理論性較弱、實踐操作性和創新性較強的特點。因此，傳統的以講授理論知識框架為主的板書或幻燈片教學模式不適用于交通系統仿真課程。目前，交通系統仿真課程教學模式和方法存在以下問題。

1.1 授課方式不適用于交通仿真課程

《交通系統仿真與評價》課程主要講授了仿真建模原理及TransCAD，VISUM，VISSIM和Synchro等交通仿真軟件的應用等多方面的知識。傳統的交通仿真課程教學有兩種模式：一種是采用幻燈片和板書的模式，花費大量時間講授交通工程理論知識和交通仿真原理，而在實踐課時只進行簡單的軟件操作演示[5]；另一種是簡單介紹仿真技術涉及的理論知識，在進行交通仿真軟件操作教學時讓學生按照軟件教程進行模仿。前一種教學方式導致學生對交通仿真軟件操作一知半解，不能將理論知識用于實際的仿真過程中。第二種教學方式會導致學生在進行軟件操作時“死記硬背”操作步驟，知其然而不知其所以然。傳統教學方式使得學生在理論、技術操作和實際應用相互脫節，很難達到教學目標，學生的實踐和創新能力也未能得到提升。

1.2 課程知識結構碎片化

傳統的交通系統仿真課程教學中對每類交通仿真軟件分章節講解，每一章節間的知識結構呈現碎片化。學生在學習過程中無法將每個模塊連接起來，只能掌握單一軟件的原理和操作方法。實際交通問題往往需要多個仿真軟件相互聯系、共同作業，學生在課上掌握的知識不足以應對實際中綜合復雜的交通問題。傳統仿真課中缺乏對各類交通仿真軟件進行綜合運用的教學內容，導致學生只能對一些簡單交通案例進行仿真，學生的綜合實踐能力得不到鍛煉。

1.3 課程學習效果難以考核

傳統交通系統仿真課程的考核方式多采用期末試卷成績+平時成績，其中期末試卷成績占總評分的60%～70%。試卷考核知識點一般為名詞解釋、簡答和論述題，考核的主要內容為專業理論知識。這種考核方式難以考核學生的交通仿真軟件操作水平和解決實際交通問題的能力，只能檢驗學生對理論知識的掌握程度。在這種考核方式下，學生會側重于學習理論知識而忽視軟件實操部分的學習，導致課程目標難以實現。考核結果不能客觀展示學生對實際交通系統仿真原理和技能的掌握程度。

2 交通系統仿真課程教學改革措施

《交通系統仿真與評價》課程教學改革從教學模式、課程內容和考核方式三方面開展，全方位、多層次地改進傳統教學方式的缺陷。改革措施遵循以學生為本的成果導向（Outcome Based Education，OBE）教育理念，以學生最終學習成果為起點進行課程設計與教學。在“互聯網+教育”背景下，將信息技術融入教學中，提高學生的上課效率和趣味性。設計基于實際交通問題的教學案例，采用案例貫穿式教學方法，提升學生對仿真軟件的綜合運用能力，具體教學案例及課程實驗設置如圖1所示。改進課程考核方式，確保其既能檢驗學生對理論知識的把握，又能體現學生的實踐操作和創新水平[6]。具體改革措施有以下四點。

2.1 線上線下混合式教學

為確保學生能夠充分掌握交通仿真的建模原理和軟件運用技術，整理交通系統仿真相關基礎理論知識和仿真軟件基本操作方法，錄制視頻課程上傳至在線學習平臺。合理安排教學內容，給學生發布課前線上自主學習任務和作業。學生通過互聯網在線學習平臺及時接收學習任務，保證課前掌握基礎專業知識。線下課程加大理論知識的廣度和深度，深度挖掘交通仿真模型的構建原理并對交通仿真軟件做全面介紹。同時，線下課程解答學生在課前學習時產生的疑問，加強老師與學生之間的交流。線上線下混合式教學能夠節省大量線下理論知識教學時間，線下課程中老師可以和學生面對面探討交通系統仿真的綜合應用方法，有利于提升學生的課堂參與感，使其在求知欲的基礎上提升對交通仿真的認知和理解。

2.2 案例貫穿式教學

為實現學生能夠運用仿真軟件對實際問題進行建模仿真的教學目標，設計若干典型的教學案例或實驗，以應用交通仿真軟件驗證或再現課本中的理論知識，將理論和實踐更有效地結合在一起。在每個交通仿真軟件講解中均設計采用案例教學模式，并與相應的交通流理論、交通網絡分析理論和對應參數設置相結合，實現從路網搭建、參數輸入、仿真結果輸出反饋、仿真結果評價的完整流程化教學。利用實際案例將交通仿真具象化，便于學生理解相關仿真原理和操作方法，使學生在遇到具體交通問題時能選擇正確的交通仿真軟件并正確操作。

2.3 綜合性課程實驗及課程設計

從提升學生綜合運用不同仿真軟件的能力出發，以實際交通調查數據為基礎，建設大型綜合的課程實驗和課程設計。針對TransCAD、VISSIM和Synchro仿真軟件設計了應用軟件證明交通工程理論知識的課程實驗，應用課程實驗驗證之前專業課學習的課程知識點，加深學生對交通理論知識的理解并提升其實踐操作能力。基于實際路網和交叉口，設置需要運用多個交通仿真軟件的綜合性課程設計。綜合性課程設計能夠將碎片知識系統化，幫助學生系統掌握交通系統仿真，使學生能夠結合實際情況選擇合理的交通仿真軟件和設計恰當的實驗方案。

2.4 有效檢驗實踐能力的考核方式

為實現考核結果能夠真正體現學生對交通仿真原理和方法的掌握情況，降低試卷考試分數占比，豐富考核方式。考試總成績不再是傳統的期末成績+平時成績，而是將課堂討論、課后作業、課程實驗及線上學習均納入考核標準，避免學生陷入考前突擊的誤區，具體考核方式如表1所示。將考核分散到整個學習過程中，及時掌握學生的學習情況，重點考核學生的實踐動手能力及創新能力。

3 課程改革措施實踐效果

《交通系統仿真與評價》課程從教學模式到考核內容的改革實踐效果表明，通過采用“互聯網+教育”背景下案例貫穿式教學方法，能夠加強學生理論與實際相結合的能力，對交通系統仿真產生系統性認識。課程考核結束后給參加課程的180名學生發放了調查問卷以評價《交通系統仿真與評價》課程改革的實踐效果，改革效果表現為以下三個方面。

3.1 教學效果大大提升

教學方式由以線下理論教學為主轉變為線上線下混合式教學，老師與學生之間的互動增強，對學生的學習情況有更準確的把握。通過對交通仿真軟件實操部分的詳細講解，提高了學生對仿真軟件的原理和流程的把握程度，同時加深了對仿真理論知識的理解。88.6%的學生認為自己基本掌握了交通仿真建模原理并能夠熟練運用交通仿真軟件，比上一學年上漲了43.1%。

3.2 鞏固了學生專業知識

學生在掌握各類交通仿真軟件的使用方法后，通過課程實驗驗證了間隙接受理論、信號配時優化等交通工程學理論，并在課程設計過程中進一步鞏固了交通工程專業知識。73.8%的學生認為通過《交通系統仿真與評價課程》的學習加深了對交通流理論、交通規劃四階段法等專業知識的認識，與其他專業課程相輔相成。

3.3 學以致用，提升綜合能力

通過《交通系統仿真與評價》課程的學習，尤其是進行大型綜合課程設計后，學生對實際交通問題的分析能力增強。三次綜合性課程設計報告的平均達成度達到83.1%，表明學生能夠綜合利用各類工具有效解決復雜交通工程問題。課程改革措施有效提升了學生的實踐動手能力和創新能力，為今后成為交通工程專業技術人才打下堅實基礎。

4 結束語

在“互聯網+教育”背景下，傳統教學方法無法適應當前的交通系統仿真教學要求。《交通系統仿真與評價》課程充分發揮互聯網的交流便捷和資源共享優勢，有效利用學生課下課上時間進行混合式教學，增強了師生溝通并有效提升學生學習興趣。案例貫穿式課堂設計充分結合理論與實踐，有效提高了學生解決實際交通問題的能力。希望本次教學改革能對將來交通仿真相關課程的完善和改革起到積極作用。

參考文獻：

[1] 中央網絡安全和信息化委員會. “十四五”國家信息化規劃[EB/OL]. （2021-12-28）[2022-10-11]. http：//www.gov.cn/xinwen/2021-12/28/5664873/files/1760823a103e4d75ac681564fe481af4.pdf.

[2] 馬健，張麗巖. 校企合作模式下交通仿真教學探索[J]. 高教學刊，2019（5）：68-70.

[3] 任柏寒，丁雪梅. 5G網絡時代下高校《交通仿真》課程中“翻轉課堂”混合式教學方法的應用研究[J]. 電子元器件與信息技術，2021，5（6）：124-125.

[4] 陳鵬，于濱. 新工科背景下交通仿真課程教學探索與實踐[J]. 教育教學論壇，2022（30）：104-107.

[5] 高超，張萌萌，代洪娜，等. 案例式交通仿真教學改革與實踐[J]. 現代職業教育，2019（16）：232-233.

[6] 張凱麗，李巖，汪帆. 高級交通信號控制雙語研究生課程建設[J]. 課程教育研究，2016（31）：36.