基于Capstone理念的交通运输专业课堂教学改革与实践

邱欣　杨青　毛程远　施俊庆

摘 要 为探索交通运输专业相关规划与设计类课程的课堂教学改革新模式，基于美国顶峰课程理念（Capstone），以实际项目为驱动，以重塑知识结构为目标，对课程设置和教学内容进行全方位改革，建立了“理论教学-课程实践-项目应用”一体化的课程教学新体系，提升了学生对专业知识的综合运用能力，对未来本科应用型人才培养方案制定和课程体系改革起到了借鉴和指导作用。

关键词 顶峰课程 交通运输专业 课堂教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.02.056

Abstract In order to explore a new class reformation pattern in the curriculum group of transportation planning and design， the curriculum provision and the course content were reformed completely based on Capstone theory. The project-driven courses teaching system of “Theory Teaching to Course Practice to Project Application” was built， which leaded students to enhance their comprehensive application ability of professional knowledge. It could provide reference and guidance to the undergraduate schools education in the future.

Keywords capstone； transportation planning and design； class teaching reformation

当前，科学发展呈现出高度分化和高度综合的趋向，学科的分化和知识的分割使得高等教育人才培养的专业化趋势日益明显。学科之间的交叉融合要求高等教育必须促进跨学科知识、课程的综合，从而培养具有整体知识视野和综合素质的人才。就经济社会发展而言，金融危机带来就业市场竞争的日益激烈，科技发展带来了技术创新和产业升级。市场对人才的综合素质能力要求也在不断提高，培养熟悉社会实践、胜任工作岗位、具有良好交流沟通、组织管理等整体素质的综合人才成为高等教育人才培养的重要目标。交通规划与设计课程群是交通运输专业的一系列方向性课程，系统地阐述了交通设计的基本理论与方法及其应用技术，具有较高的综合性、创造性和实践性。掌握交通规划与设计课程群相关知识与技能，并将其应用于实际项目，有利于提升学生对专业知识的应用能力，对该专业学生今后相关工作有着重要的作用和意义。但现有课堂教学模式仍存在以教师为中心、知识单向发送、学生被动接收的沉闷局面，未实现信息的多向交流，学生在整个学习过程中相互协作与综合知识的应用较少，课堂教学的实效性较差。因此，为了提高学生对专业知识的整合能力，同时提升学生的智力和创造力，有必要对交通规划与设计课程群的课堂教学开展系列改革探索。

1 基于Capstone理念的课堂教学模式

20世纪80年代以来，美国研究型大学的本科教育存在着诸多问题，特别是在本科学习的最后阶段，没有一种课程能对以往知识加以综合利用。因此，學校、社会都呼吁要改善研究型大学的课程安排，增强教学的探索性、创造性和实践性，以及学生对知识的整合能力，同时发展学生的智力和创造力。面对学界和社会的指责和批评，美国教育界开始反思研究型大学本科教育的缺陷和不足。1998年，美国博耶研究型大学本科教育委员会发表了题为《重振本科教育：美国研究型大学发展蓝图》的研究报告，其中一项改革意见为开设顶峰课程（Capstone Course），并呼吁以一个顶峰体验课程作为本科教育的结束，使学生的研究性学习经验通过一个与专业相关的研究项目，完整而充分地体现出来，使其研究能力和交流技能得到进一步的提升。

作为本科教育的一种新型课程形式，顶峰课程以整合知识、连接社会、提高综合素质和能力为教学目标，顺应了科学、经济社会和高等教育发展的要求。顶峰体验课程的目标就是通过研究具有一定难度的项目，把本科教育零碎的知识整合到一起，从而提高学生解决现实问题的能力。顶峰课程不仅传授了学生某一个学科或专业领域的知识技能，更是对学生过去所学各门课程内容进行了跨学科的整合与合成，从而达到重塑学生知识结构的作用。通过课程学习与体验，学生不仅进行了理论知识的学习，还能够把知识技能与实际的工作岗位、社会需求结合起来，将大学的学习经历与未来的发展联系起来，同时还可以使学生对已有学习知识进行反思、批判与拓展，从而获得知识的社会意义与价值。顶峰课程除了关注学生的专业知识与专业技能，还非常注重学生的沟通表达、问题确认与解决、组织领导、团队合作、专业发展和终身发展等方面的综合能力。因此，顶峰课程已被许多国家高等教育部门所引进，得到了高校、学生和用人单位的普遍欢迎，对高等教育课程改革产生了重大影响。

2 交通规划与设计课程群的课堂教学改革与实践

借鉴美国顶峰课程实施的相关成果与教学理念，反思交通运输专业传统课堂教学模式存在的问题，对交通运输专业中交通规划与设计方向的相关课程，进行了课堂教学改革与创新实践计划。采用“项目驱动”课堂教学方式，以项目为载体，引导学生在学习和完成项目的实训中，培养知识获取、问题解决、团队合作、交流表达等能力。现已交通运输专业“交通软件应用技术”为课程依托，系统介绍基于Capstone理念的课堂教学改革的实施过程与成效。

2.1 课程介绍

“交通软件应用技术”是交通运输专业中的个性化课程，是一门实践性强，理论和实践相结合的课程，通常在第五学期开设。该课程主要涉及交通仿真的原理、交通仿真的系列模型、常用交通仿真软件等相关内容。通过该课程的学习使学生能够利用交通仿真的理论知识、相关研究成果和软件，对交通运输工程领域的系统优化问题进行数值模拟、数据分析和对策研究。基于Capstone理念，教学过程以《城市道路交通拥堵动态综合评价及对策研究》课题项目为依托。

2.2 课程方案设计

课程包括理论学习、方案策划、交通调查、数据分析、建模仿真和课程评估六个环节，其学时分配、课程内容、授课地点和指导教师，如表1所示。指导教师团队实现了校内教师团队与校外专家的联合。

2.3 课程实施

（1）课程组分工。通过对金华市道路网交通运行组织现状的研究，选取有代表性的城市主干路交叉口为调查对象，并对调查数据进行分析，进而提出相应优化方案。该课程教学班学生人数为22人，共分4小组，由学生自由组队，课程分组与交叉口分配，如表2所示。

（2）交通调查。交通调查旨在了解调查路段的道路几何现状与车流量状况。四个组分别对交叉口展开调查，由组长统一进行调查人员的组织与安排，并通过手机拍摄的方式连续记录15分钟。在进行调查时，先进行道路几何现状与交叉口信号配时调查，之后进行車流量调查。

（3）数据分析。调查结束后，各个小组分别统计15分钟内对应交叉口各进口左转、直行和右转的不同类型车辆流量，并将15分钟的交通流量扩大为1小时的交通流量。由组长整合得到对应交叉口各个方向的流量。

（4）建模仿真与方案优化。调查得到的数据主要包括交叉口的几何现状，信号配时和不同类型车辆的流量。第1、2组为相邻交叉口，第3、4组为相邻交叉口。根据1、2组数据建立一个VISSIM仿真模型；根据3、4组数据建一个仿真模型，分别得到单点信号配时下交叉口的排队长度、延误和行程时间。通过调整相邻两个交叉口的信号配时，得到绿波交通的信号配时方案，计算该方案下的行程时间、延误以及排队长度，与单点信号配时对比可知其优化效果。

（5）考核方式。最后以小组为单位向专家、老师和同学们进行课程汇报。汇报过程中，专家、老师和同学均可自由提问，由小组成员解答。最后，以小组的现场答辩表现和项目的实际完成质量作为依据，由专家、老师共同评分，评分标准见表3。

（6）课程评价。将Capstone理念引入“交通软件应用技术”课程，帮助学生在完成课程项目中熟练掌握交通软件的应用，同时重新回顾整合交通调查、交通工程学与交通设备等专业课程知识。使学生对该门课程的学习不仅停留在理论上的认识，更上升至解决实际工程问题的层面。通过问题分析，团队协作与项目汇报，为学生带来一种顶峰体验。课程内容及课堂教学模式的改变，突破了传统课堂讲授和上机实验形式单一、理论性强、脱离实际、主动性差等问题。

3 交通规划与设计课程群的课堂教学改革效果评价与分析

以交通规划与设计课程群相关课程为依托，把Capstone理念应用到交通运输专业本科高年级学生的培养模式实践中，对相关专业知识整合与实践应用能力进行了详细分析，同时以实际项目作为驱动，对课程的设置和教学内容进行全方位改革，打破了以学科体系及知识传授为主线的传统课程教学模型，取而代之以培养学生的职业能力为目标的课程培养体系，促进了学生对专业知识的整合与综合，实现了学生职业能力和专业技能的整体提升。基于Capstone理念，所建立的“理论教学-课程实践-项目应用”一体化的课程教学新体系，推动了交通运输专业本科课程教学改革与创新模式的构建与完善。

4 结语

本文针对交通规划与设计课程群课堂教学需求，提出了基于Capstone理念的课堂教学改革新模式，突出了课程体系改革、课程内容工作任务划分、课程评价标准制定和“理论教学-课程实践-项目应用”一体化的课程教学改革与创新，重点加强了对学生的专业知识整合运用能力、实践技能的培养，提升了学生的职业能力。该课堂教学模式对未来本科人才培养的办学定位和课程体系改革起到了借鉴和指导作用。

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