《VISSIM交通仿真》课程实践教学研究

巩舜妹 冯松宝

摘要：为了满足高等院校不同层次本科生的实践需求，构建“四位一体”交通仿真实践教学体系。以务实专业基础、设计实验平台、注重工程实践和强化教学创新为出发点，通过搭建周末小课堂、寒假小课堂以及暑假小课堂平台，提升学生在实践过程中的创新思维、创新能力和创新品质。实践结果表明：构建层次化实践教学体系，降低了学生之间的差异程度，满足了培养创新复合型人才的目的，提高了实践教学的效率。可为同类型高等院校提供有价值的参考。

关键词：交通仿真;实验平台;工程实践;创新思维;教学体系

高等院校实践教学体系的建设是保障人才培养质量的关键[1-3]，人才培养目标与实践教学环节在应用型本科院校中扮演着重要的角色。重视基本原理的讲解、构建实践教学体系、设计项目执行方案，并有效地实行方案评价机制，推进并强化应用型高等院校的实践教学体系尤为重要。高校教师在构建实践教学体系模块取得了一定的成效。杨叔子[4]研究了实践教学，在教学过程中加入实践操作环节，并得出创新源于实践的结论。潘懋元[5]以地方性本科院校为例，初步搭建实践教学体系，但学生实践过程流于形式，表现出表面化、松散化以及短期化的特性。刘俊生[6]研究应用型人才在实践过程中的培养方法，指出课堂实践环节的加强有助于创新复合型人才的培养。

宿州学院是具备地方特色的应用型高等院校，构建层次化的实践教学体系符合行业发展的内在需求。《交通仿真实验》是交通工程专业的核心课程之一，搭建实验平台，培养层次化的高等应用型人才意义重大。基于此，围绕着“四位一体”实践教学体系，从务实专业基础、设计实验平台、注重工程实践以及强化教学创新四个方面进行了体系的搭建。

一、务实专业基础

VISSIM交通仿真实验围绕着基础知识、基本操作、设计方案及方案评价四个模块进行展开。基础知识中蕴含着基本原理;实践操作模块以城市道路十字交叉路口仿真、机非混行仿真以及城市干道仿真为基础;设计方案和方案评价模块构成主流交通系统。

《交通仿真实验》课程对学生的动手操作性要求高，对基础知识与基本原理的掌握尤为重要。学生熟练掌握课本知识以及操作技能达不到层次化教学的要求，学生间的差异化导致吸收知识的快慢程度存在差异化，需循序渐进地分层培养。以道路十字交叉路口的交通仿真为例，前期需要现场调查十字路口的交通数据、车道数以及车道宽度，明确四个方向进口道的车道功能及不同转向的交通流量，运用交通工程CAD同比例的画出十字交叉路口现状图，将CAD底图导入VISSIM微观交通仿真软件中，在底图上同比例画出各个进口道和出口道，对东南西北四个方向的进口道及相对应的出口道进行初步仿真，输入每个方向对应的车辆数，再进行路径决策，设计好信号配时方案，并进行交通信号灯及让行规则的设置，最后输出仿真结果并进行方案评价。

二、设计实验平台

（一）实验类型。实验的类型主要包括：综合型实验、设计型实验、验证型实验、演示型实验以及研究型实验。加大各类实验的开放力度，支持并鼓励学生通过设计实验平台，以完成最终的实验报告。创建五大实验类型平台，推动学生参与实践的热情，清晰化课程实践教学体系，要求学生掌握各类实验的内涵。以综合型实验为例，用VISSIM微观交通仿真软件对城市道路十字交叉口进行仿真之前，需要前期大量的数据调研，中期的方案设计以及后期的路口仿真，系统输出设计前后的交叉路口数据，进行对比分析，并深入掌握具备多种性质的综合型实验的内涵。通过综合型实验，学生的实践兴趣得到了初步的提高。

（二）实验实施过程。根据地方应用型本科高校的培养目标，交通仿真实验课程设置了五个专题的实践，分别为VISSIM仿真基础實践、城市道路十字信号交叉口仿真实践、检测器的设置与参数评价、非机动车与行人仿真实践和城市干道信号配时协调实践。交通工程专业下设有计算机教室和交通仿真平台实验室，为实验的实施过程提供充足的保障。其中计算机教室配备60台电脑，设备安装了交通工程CAD软件、VISSIM微观交通仿真软件和数据处理软件SPSS，大三的学生均已基本掌握这三类专业软件，大一大二阶段部分学生通过自主学习对VISSIM交通仿真软件已初步了解，并与高年级学生共同组队，参与了第一届安徽省大学生交通科技大赛，分析并详细介绍了城市道路交叉口的新型治堵法——关于“变相左转”路况的研究，并获得了省级三等奖的荣誉。

初期实施的四个创新实践项目效果良好，班级分为四个小组，由上述八个组长带队，以原有的创新实践项目为依据，设计出新的交通仿真项目，并列入到后期的实践考核之中。针对学生提出的创新实践项目，由课题组指导教师利用“周末小课堂”单独进行指导，指导内容如下：1.现场调研，采集交通流数据以及现状交叉口数据;2.CAD制图，将数据处理分析之后，将现状调研信息还原到专业图纸之上;3.交通仿真方案设计，将优化后的方案和优化前的方案进行专业对比，总结并归纳设计方案的优缺点;4.发表专业学术论文以及其他成果展示。

（三）创新实践项目评价。针对上述课题组的个性化教学，层次化构建交通仿真教学体系，将创新实践项目的论文以及成果列入课程考核的平时成绩之中，并鼓励学生从具有本地特色的项目中提出问题、分析问题、解决问题并及时的反馈问题。学生研究成果的表现形式主要包括：学科竞赛、项目开发、发明专利、学术论文以及社会实践，每一项成果的细分依据课题小组成员通过开会讨论决定。

三、注重工程实践

注重工程实践是地方应用型本科高校的发展要求之一，针对交通工程专业的《交通仿真实践》课程，创新项目实践尤为重要。个性化实践教学体系的搭建离不开项目工程实践，引入新技术，以解决工程难题。以高密市区主干道的绿波带控制为例，为了测量迎宾大道的机动车运行速度，采用跟车法进行精密检测，保持与90%的车辆同速，往返于迎宾大道，最终求取平均速度作为设计绿波带宽度的初始方案。

四、强化教学创新

除了实行个性化指导学生参与工程实践之外，个性化教学也融入了层次化教学之中，充分利用“周末小课堂”“暑假小课堂”和“寒假小课堂”，培养学生的创新思维，提高学生的创新能力，提升学生的创新品质。鼓励学生自主创新，引导学生开发工程实践项目，注重创新品质的持续提升。以学生的大学学习阶段为例，利用小组汇报创新实践项目的机会，充分发挥自身的语言表达能力。项目汇报时，通过录音笔进行录音，学习课题小组教师的语言组织形式，反思自身语言表达的盲区，并加以改正，督促自身不断进步。

五、存在的问题及解决方案

“四位一体”层次化构建交通仿真实践教学平台在实际执行的过程中存在一定的问题，从以下四个方面介绍相对应的解决方案。

（一）务实专业基础方面：在进行交通仿真实践的过程中，学生对专业名词较为生疏，难以理解实践背后的专业知识，不能够将实践与理论有机的结合起来，实践教学体系实行初期，学生学习效果一般。解决方案：实际教学过程中，重点讲解与实践相关联的知识点，并将实践细节带入到课堂理论的讲解之中，并要求学生掌握专业基础知识与仿真实践之间的渗透性，以点带面，务实专业基础。

（二）设计实验平台方面：實验平台设立初期，演示型实验易于被学生接受，演示实验时，学生的注意力集中，积极参与度较高，但学生很难完成验证型实验的下达要求，大部分学生反映：验证性实验难度太大，实验失败率较高，打击自主实验的积极性。解决方案：增加综合型实验的数量，提升综合实验的开放度。鼓励学生自主实验，利用休息时间，增加验证性实验的投入精力，对比分析实验数据，并画出实验对比表格和数据分析折线图。

（三）重视工程实践方面：交通调查的过程中，学生获取数据的准确率较低，以道路十字交叉路口的机动车调查为例，一个交通路口需要四名调查员，每个调查员兼顾一个进口道，而道路交叉口具备交通流的转向功能（直行，左转和右转），机动车流量调查的复杂性决定了数据的准确性不高。解决方案：采用交通调查新技术对机动车流量进行精确调查，利用造价成本低且技术先进的远程交通微波传感器（RTMS）对交通流数据进行实时检测，分析数据，并完成道路信号交叉口的信号配时方案。

（四）强化教学创新方面：学生参与项目实践的积极度不高，习惯于“满堂灌”的学习方式，倾向于教师“讲授式”教学，对主流的交通仿真系统不熟悉，难以掌握交通仿真平台下的综合型实验的本质所在，对VISSIM交通仿真的三维制作理念模糊不清。解决方案：在项目实践的过程中，利用计算机控制平台，要求学生向大家演示道路交叉口冲突点的设置方法、展示出车辆在路段上的行程时间和基本延误，将结果计入最终的课程考核;在教学过程中加入创新课题的讨论与研究，将教研室的创新成果融入到实践教学之中，并大力开发交通仿真平台的创新课题，最终完成创新题库的更新。

六、结语

《交通仿真实验》课程实践教学体系的搭建是循序渐进的，通过层次化实践教学体系的展开，满足了具备差异化特性学生的内在要求。方案实施之后，学生在专业基础知识、操作实验、项目工程实践以及创新意识方面得到了有力的提升，对验证型、演示型、研究型、设计型以及综合型实验的操作兴趣高涨，促进了学生实践的自主性和积极性，响应了应用型本科院校的培养目标。下一步计划将本课程实施的成功点应用到其他主干课程（交通规划、交通设计和交通管理与控制）之中，并进一步明确发展和研究的最新方向。

参考文献：

[1]程建芳.借鉴国外经验强化应用型本科教育实践教学[J].中国高教研究，2007（8）：54-55.

[2]裴立妍.基于SPOC的混合教学模式研究[D].西安：西北大学硕士论文，2013.

[3]黄荣怀，周跃良，王迎.混合式学习理论与实践[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]杨叔子.创新源于实践[J].实验室研究与探索，2004，23（8）：1-4.

[5]潘懋元，车如山.做强地方本科院校-地方本科院校的定位与特征研究[J].中国高教研究，2009（12）：15-18.

[6]刘俊生.加强实践环节培养创新人才[J].实验室研究探索，2006（10）：1183-1185.

基金项目：宿州学院校级新工科试点专业建设项目（资源勘查工程，szxy2018xgk04）;安徽省校企合作实践教育基地，宿州学院安徽煤田地质局第三勘探队实践教育基地（2019sjjd59）。

作者简介：巩舜妹（1991—），女，汉族，安徽宿州人，硕士，宿州学院资源与土木工程学院，助教，主要从事交通规划与设计研究。