CDIO理念下交通工程专业软件课程中的应用

张俊友　李思贤　王树凤

摘要：CDIO工程教育模式是以其教育理念和方法体系来指导工程教育培养模式的改革。本文结合实际项目，以交通仿真软件TransCAD的实践操作为例，将CDIO教学理念贯彻于整个教学过程，使得理论学习与实际应用相结合，锻炼了学生的实践能力，培养了学生的创新思维。

关键词：CDIO理念；TransCAD；交通工程专业

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）30-0073-02

交通仿真技术运用交通领域的专业知识，以计算机为载体，对道路交通设计、交通管理、城市规划等方案进行数字或图形等方式的描绘，可以直观地描述复杂的交通问题，已经在交通工程领域得到了廣泛应用。对交通专业的学生而言，熟练掌握交通仿真软件将有助于增加对交通专业知识的理解，培养并训练其使用仿真软件解决实际问题的能力。传统教学理念中，理论知识一直是教学基础，然而很多情况下，我们会落入片面强调理论的泥潭，本文将CDIO（Conceive Design Implement Operate）教育教学理念与交通仿真软件教学工作充分结合，以TransCAD软件在交通工程专业软件课程中的实际应用为例，使学科知识与工程项目完美结合，提高学生对专业理论知识的理解，同时培养其解决实际问题的能力。

一、CDIO工程教育模式介绍

CDIO教育模式是现代教育改革中的优秀成果，它由构思、设计、实践、操作等四个环节组成。通过向学生提供案例，使其以组内讨论的方式构思待研发项目，设计项目方案，按照工作计划层层推进。最终，引导学生参与到实际项目中，在实践中总结和提高，提前适应市场，从而形成一套独特的工程毕业生培养模式。

二、CDIO模式在教学实践中的应用

1.构思性实践（Conceive）阶段在教学实践中的应用。构思性实践（Conceive）阶段首先使学生熟悉TransCAD软件的整体操作，结合交通规划原理的基础知识，充分理解交通需求预测模型四阶段法（交通生成、交通分布、方式划分、交通分配）的基本概念，同时要求学生对课程内容有框架式的认知，并对待研发的项目有初步构思。此阶段主要教学思路是由教师提供当前较典型的实际软件案例以及已公开的项目实例，每个学生团队挑选经典案例进行分析、思考并探讨案例中模型等概念如何体现，形成对软件学习的基本认识，对未来工作量和工作内容有大致的了解，同时加深对TransCAD软件基本设计方法的理解，探究与项目工程对接的可行性。

2.设计性实践（Design）阶段在教学实践中的应用。设计性实践（Design）阶段要求学生团队分工协作实现TransCAD软件项目的学习，尤其是项目设计方案的确定。这一阶段中，将建立点、线、面结合的立体教学思路。首先引入地图中“层”的概念，了解“层”中的地图要素属性，如区域、路段和站点等。分别从点、线、面三个层次出发，形成网状的知识体系，使学生易于理解的同时牢记各知识点。点层、线层和面层教授的内容总结如下：点层——路网交汇点（路网交汇生成，无须创建，需要从默认的hidden状态更改为show状态）、小区质心层（将小区质心从点层selection选择集筛选出来，为后续选择质心连杆做准备）；线层——路网层（创建初始路网：在TransCAD软件中可分别通过即时绘制和导入现存文件两种方法建立初始路网）、质心连杆（是一段虚拟线段，把质心点与路段相连，作为小区间的交通出行的通道，又称shortest path）；面层——小区层（根据项目的特点，按照行政区划、土地利用性质、交通性质、人口规模等将项目及其邻近区域划分为若干）。

3.实现性实践（Implement）阶段在教学实践中的应用。在实现性实践（Implement）阶段，学生团队进行分工协作，定期根据项目实施计划进行项目检查以及阶段性汇报。本阶段的重点，是对数据的输入和校对，以保证仿真结果的准确性和可靠性。通过实际调研和查阅资料，掌握小区人口、GDP、各小区基础年的发生量和吸引量，录入各路段的ID号、长度、流量、行驶时间、V/C、各区的ID号、面积及小区质心，为四阶段操作做数据准备。随后建立规划区域路网，添加路段属性（高速公路、城市快速路、各干路及支路、质心连杆等）、设计速度、时间等。学生需对前期的数据搜索阶段进行总结，采用交通需求预测模型的四阶段法，结合城市总体规划及路网规划，参照各地区交通发展报告等，进行出行方式划分，预测出未来5年、10年至30年的机动车出行量，最后生成OD矩阵和主题图。

4.运作性实践（Operation）阶段在教学实践中的应用。运作性实践（Operation）阶段，学生将设计出的模型进行具体应用。基础数据录入完成后，结合具体项目要求建立模拟应用环境，实施模拟应用。所有项目完成后由教师和组织项目的设计团体（如设计院、设计分公司等）实施项目成果的评价、交流和总结。此环节是整个CDIO工程教育理念中最难的部分，同时也是对提高学生实践能力最有帮助的部分。通过与市场接触，增加学生在实操方面的经验，夯实基础，以更好地适应今后的工作。

三、CDIO模式在考核形式中的探讨

以小组为单元，对一个现实的交通问题拟成待评估项目，建立综合实践课考核模式。首先老师将各个项目操作阶段的分工进行枚举，按照工作量和工作难度进行分数划定，将小组内所有学生的分工进行统计，防止部分学生“蒙混过关”的情况。在各个阶段，对学生的操作能力、汇报能力和合作能力进行评估。除了在形式上的区别之外，在考核内容上传统模式与CDIO模式有很大区别，新型模式下的考核由注重课本理论知识的传统考试模式向知识+能力+素质的综合考核模式转变，当然学习成果应反映在解决实际的问题而不是分数上。

四、总结

运用CDIO工程教育理念，教授交通工程专业软件相关课程，并结合实际项目，能使学生充分熟练Transcad软件操作，将专业知识进行实际运用，从而走出片面强调理论的教学误区。同时，CDIO教学理念的四个环节使得整个教学工作的各个部分更加紧密地联系在一起，学生通过分组讨论、设计方案、实践探究，提高了团队合作能力，为尽快适应社会生活奠定了良好的基础。本案例将有助于对类似的交通专业相关软件进行相同模式的探索，提高整体教育教学水平。

参考文献：

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