复杂工程问题背景下“交通工程学课程设计”教学改革研究

孙超　姚明　刘志强　张玮　马剑英

摘要：文章以解决复杂工程问题能力的培养为指导，从课程设计结构与内容调整、学生参与方法改善、考核体系优化等方面探索复杂工程问题与课程设计协调统一的教学改革方法。课程设计实践效果表明，在课程设计中引入复杂工程案例，可以提高学生在小组合作中的参与度，增强学生创新能力、合作意识和解决复杂工程问题的能力。

关键词：交通工程;课程设计;复杂工程问题;教学改革

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）13-0174-02

现代工程问题大都是跨专业、跨学科的系统综合体，许多传统理论方法体系已经难以解决融合社会、人文、经济、环境等背景的复杂工程问题。因此《工程教育认证标准》在2015年的修订版中，首次提到“复杂工程问题”，并将解决复杂工程问题的能力纳入毕业的核心要求中[1]。高校课程设计是培养学生解决复杂工程问题能力的重要环节，因此如何将解决复杂工程问题能力的培养融入课程设计内容、设计方法及设计评价方式中去，是当前工科教学面临的重要问题。

交通工程是研究交通系统中人、车、路、环境、能源等的现象与机理，探索交通事故最少，出行效率最大，运输成本最低，环境影响最小，节能效果最好的交通系统规划、设计、建设与管理的学科。交通工程交叉融合多门学科，旨在运用运筹学、系统工程学、城市科学、工程学等理论知识，破解拥堵、事故、资源浪费等城市交通问题[2]。“交通工程学”课程重点讲授交通工程学科的基础理论方法，其实践课程“交通工程学课程设计”一直以来侧重于单一工程问题的求解，对复杂工程问题的实践分析一直没有纳入课程大纲中[3]。

一、现行课程设计存在的问题

“交通工程学课程设计”的要求是让学生对实际交通工程案例进行分析研究，从而发现其中的不足并提出改进措施，主要目标是使学生了解交通工程学基础理论和应用，了解实际工程问题的特征和需求，熟练掌握交通工程学在实际问题中的分析方法，为交通规划、设计与管理等相关问题提供可靠、有效的改善意见及方案。目前交通工程课程设计存在以下不足：

（1）分组式课程设计，学生任务分配不均衡。目前“交通工程学课程设计”基本采用分组式设计方法，分组式设计通常会出现学生工作量分配不均衡问题，部分积极性高、能力强的学生完成大部分设计内容，而部分缺乏积极性的学生课程设计参与度较低。（2）课程设计案例单一，理论知识的实际应用受到限制。对不同的分组，课程设计案例通常是解决同一类工程问题，比如不同小组对不同的城市交叉口进行优化，因此课程设计通常只涉及1—2种交通工程理论。（3）小组重复工作与创新性之间的矛盾。在各组解决同一类工程问题的基础上，学生之间的相互交流会导致各组完成设计的方案具有相似性。（4）课程设计与复杂工程问题之间的联系不紧密。单一的工程问题设计不能很好地描述复杂工程问题，这就需要进一步紧密联系课程设计与复杂工程问题。

二、复杂工程问题背景下的课程设计改革方案

为培养学生解决复杂工程问题的能力，本文从设计大纲、设计活动和考核方式等环节，进行“交通工程学课程设计”改革。

（1）系统设计复杂工程问题，学生自选设计模块。布置系统性、综合性的课程设计项目，全面训练学生课程实践能力。学生自主選择参与复杂工程问题中的子模块，激发学生课程设计兴趣。（2）全面合作创新的课程设计方式。设计的复杂工程问题各子模块层层递进、互相关联，学生不仅在同一子模块中需要相互合作，在子模块之间也要相互协作交流，有助于学生在面对复杂工程问题过程中的人际交往和团队合作能力的提升。（3）整体与部分相统一的考核模式。各模块小组通过课程设计报告和答辩方式展示成果，通过模块之间的递进关系可以从整体上考核各小组的完成质量，同时子模块的设计效果也能反映小组内部的完成状况。（4）注重复杂工程问题的求解过程及思路，开拓学生视野。在求解复杂工程问题的过程中，通过借助网络资源、图书资源等来解决实践中遇到的困难，并了解交通工程领域的新技术、新发展，从而拓宽视野。

三、复杂工程问题背景下“交通工程学课程设计”教学改革案例

结合2019年度交通工程专业大四上半学年的“交通工程学课程设计”课程，江苏大学交通工程课程组对该课程进行了上述改革调整，确定了主题为“常州市武进高铁站交通影响评价”的课程设计。

学生根据兴趣选择相应子模块，完成的设计成果主要为：（1）现状交通调查及分析。通过实地交通调查，分析现状：交通不足。（2）相关规划解读。查阅相关规范、法律法规，总结未来交通规划状况。（3）高铁站客运量预测。（4）接驳方式规模测算：公交场站、出租车场、社会车场、非机动车位等。（5）交通需求预测。（6）高铁站交通影响分析。（7）交通改善措施。（8）交通仿真分析。具体成果如图1所示。通过本次设计，学生都积极参与到各模块中，通过各知识的交叉融合、模块之间的合理衔接，能够系统有效地解决复杂工程问题。

四、结语

解决复杂工程问题能力培养是高等学校工科专业当前教学改革的热点方向之一。大学生工程理论知识学习能力的培养，问题分析、设计开发解决方案、研究和使用现代工具、沟通等能力的提高，对我国高等学校人才培养目标的实现有着重要意义。“交通工程学”课程特征就是多学科交叉融合，涉及工程问题系统复杂，因此，处理好理论教学与复杂工程问题思维培养的融合问题是提高“交通工程学课程设计”教学质量的重中之重。通过在“交通工程学课程设计”课程教学中引入复杂工程问题设计的改革尝试，大学生的协作精神、交流能力、创新意识、工程思维都得到了很大提升，课程设计的成果也有着质的飞跃，收到了较好的教学改革效果。

参考文献：

[1]蒋宗礼.本科工程教育：聚焦学生解决复杂工程问题能力的培养[J].中国大学教学，2016，（11）：27-30.

[2]陳峻，程建川，王卫.面向信息化发展的专业人才综合能力培养改革——以交通工程专业为例[J].东南大学学报（哲学社会科学版），2016，（S2）：144-145.

[3]邓社军，于世军，刘路，等.面向毕业要求达成的交通工程专业实践课程体系改革探索[J].教育教学论坛，2019，（42）：132-134.

Research on the Teaching Reform of "Curriculum Design of Traffic Engineering" under the Background of Complex Engineering Problems

SUN Chao，YAO Ming，LIU Zhi-qiang，ZHANG Wei，MA Jian-ying

（School of Automotive and Traffic Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212013，China）

Abstract：Guided by raising the ability of solving the complex engineering problems，the method of teaching reform of harmonization the complex engineering problems and curriculum design is explored.And the method of teaching reform contains structure and content adjustment of curriculum design，improvement of students'participatory method，optimization of evaluation system，and so on.Practical results of curriculum design show that the degree of team participation，the students'innovation ability，cooperative awareness and ability of solving the complex engineering problems can be increased through introducing the project case of complex engineering.

Key words：Traffic Engineering;Curriculum Design;Complex Engineering Problems;Teaching Reform