研究生交通仿真课程教学的探索与实践

郭凤香 熊坚 秦雅琴 万华森

摘  要：交通仿真是近年来新兴的一门学科，研究生交通仿真课程也是伴随着该学科的兴起而产生的，以昆明理工大学交通仿真技术及应用课程为例详细介绍了交通仿真类课程的教学内容、教学过程及教学方法，并探讨了研讨式、探究式、理论联系实际及开放式教学方式在本门课程中应用，实践证明该教学方式可取得较好的教学效果。

关键词：交通仿真课程;研究生教学;探究式教学;理论联系实际;开放式教学

中图分类号：G642         文献标志码：A         文章编号：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

目前國内许多高校在本科及研究生阶段都开设了交通仿真类课程，但本科阶段的交通仿真课程主要是介绍授系统仿真建模的基础理论和技术，侧重以基础知识为核心，并辅以简单介绍国际上一些比较著名的仿真软件，如Vissim、Aimsun、Transmodeller、Transcad等。部分学校也会在本科交通仿真课程教学内容中增加课程设计，但本科阶段的课程设计只能停留在一些简单的仿真案例，如交叉口的信号配时仿真、简单路网的交通分配仿真等。在科研中引导学生发现问题，鼓励学生活学活用是对研究生交通仿真类课程教学的主要方法，让学生自主查找资料，开展实验及讨论，并以此对学生思维方式进行训练，使学生的学习兴趣和探究能力得到提升。

本文以昆明理工大学交通工程学院（以下简称“我院”）为研究生开设的“交通仿真技术及应用”课程为例，以培养学生的探究能力、自主能力和创新能力为目的全面探索了研究生交通仿真类课程教学的内容选取、教学方法及过程、考核方法等方面的内容。

二、教学内容

研究生具备丰富的知识储备和较强的学习能力，对新知识可以很快消化吸收，同时考虑到同一门研究生课程可能有来自各个不同专业学生同时选学，因此对研究生专业课的教学要求要从新意、深度和广度等方面综合开展，这是与本科专业课教学有区别的地方。我院的交通仿真技术及应用课程选修的学生有交通运输工程一级学科下的载运工具运用工程、交通运输管理与规划、交通信息工程及控制三个专业的学生及机械工程一级学科下车辆工程专业的学生如图1，涉及研究生的范围较广，所以本门课程在选取教学内容时兼顾两个学科。

（一）理论基础篇

理论基础篇是我院交通仿真技术及应用课程的基础理论部分。主要介绍道路交通运输系统建模及仿真的基础理论及基本方法。教学重点围绕道路交通系统领域相关的建模玩问题培养学生建模思路。本部分主要采取课堂讲授的形式，其中与本科生课程不同之处在于强调了交通仿真的新进展介绍，例如基于驾驶员行为的交通仿真建模方法等。本部分将强调学生的课外阅读量，对于参考教材以及涉及的专业基础理论需要大量的课外阅读来深化掌握，要求学生针对课程教学涉及理论部分，课后完成不低于1.5倍课堂时间的阅读量，阅读内容要求涉及较多最新的相关领域英文文献，并要查询了解相关核心知识点。

（二）仿真专题篇

课程以交通运输领域仿真工具和仿真软件为基础，以科学研究依托，涉及汽车动力学仿真、人-车-路在环系统仿真、交通微观及宏观仿真、物流系统仿真等多个方面的实例应用。因此本部分以案例分析为主，授课教授结合实际科研项目经验，并邀请国内外业内知名专家开展讲座，介绍各专项研究的仿真方法及思想。在本部分采用上机训练的形式和项目实践情景融入方式对学生进行教学，并且至少邀请国内外交通领域专家讲座1次。本部分的教学内容将实时的根据教师的最新研究进展和学科前沿情况进行讲授，确定大的研究领域，但案例教学内容的选取根据主讲教师以及学科内热点研究问题而定。

（三）项目训练篇

为培养研究生独立思考问题和解决问题的能力，在掌握交通系统仿真专题的基础理论、方法及工具应用的基础上，设定多个学生可选案例（Case Study），让学生根据自己的专业和研究方向自选并开展某一专题研究的项目训练。培养学生的科研能力及素质。能够在他们掌握相应的交通仿真方法的同时，训练其相关交通仿真软件实际操作能力。具体形式为：在选定案例后，与指导教师进行讨论独立完成案例的分析，解决问题，编写专题研究（计算）报告，最后组织进行专题研究讨论（Seminar）。本部分的教学形式为教师指导和专题讨论。

三、教学方法及教学过程

本课程采用多种教学方法和手段进行教学，主要包括课堂研讨式、探究式、理论联系实际及开放式教学方式。

（一）课堂研讨式教学

研讨式教学作为以研讨为主的教学方法，带领学生在课堂上讨论和交流，引导学生独立钻研和思考，通过学术观点的相互碰撞、交流与补充以达教学目的。课程教学中课堂讨论的环节可以使学生更深地理解理论。因此本课程教学中课堂研讨式教学贯穿整个教学过程，例如在讲授模型建立时，启发学生通过实例归纳总结出系统建模的基本步骤，这样学生印象深刻，对于建模过程有了实质性的了解。又如道路交通问题，安排学生讨论，并由学生在课堂上向大家讲述，大家一起讨论、分析和评价，使每个学生都有兴趣积极参与，不但活跃课堂气氛，还培养研究生把握知识点内在规律的能力。

（二）探究式教学

教师在教学过程中以探究为主要的教学方法，启发学生在自主学习和协作讨论的基础上，进一步探究理论知识的内容。并引导学生參照研究与生活，通过表达质疑与探究讨论将所学知识应用于实际问题是解决。本课程的探究式教学是利用仿真手段解决交通问题的首要步骤，包括问题探寻和案例研讨教学，从复杂纷乱的交通调现象中通过问题诊断，快速剥离出交通本质问题和结症所在。采用问题探寻教学法就是介绍交通仿真类科研项目的研究目的、现状条件和背景，启发学生对规划相关问题进行深入思考，引导学生逐步总结问题，提炼问题主线。在项目训练过程中，以教学组已有的科研实践项目为实例，对应每一个专题，设置情景、任务、途径、资源、结论、展示等教学环节，有利于学生充分掌握应用仿真工具进行道路交通科学研究的过程、步骤和方法。

（三）理论联系实际的教学

理论联系实际是我国研究生教育所推崇的基本原则之一。我院的交通仿真技术及应用就是一门实践性要求较高的课程，学生的动手能力和在实际中解决问题的能力在课程学习过程十分重要，因此，在教学环节采用理论与实践结合教学法，在学生专题研究的教学过程中，教师事先就Case Study的要求、选题、难度等方面进行指导;Case Study要求学生针对实际的交通运输系统中出现的问题进行调查、剖析问题出现的原因，并利用各种仿真工具及方法进行问题的解决，这种教学方式可以大大加强学生理论联系实际的能力，并提高其实际动手能力。

（四）开放式课堂教学

依托于我院的云南省交通运输工程实验教学示范中心，在原有道路交通的人-车-路（环）大型驾驶模拟系统平台的基础上，通过整合我院几个专业学科的虚拟仿真实验教学资源，并利用我院云南省内燃机重点实验室的“高原大气模拟内燃机仿真实验平台”和云南省高校智能交通系统工程研究中心的“城市道路交通运行与控制仿真平台”的技术资源优势，进一步深化车辆与交通运输各学科的仿真教学实验的开发与应用;引进先进的虚拟仿真教学实验与资源共享网络平台，逐步形成了覆盖车辆工程、载运工具运用工程、交通运输规划与管理和交通信息工程及控制四个学科的虚拟仿真实验教学体系。2015年6月，在该教学体系基础上组建的云南省“道路交通运输虚拟仿真实验教学中心”获批，该平台的获批为我院、云南省乃至全国相关课程的实验环节提供了虚拟仿真资源的开放平台，同时该平台的建设针对我校研究生推行了“开放实验计划”，使课程的学习真正达到了“巩固基础知识，强化动手能力，提升综合素质，提高创新能力”的教学目标。

四、课程考核

课程考核是检验学生对本门课程掌握情况和学习效果的重要方式。而当前的课程考核方法即闭卷考试和开卷考试都有其弊端，闭卷考试是对研究生基本知识的考核，但试题达不到对学生能力的考核;开卷考试是以书本知识的摘抄为主的考试。两种考核形式均不能全方面对研究生的研究能力进行满足高质量的研究生培养。根据研究生知识面广、综合能力强的特点，我们采取了多种方式结合的考核方法，考试总成绩以课堂讨论Presentation+Project训练+自主专题研究（Case Study）来进行综合考核。这样可以使课程考核贯穿整个教学过程，任课教师也可以实时动态掌握研究生的课程学习情况，激发研究生的学习欲望，促进研究生的自主学习，增加课程学习的效果。

五、教学效果

通过昆明理工大学研究生课程教学质量评价表进行教学评价，教学效果评价体系如图3，包括教学队伍、教学条件建设、教学内容、教学方法与手段四个一级指标，其中，教学队伍（15%）包含三个二级指标：主讲教师（8%）、教学队伍结构及整体素质（4%）、教学研究（3%）;教学条件建设（20%）包含：教材与指导书（3%）、课程教学材料（6%）、实践教学条件（5%）、网络教学环境（6%）;教学内容（40%）包含：课程内容（30%）、教学内容管理（10%）;教学方法与手段（10%）包含：教学方法（4%）、教学手段（3%）、考核办法（3%）;教学评审（15%）包含：领导、同行、专家、督导听课评价（5%）、学生评教（5%）、录像资料评审（5%），将以上二级指标权重组成权重体系，通过督导、学生、教师的综合评价，计算得出平均评分结果，计算如图3。

在研究生当中进行了交通仿真技术及应用课程的教学内容、教学能力与方法与教学效果的调查，调查结果显示该课程在激发学生的求知欲、主动学习能力、知识应用能力、掌握科学的学习方法及研究方法及提高创新能力等方面都取得良好的教学效果。鉴于课程教学过程中取得良好效果，该门课程被列为昆明理工大学的研究生百门核心课程进行建设。

六、结束语

研究生课程教学方法的良好选择有助于提高研究生的相关科研能力，对研究生夯实基础知识，提高科学素养起重要作用。我院交通仿真技术及应用课程教学与工程实践紧密相关，利用课程教师科研与实践实例作为教学脚本，以技术与应用为主开展“学生自主专题研究”环节，开阔学生眼界的同时，让研究生依据不同的研究方向进行仿真技术的侧重学习，并促进学生处理工程问题的能力，实现本课程“教学与科研结合”、“教学与工程应用相结合”的目标。其次，本课程以“基础-方法-应用-专题研究”为课程体系，依靠自主开发的KMRTS驾驶模拟系统平台及主流仿真软件工具，进行课堂教授，项目训练与专题研究等教学，同时将教学与科研实践紧密结合，对课堂的理论知识多方面补充，该教学形式具备独特的特色，在教育体系中具有一定的优势和影响。

参考文献：

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