基于大学生创新基地的研究型教学模式

李　晔　吴　兵

摘要：本文以“交通控制与管理”课程为例，设计基于大学生创新基地的研究型教学模式：以大学生创新实践基地为平台，研究性学习为驱动力，通过教材的系列立体化、教学力量的多元组合化以及研究驱动型实践教学，支持创新型人才培养。

关键词：大学生创新实践基地；研究型教学模式；“交通控制与管理”课程

一、教学模式改革背景

“交通控制与管理”是交通运输类本科专业教育的一门主干专业课程，是同济大学交通运输工程学院学科平台课程之一，在同济大学本科交通工程专业、交通运输专业、物流工程专业及土木工程专业(道路方向)作为必修主干专业课开设。“该课程全国首先于1981年在同济大学交通工程专业硕士学位研究生课程中开设，1986年同济大学招收全国首届交通工程专业本科生，“交通控制与管理”课程被列为该专业的必修课程，1987年交通部高等学校道路、桥梁、交通工程专业教材编审委员会在上海召开会议，会议决定“交通控制与管理”列入全国交通工程专业教学计划，为必修主干课，同时列为公路与城市道路专业选修课”。同济大学一直非常重视该课程的教学改革与建设，力争在全国交通运输类创新型人才培养中发挥作用与形成特色。

2003年国家开始在高校中推行大学生创新基地建设，以开放实验室为基础的交通工程专业教学基地作为同济大学首批大学生创新基地启动。“大学生创新基地通过构建以强化学生实践能力、创新能力培养为核心的多元化创新实践教学平台，成为高校组织与引导学生开展自主学习、科学研究与设计创新的重要教学场所”。大学生创新基地建设不仅仅是实验室、实习基地等教学条件的建设、开发和改善，更主要的是要实现教学理念、教学模式的转变。同济大学交通工程大学生创新基地为交通工程专业教学提供一流的基于计算机仿真的虚拟交通环境数字化学习(E-learning)平台。相应交通工程专业教学结构也将由传统的教师+教材+学生向以虚拟交通环境为平台，以交互式信息系统为媒介，教师与学生互动的全新教学结构转变。“交通控制与管理”作为该基地支持的主要课程之一，在为“交通控制与管理”教学深化改革提供坚实基础和难得机遇的同时，也对教学模式和教学方法提出了新的要求。

同济大学的办学方向是“综合性、研究型、国际化”。其交通运输工程学院所依托的交通运输工程学科为国家一级重点学科。学院每年承担大批国家级基础研究项目，科研经费以千万元计，同时也在国家公路、铁路、港口、机场、城市交通等重大基础设施建设，以及奥运会、世博会等大型活动中，承担重要的科研咨询任务，是同济大学研究型院系与学科的典型代表。“研究型大学应该遵循研究型教学模式，实行教学与研究相结合，人才培养与学科建设有机结合”。研究型教学不仅仅在研究生教育中有，在本科生教育阶段也应发挥作用，“研究训练是研究型教学模式的主要驱动力，是激发学生自主学习、积极探索和创造性研究的动力”。“研究型教学在改革本科教育体系、提升本科教学质量方面可以发挥重要作用”。因此，如何发挥科学研究、学科建设在“交通控制与管理”课程教学中的引领作用，也是基于大学生创新基地的“交通控制与管理”研究型教学模式设计与实践的重要考虑。

二、基于大学生创新基地的研究型教学模式设计

在前述背景与指导思想下，经过5年建设与实践，同济大学“交通控制与管理”课程形成了一个“以研究性学习为主要驱动力，以大学生创新实践基地为平台，以多元组合化教学力量为保障”的理论实践一体化主干专业课研究型教学模式。

1同济大学交通工程大学生创新实践基地

交通工程学是一门实践型学科。由于交通问题的复杂性，最突出的是随机性和动态性，无法类似建筑设计和桥梁结构设计那样通过实体模型进行实验分析，这使得学生在学习过程中对交通问题的解决很难把握。近年来，由于实时数据采集技术、仿真技术和网络技术的发展，发达国家的交通工程教学逐渐发展成“实验交通工程学”，运用计算机仿真技术将交通运行原始现场移植到交通仿真实验室，采用国际流行的交通工程专业分析与设计软件，为教学提供案例，可重复再现、学生可反复理解、师生可充分互动的交通工程实验环境。

同济大学交通工程大学生创新实践基地的核心就是以学生学习为中心、与国际水平接轨、利用互联网络面向全国开放的交通工程实验教学中心。实验教学中心采用先进的动态视频技术和信息传输技术，引进并集成多个国外宏、中、微观一体化交通仿真软件，建立虚拟“交通工程现场化”教学条件。

2基于大学生创新基地的研究型教学模式

“交通控制与管理”课程教学模式的指导思想为：夯实基础理论，强化能力培养，拓展专业视野，激发创新意识。“交通控制与管理”课程教学模式设计的总体思路为：将课程设置系列化、立体化，以创新基地作为主要平台，以创新课题为顶层的研究性学习作为激发学生兴趣的主要驱动力，投入多元组合的教学师资力量，逐步逐级地实现知识传授、理解问题、发现问题、解决问题的教学目标。基于大学生创新基地的研究型教学模式设计要点如下：

(1)以研究性学习为主要驱动力，以大学生创新基地为依托，以多元组合化教学力量为保障，实现理论实践教学的一体化。

(2)以知识传授、理解问题、发现问题、解决问题的分级目标为主线，进行系统化课程体系设计与系列化教材编写。

(3)形成由主讲教师、辅助教师、课程辅导研究生助教、一线交通管理人员等组成的多元组合化教学力量。

(4)以课堂、创新平台、交通控制与管理现场等组成“知识一实践一创新”逐级训练与引导的立体化实践教学路径。

(5)以教师为主导、以学生为主体、以知识点为基础、以问题为中心，实施开放式的教学模式。

三、基于大学生创新基地的研究型教学模式建设与实施

基于大学生创新基地的“交通控制与管理”研究型教学模式主要通过教材建设、师资力量配备以及研究驱动型实践教学等三方面进行建设与实施。

1课程设置与教材建设系列化

设计理论教学、实验教学、课程设计三位一体的课程体系，理论教学立足于夯实基础理论，实验教学着眼于强化能力培养，课程设计则以拓展专业视野和激发创新意识为目标。

及时更新《交通管理与控制》教材，力争将最新的交通控制与管理理念、前沿知识及时编入教材。1995年，同济大学杨佩昆教授根据多年的科研成果、教学经验和上课讲义，主编出版了我国首部《交通管理与控制》教材，结束了我国在“交通控制与管理”课程教学中没有专门教材的历史。此后，2002年针对以人工智能技术、信息技术、通讯技术为核心的现代高新技术在交通控制与管理中的应用；2005年针对以交通需求管理和智能交通系统为标志的现代交通管理理念与控制技术；2009年

针对交通控制与管理实践中以人为本、资源节约与环境友好的可持续发展理念的贯彻落实，分别出版了教材的第二、三、四版，紧跟时代精神与技术发展对教材进行及时更新。

对应课程体系设置，编制系列化教材。编写《交通控制与管理实验指导书》，将教材中关键理论与知识点案例化，借助于交通工程大学生创新基地实验手段反复进行分析，使学生加深对问题的理解。编写《交通控制与管理课程设计手册》，将经典的实际工程和科研项目进行简化、集约化，与理论教学的知识点相衔接。手册加强基本理论、现场调查、交通观测、交通设计及应用能力等各个环节的训练，使课程基础理论教学与实际应用能力训练相统一，作为培养学生发现问题能力培养的关键环节。激发创新意识。编写《交通控制与管理创新课题选题指南》，以当前交通控制与管理中的热点、难点问题为依据，结合每年的大学生交通创新大赛及全国大学生交通科技大赛，发布选题指南，激发学生的学习兴趣和主动性，培养学生的创新意识和解决问题的能力。

2配置多元组合化教学力量与相应教学手段

构建“以知识点为基础，以问题为中心、以主讲教师为主导”的互动式理论教学模式，课堂教学精讲基本知识点、重点知识以及知识逻辑关系，同时每堂课都针对知识点提出相关问题，启发学生进行讨论，发表见解，加强、深化学生对重点内容的理解和掌握。充分利用研究生助教资源组织实验教学，每5～6名学生为一组，由研究生助教进行实验课程的设计、组织与讲评，凸显个性化教学。以实际工程或科研课题为背景的课程设计教学，由辅助教师与研究生助教共同组织学生对现实中的交通问题展开分析，寻求解决问题的途径和方法，锻炼发散性思维。由主讲与辅助教师担任指导，学生针对身边的交通问题进行分析，提出改善建议，撰写课程小论文，研究成果进行交流，由教师或一线交通警察进行点评。发挥精品课程网页作用，拓展课堂空间，为学生提供丰富的课程资源，提供师生在线交流平台。

加强教学过程阶段考查(包括课外作业、课堂测验与讨论、课程设计等)，改革考核方式、方法。以课外作业为例，既把课外作业作为提升学生知识能力水平的手段，纳入课程教学的必各环节，重点加强综合性较强的研究型、设计型习题、案例和项目设计，适当安排一些“无标准答案”的开放式作业。同时，也把课外作业作为课程学习效果考核的重要手段，通过科学制定作业管理和批改程序，合理确定作业成绩占课程总成绩的比例，使教师对课程学习的效果有了更全面的把握。

3实施知识、实践、创新逐级训练与引导的研究驱动型实践教学

以当下交通控制与管理难点、热点问题为依据，结合每年的全校、全国大学生交通创新大赛及大学生综合素质训练计划(SITP)，发布选题指南，激发学生的学习兴趣和主动性，训练、巩固学生解决问题的创新能力。遵循“知识一实践一创新”逐级训练与引导的立体化实践教学路径，实践性教学主要通过以下四条途径：

(1)组织学生参加交通观测。通过现场交通观测，认识交通现象，配合典型交通案例分析，了解解决交通问题的思路和主要技术；针对交通观测中发现的问题，形成对交通问题的描述，并运用所学知识提出交通改善建议和措施方案。通过运用多媒体手段，将许多交通现象和交通管理设施直接在课堂上展示，弥补单纯书面教材的不足，可以深入说明现代交通控制与管理的理念与技术。

(2)开设实验课。熟悉掌握交通应用软件，通过交通工程大学生创新基地交通实验研究中心，运用国外先进交通仿真软件建立交通仿真模型。分析和解决有关交通问题，利用交通工程大学生创新基地虚拟“现场”既有对现场交通问题高度浓缩的优势，教师还可以不断改换问题边界条件，反复训练多种复合条件组合下的交通解决方案，从而形成巩固提高分析问题、解决问题的能力。

(3)开设课程设计课程。依托实际工程项目或科研课题中的相关内容，使学生学会运用课程中学的理论知识解决实际工程问题。

(4)进行研究型创新项目训练。全国大学生交通科技大赛是国内举办的以大学生为主体参与者的全国性、学术型的交通科技创新竞赛项目。首届由同济大学发起，现已由国内交通工程学科强势高校轮流举办了4届。在参加全国大赛之前，学校还要举办选拔赛，每年均有“交通控制与管理”方面的项目参加并获奖，使其成为激发学生学习兴趣的动力、专业创新灵感的重要源泉，也锻炼了学生的团队合作能力，成为研究型教学模式的主要驱动力。

四、基于大学生创新基地的研究型教学模式教学效果

实践表明，基于大学生创新基地的“交通控制与管理”研究型教学模式对培养“理论基础实，实践能力强，创新精神好”的创新型人才具有突出效果。自2003年以来，该教学模式在同济大学交通运输工程学院5届550名本科生“交通控制与管理”课程教学中应用。5年多来，建立了1个基于大学生创新基地的交通工程实验研究中心(交通工程仿真实验室)；《交通管理与控制》教材被列入普通高等教育“十一五”国家规划教材，获2007年度上海市优秀教材三等奖；“交通控制与管理”课程2005年成为同济大学校级精品课程，2006年获上海市精品课程；“交通控制与管理”课程教学大学生创新课题获同济大学及全国大学生交通科技大赛各类奖项5项。