新工科背景下交通設計課程教學改革與探索

摘 "要：針對新工科建設對人才培養的新要求以及交通設計課程本身所具有的實踐特色，傳統的教學方法已經難以滿足與時俱進的課程需求。因此，該文以建構主義教學理論為基石，倡導問題導向型的教學模式以及理論與實踐相結合的教學方法。并在此基礎上，按照“理論—實驗—實踐”的三個階段進行具體教學措施的構建。這些改革舉措能夠在很大程度上提高學生的學習積極性，同時顯著提升他們的綜合實踐能力。

關鍵詞：交通設計；新工科；建構主義；問題導向；理論與實踐結合

中圖分類號：G642 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2096-000X（2025）07-0159-04

Abstract： Due to the new requirements for talent training under the background of new engineering and the practical characteristics of the Traffic Design course， the traditional teaching method is no longer able to meet the needs nowadays. Therefore， this paper advocates a problem-oriented teaching mode as well as a teaching method combining theory and practice， based on the constructivist teaching theory. On this basis， specific teaching measures are proposed according to the three stages of \"theory-experiment-practice\". These measures can significantly enhance students' learning enthusiasm and comprehensive practice abilities.

Keywords： Traffic Design; new engineering; constructivist theory; problem-oriented; combining theory with practice

新工科建設以新技術、新產業、新業態和新模式為特征，以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，旨在培養未來多元化、創新型卓越工程人才[1]。作為交通工程專業的主干課程之一，交通設計課程對于支撐交通工程專業建設與人才培養具有重要作用。新工科背景下的人才培養需求對交通設計課程建設提出了新的要求。另一方面，交通設計課程具有極高的綜合性與實踐性。傳統的教學方法往往容易出現理論與實踐脫節、課堂枯燥等問題，導致教學效果較差[2]。因此，有必要對交通設計課程的教學方法進行改革，以提升教學質量和學生的綜合實踐能力。

一 "課程改革方向

在新工科背景下，交通設計課程的教學方法改革應重視以下幾個方面。

第一，注重提高學生的綜合實踐能力[2]。傳統的以講授法為主的教學方法難以滿足這一目標，應采取問題導向型教學模式，以提高學生的實踐能力和創新意識，使學生更好地理解和掌握交通設計的基本方法，并能夠將其應用于實踐中。第二，注重實踐教學與理論教學的有機結合。實踐教學是提高學生綜合實踐能力的重要手段，但同時也需要理論教學的支撐。因此，應將實踐教學與理論教學有機結合起來，通過引導學生進行實踐活動來加深對理論知識的理解和掌握，從而實現理論與實踐的統一。第三，注重引入新技術、新模式等元素[3]。新工科建設強調培養具有新技術、新產業、新業態等多元化能力的人才，交通設計課程也應注重引入新技術、新模式等元素，以培養學生的創新能力和適應未來的能力。

二 "教學方法改革探索

交通設計是利用有限的資源和約束，針對實際交通問題，對交通系統的時間和空間資源進行最佳分配和設計的過程。交通設計課程具有理論基礎廣、綜合性強、實踐性強和創新要求高等特點。首先，該課程的理論基礎廣泛，涵蓋了多個學科領域，包括交通工程學、系統工程學、工業設計原理等。這些理論知識為學生在交通設計領域提供了系統的理論框架和方法指導。其次，課程具有綜合性強的特點。在針對實際交通問題進行解決方案的設計和優化時，需要綜合考慮多方面的影響因素和約束條件，包括交通流量、道路布局、交通控制等。同時，還需要考慮這些影響因素之間的相互影響和作用，以便制定出更加切實可行的解決方案。因此，學生需要學會綜合分析和協調各個影響因素來解決實際問題。此外，課程還具有實踐性強和創造要求高的特點。課程的核心目標是幫助學生掌握實際交通系統的問題分析、對策設計和方案優化的基本技能和方法。因此，學生需要在實踐中提升實際應用技能，能夠在解決問題的過程中進行思考、判斷、分析和評估等。

基于以上特點，新工科背景下的交通設計課程教學主要從以下三個角度進行改革：①以學生為中心的建構主義教學理論；②以問題為導向的教學模式；③注重理論與實踐相結合的教學方式。

（一） "建構主義的教學理論

建構主義理論由瑞士哲學家、心理學家皮亞杰（Piaget）于1966年提出，強調學習并非簡單的知識傳遞過程，而是學生主動建構自己知識體系的過程。在這種理論下，學生不再是被動的信息接收者，而是主動的信息構建者，這種構建過程不應被他人替代[4]。在建構主義教學理論下，教學模式主要有隨機通達式、支架式和拋錨式[5]。其中，隨機通達式教學是對同一知識點通過不同的方法、不同的途徑、在不同的環境條件和時間條件下開展教學，幫助學生從不同的角度看待問題，培養其多元化思維和解決問題的能力。支架式教學是將復雜的任務加以分解，按照由小到大的步驟，逐步建構整個教學內容的概念，從而使學生對學習內容有更為透徹的認識和理解。而拋錨式教學是一種以宏觀情景為背景，通過實例或案例引導學生主動發現、分析和解決問題的教學方式。這種教學方式有利于知識的實際遷移和應用，使學生更好地掌握所學內容并應用于現實生活中。

綜上所述，建構主義理論下的教學模式注重學生的中心地位，強調學生的主動性和積極性，同時也注重知識的多元化呈現和深入剖析。在建構主義理論的基礎上，可以將隨機通達式、支架式和拋錨式教學進行綜合，形成問題導向型教學模式。

（二） "問題導向型教學模式

在18世紀，盧梭[6]提出了一個重要的教育理念：教師應該把學生引導到問題的邊緣，鼓勵學生積極思考，從而培養學生的思維能力和解決問題的能力。基于該理念，問題導向型教學模式以一定的實際問題或項目為載體進行教學，引導學生主動思考、探究和解決問題，以培養他們的創新思維和實踐能力。

結合建構主義理論下三種教學模式，問題導向型教學可以分成兩個階段：第一階段，對于較為簡單的問題（或小型案例），可以采用支架式教學模式。針對各部分教學內容，設計簡明扼要的問題，并按照由小到大的順序對問題中涉及的知識點進行分解，引導學生逐步理解整個問題，從而使學生對學習內容達到深刻且全面的認知。第二階段，對于較為復雜的問題（或大型案例），則可以采用拋錨式和隨機通達式教學模式。首先拋出一個宏觀的情景，這個情景可以來自現實生活中的某個實際場景。然后引導學生進行實地考察并發現問題。鼓勵學生針對自己發現的問題進行探究，并提出解決方法。最后通過集中討論的方式，使得學生能夠認識到對于同一個問題場景的多方面研究途徑和解決方法。問題導向兩階段教學方法不僅關注知識的傳授，更重視學生主動性的發揮和實際應用能力的培養。

（三） "理論與實踐相結合

從培養目標來看，中山大學智能工程學院交通工程專業以立德樹人為根本任務，致力于培養掌握交通工程學科基礎理論，能綜合運用交叉領域先進技術來解決交通運輸系統問題，具有突出創新能力和組織領導能力的復合型精英人才。從課程特點來看，交通設計課程是一門極具實踐性的專業課程，強調交通工程基本概念、基本知識與基本技能的整合，需將理論知識和工程實踐緊密結合。如何適應現代社會對人才的需求，緊密結合理論知識和工程實踐，培養創新型人才是課程教學面臨的重要挑戰。

由此，提出理論與實踐相結合的教學方式。一方面，理論教學是實踐教學的基礎，為學生提供了基本的概念和知識框架；另一方面，實踐教學則是理論知識的應用，通過實際操作幫助學生深入理解和掌握理論知識[7]。我們將采取“理論—實驗—實踐”三階段教學。首先，進行理論知識的系統指導，為后續的實驗課程打下基礎；其次，引入虛擬仿真平臺進行實驗教學，引導學生探索虛擬仿真的核心概念，使學生能夠形象生動地理解和掌握交通設計的基本原理和方法；最后，通過實際案例進行實踐教學，讓學生能夠將理論知識應用到實際場景中，結合實際理解交通設計的思維方式并檢驗設計結果，培養學生解決實際問題的能力。

三 "教學方案與具體教學過程

基于建構主義的教學理論，提出問題導向型的教學模式和理論與實踐相結合的教學方式，整體教學方法思路如圖1所示。在此整體思路下，指導具體課程教學方案設計，考慮“理論—實驗—實踐”融合一體，將教學環節設置為理論教學、上機實驗和應用實踐三個階段（圖2），貫穿于具體教學過程。

（一） "基礎理論與課程設計并重，完善課程教學內容

理論教學是實踐教學的基礎。如圖3所示的交通設計基礎理論體系，交通設計對交通流理論、道路通行能力理論、交通管理與控制理論等交通工程學理論要求較高，并建立在與系統工程學、工業設計原理等多學科交叉基礎之上。在教學過程中，我們應該注重理論知識的完善和多學科基礎理論的有效結合。要充分考慮理論知識之間的相互銜接和循序漸進的關系，確保學生在掌握基礎理論知識之后，能夠更好地指導專業實踐。

同時，課程教學應注重理論知識與實際操作相結合。除了理論基礎的講授，進行相應上機操作訓練的課程設計教學，讓學生可以邊學習，邊操作，理論與實際問題背景結合，既能調動學生上課的積極性，又能保證學生對于理論知識的應用和實際動手操作能力的培訓。

（二） "結合實際交通調查與分析，加強學生的問題理解能力

交通工程本身就是一門應用性較強的具有學科，具有典型新工科特色。交通設計的基礎數據都來源于實際調查，又應用于實際城市道路交通系統設計中。在交通設計課程教學過程中，我們結合實際交通現象調查與分析、交通流量實際調查的相關內容，讓學生到實地環境中，進行交通流量調查表設計、車道數及車道流量計數、數據處理、信號控制交叉口配時等實際工作。這一系列實際調查與分析工作，應用了交通工程學、交通流理論等大部分知識，在調查過程中加深了對理論知識的掌握。

（三） "更新教學方式，建立多維度、多樣化教學手段

充分結合信息化、數據化與傳統教學手段，采用多媒體方式展示課程教學內容，并輔助課前相關知識預習和課后要點內容復習，調動學生的主觀能動性。結合實際交通問題調查需求，加入實地教學環節，通過戶外實地調查提高學生學習積極性。建立課程設計虛擬仿真實驗教學平臺（圖4），實現交通設計數字化實踐。依托線上平臺，發布課程主要內容、課程相關的交通設計和仿真作業，進一步拓展課堂內容。此外，完善課程考核方式，提升學生的學習興趣，采用多元化的考核方式來全面評估學生的學習成果，包括對理論知識的考核、對實踐操作的考核、對課堂表現及小組討論的考核以及對創新能力的考核。具體來說，可以通過口頭測評、分組匯報、小組互評、書面測評、實時反饋和實際動手操作等組合方式來完成考核過程。

（四） "結合基于實際項目的教學環節，加強理論與實踐相融合

增加項目教學環節，以實際項目為載體，讓學生有機會在復雜、真實的交通環境中，根據實際問題進行具有挑戰性的任務。目前，項目式教學已經在交通調查實踐課程[8]以及智能交通系統課程[9]中進行應用，能夠提升學生的自主學習和工程實踐能力。選擇實際典型案例，系統完整介紹交通設計流程及每一步驟的關鍵技術，并預設思考問題，確保項目學習順利展開。在此基礎上，設計特定交通場景，學生自主組隊和選擇具體設計內容，組內和組間按計劃進行項目進展交流和評價，同時訓練學生獨立思考能力、團隊協作能力以及實踐能力。

此外，我們還邀請長期從事交通設計工作的工程界專家給學生講課，分享交流解決交通工程實際問題的經驗，讓學生接觸更為前沿的交通領域信息，如綠色交通和智慧交通等。同時，積極與企業交流實際應用案例，分享研究成果，形成與實際案例結合的交通設計課程設計應用案例庫。

四 "教學效果評價

通過采用問題導向型的教學模式和理論與實踐相結合的教學方式，教學效果的提升主要體現在以下幾方面。

豐富教學內容，增強學生的理論知識基礎。通過具體問題的設計和講解，學生可以更深入地理解知識點，而邀請工程界專家分享交通工程實際問題經驗，可以使學生接觸到更前沿的交通領域信息。

增加實驗教學，提升學生學習興趣和實踐操作能力。通過虛擬仿真教學平臺，學生可以在模擬環境中進行交通設計和評價，進一步增強對交通設計過程的理解和掌握。工業界專家的參與，可以使學生接觸到實際的交通設計經驗，有助于培養他們的實際操作能力。

加強學生的問題理解能力，提升學生的學習參與性。通過實際項目教學環節和實地調查與分析，讓學生參與從問題發現到問題解決的全過程，可以增強學生的主動性和主導權，從而提升對培養學生的創新能力和解決問題能力的培養效果。

提高學習效果反饋的及時性。多元化的考核方式可以有效地檢測學生的各方面發展水平，并及時提供反饋來支持他們的進一步學習。另外，這種評估方法也能夠激發學生的學習興趣和動力，幫助他們更好地理解和掌握課程內容。

五 "結束語

為滿足新工科背景下對創新型人才的培養需求，對交通設計課程進行改革以提高教學質量。本文從教學理論、教學模式和教學方式三個角度對該課程改革進行了探討：建構主義的教學理論、問題導向型的教學模式以及理論與實踐相結合的教學方式，并提出相應的具體教學措施。通過實際應用，該課程教學效果明顯提升，說明該改革方向的正確性，未來將繼續完善教學手段，與時俱進。

參考文獻：

[1] 郭淑清.新工科理念下交通運輸專業人才培養創新模式探索[J].科技視界，2017（24）：25，24.

[2] 蔡銘，黃林沖，梁燕.新工科背景下人才培養模式改革的研究與探索[J].科教導刊，2022（2）：16-18.

[3] 黃敏，蔡銘，傅晨琳.新工科背景下交通工程專業人才培養方案的優化與實踐研究[J].教育現代化，2019，6（51）：25-28.

[4] 溫彭年，賈國英.建構主義理論與教學改革——建構主義學習理論綜述[J].教育理論與實踐，2002（5）：17-22.

[5] 馬瑩瑩.基于建構主義理論的交通設計教學模式研究與探索[J].教育教學論壇，2016（37）：150-152.

[6] [法]盧梭.愛彌兒：上卷[M].李平樞，譯.北京：商務印書館，2010：200.

[7] 趙靖.理論與實踐相融合的交通設計課程教學模式探討[J].教育教學論壇，2016（50）：128-130.

[8] 曹倩霞，龍科軍，吳偉.整體項目驅動下的交通調查實踐教學模式[J].高教學刊，2020（8）：70-73.

[9] 王旭，戴榮健，張汝華.智能交通系統課程混合式項目式教學探索實踐[J].高教學刊，2023，9（24）：103-106.