工程教育背景下交通工程专业实验室建设与改革

张洪宾，谭德荣，郇荣，孙锋，张敬磊

（山东理工大学 交通与车辆工程学院，山东 淄博）

一 引言

专业认证是推动专业建设的重要举措，是推动专业内涵式发展的一种方式，是让中国工科毕业生走向世界的通行证[1]。我校交通工程专业于2019年10月提交认证申请书并获受理工作。课程评价是教学过程质量监控的核心，也是毕业要求达成评价的依据，是基础数据的（几乎）唯一可靠来源，是持续改进的主要着力点。因此，建立面向产出的课程评价机制是内部质量保障的核心，也是认证的“底线”。根据工程教育认证通用标准，工程实践与毕业设计学分不低于总学分的20%，其中工程实践与毕业设计包括实习、实验、课程设计及毕业设计四部分内容。各教学环节应积极贯彻“学生中心、产出导向、持续改进”三大理念[2]。实践教学环节评价是课程评价的重要组成部分，如何将毕业要求指标点任务落实到具体教学活动（课程或相关教学环节）中，并有效评价显得尤为重要。

高校实验室作为开展实验教学、科研活动、实践创新的载体，在人才培养及服务社会方面的重要性日益凸显[3]。随着高校实验室规模的扩大、种类的增加、功能的多元化，实验室的建设愈加复杂、管理的难度逐渐增加。本文对实验室整体情况进行梳理，探讨了基于工程教育认证要求的实验教学改革，从实验室规划与建设、实验室信息化管理、实验室安全风险评估体系、实验室安全管理防控机制四大方面提出了实验室未来建设的方向和思路，为交通工程专业工程教育认证奠定基础。

二 实验室整体情况

根据工程教育专业认证12条毕业要求，课程的学习由原来的“知识”的灌输全面转化为“掌握知识、提高能力、培养素质”的“知识-能力-素质”一体化教学模式。知识教育体现了适应发展的能力基础，重在拓展；能力培养体现了处理与解决复杂工程问题的能力，重在创新；素质养成体现了适应国家战略发展需要的价值观，重在责任。

基于行业需求、学校定位和专业特色，我校交通工程专业培养目标为根据国家和山东省交通行业对人才的需求，培养具有较高人文素养、良好职业道德和高度社会责任感，掌握交通工程领域基本理论、方法和技能，具备交通运输系统规划与设计、道路设计与施工、交通设施施工与管理、交通系统控制与管理等方面基本能力，能够在交通工程领域从事交通系统规划与设计、道路设计、建设与管理，交通系统及其设施运营与管理，智能交通系统设计与研发的高级工程技术及管理人才。

交通工程专业具有很强的应用性和实践性特点，实验教学是该专业教学计划中重要的组成部分。实验室是完成实验教学和科研任务的主要场所，实验室建设的好坏直接关系着教学质量和科研水平[4]。

交通工程专业依托车辆工程与交通国家级虚拟仿真实验教学中心、国家城市道路交通装备智能化工程技术研究中心分中心、山东省道路智能控制与安全运输工程技术研究中心、山东省基础地理空间信息工程技术研究中心以及与青岛海信网络科技股份有限公司、山东东泰工程咨询有限公司、山东昊泰交通设施工程有限公司、山东淄博星志电子有限公司、山东凯创智慧城市设施有限公司和淄博市公安局交通警察支队等6家企业建立的实践教学基地，开展学生的专业实践能力培养。拥有交通运输工程实验室，下设六个分室，分别为交通工程实验室、智能交通管控实验室、交通行为及安全仿真实验室、轨道交通行车组织及控制实验室、智慧物流与物流网实验室和智能网联实验室，其中交通工程实验室、智能交通管控实验室、交通行为及安全仿真实验室主要服务于交通工程专业实践教学，见图1-图3。

图1 交通工程实验室

图2 交通行为及安全仿真实验室

图3智能交通管控实验室

三 基于毕业要求达成的实验教学改革

国内外对高校实验室规划、建设、使用、发展、安全管理等方面进行了讨论，有些构建实验室信息化管理系统。已有研究主要从宏观层面开展实验室的建设与管理，未充分考虑不同学科实验室的差异化，可操作性不强；很少通过对实验室的历史数据进行梳理，从实验室规划与建设、实验室信息化管理、实验室安全风险评估体系、实验室安全管理防控机制四个部分，进行实验室体系的系统建设与实践。

目前该专业实验室日常管理工作由专业老师兼任。专业课程中交通工程学、交通调查与分析、交通管理与控制、道路建筑材料、路基路面工程、交通仿真、交通GIS等课程设有实验项目。其中交通工程学课程设有交通流理论观测实验、地点车速观测实验、信号交叉口交通量和饱和流率观测实验，交通调查与分析课程设有OD调查与数据分析实验、车辆停放调查与数据分析实验和公交调查与数据分析实验，交通管理与控制课程设有平面交叉口不同控制方法比较分析与单点信号配时、平面干线交叉口联动控制与协调信号配时实验。根据工程教育认证要求，交通工程专业实验教学以产为导向，实现毕业要求的达成，进行了以下几方面的改革。

（一） 现有实验内容的梳理与改革

基于近5年交通工程专业开设的实验项目，对其进行梳理，围绕毕业要求内涵观测点的达成，建立毕业要求观测点与教学目标的一一对应关系。实验项目实现由认识性实验和验证性实验向能力型、设计型和创新型实验改革，确定每个实验项目的类型、支撑的教学目标，制定相应的评价依据和评分标准。

（二） 实验仪器效用评估与未来规划

根据本专业课程开设的所有实验项目，梳理项目使用的仪器、仪器使用频次，确定需要购置的仪器，对已有实验仪器效用进行科学评估，科学规划未来分年度需要购置的必备仪器，并提升学生使用现代工具的能力。

（三） 未来实验项目增设及要求

以成果导向教育理念为指引，科学合理设计交通工程专业未来5年将要增设的实验项目。根据实验项目进行能力型、设计型和创新型实验分类，紧紧围绕毕业要求内涵观测点的达成。

（四） 实验教学目标达成评价

针对相关课程的课程目标，确定实验项目的考核依据及评分标准，其中及格标准与对应本环节毕业要求基本一致，及格标准将体现课程目标达成的“底线”。

（五） 实验教学持续改进

从实验的视角对学生学习效果进行达成评价，通过课程目标达成情况评价，发现实验教学的短板，提出持续改进课程质量的措施。

（六） 协同育人建设

加强实验室与企业间的产学研合作，构建校内及校外实习和实践基地，为学生提供开展创新工程实践和项目开发的平台，培养实验技术人员的工程实践能力，增强实验教师的工程教育观念[5]。

四 实验室未来建设方向和思路

未来将从以下几方面持续改进实验室建设和运行管理工作机制。

（一） 构建实验室信息化管理体系

基于交通工程专业近5年开设的实验项目、项目使用的仪器、实验仪器使用频次、实验过程中安全注意事项及指导教师情况的梳理，构建基于实验项目和实验仪器的实验室信息化体系，结合专业与学科发展的需要，针对未来5年将要增设的实验项目，进行实验室规划与建设。

（二） 构建实验室安全风险评估体系

根据交通运输工程综合实验室6个分实验室近5年来的实验项目实施情况，根据使用的仪器及操作风险等信息，确定实验室安全风险评估指标，构建实验室安全风险评估体系。

（三） 构建实验室安全管理防控机制

为保证高校实验室安全，支撑毕业要求中安全开展实验的要求，根据安全风险评估结果，建立交通运输工程综合实验室所有6个分实验室的安全管理长效机制。

（四） 实验室安全风险预评估

以交通工程实验室、交通行为及安全仿真实验室、智能交通管控实验室3个分室为试点，基于过去及未来5年将要增设的实验项目，对实验室安全风险进行预评估。

（五） 学科专业一体化发展

统一凝练学科方向和专业特色，促使学科与专业建设有机融合，实施科研教学一体化培育，将实验仪器技能应用于教学，又能应用于老师的科学研究中，提高实验仪器的利用率，建立高水平科学研究支撑专业和人才培养的有效机制。

五 总结

交通工程专业实验教学紧紧围绕产出为导向，以实现实验考核内容、方式能够有效支撑毕业要求指标点和能力培养，考核深度和广度与评分标准能够有效反映课程目标要求等方面进行改革。通过开展工程教育认证，确定培养目标、毕业要求、课程体系、课程之间的相互支撑关系，清晰梳理是实验教学的内容、评价依据、评分标准和达成的课程目标，从而能更清楚地认识到实验室当前存在的问题与不足，为实验室的未来建设提供方向和思路。实验室的建设是一项系统的工程，每一环节都对实验教学质量产生重要影响。只有坚持不懈地开展实验室的基础设施建设、配备完善的仪器设备、建立健全实验室管理制度、努力提高实验技术人员的整体素质，才能提高工程教育的人才培养质量[6]。