“互联网+教育”下案例贯穿式《交通系统仿真与评价》教学改革与实践

李岩　李昱燃　汪帆

摘 要：“互联网+教育”背景下，交通工程专业人才培养对《交通系统仿真与评价》课程教学方法产生了新要求。针对传统交通仿真教学过于理论化和片段化的缺陷，提出采用线上线下混合教学模式、案例贯穿式教学方法和实践考察为主的考核方式。课程改革措施的实践效果表明，学生采用交通仿真工具解决综合复杂的实际交通问题的能力大大提升，学生的创新能力也有所增强。

关键词：互联网+教育；交通系统仿真与评价；案例贯穿式；教学改革

中图分类号：F506; G642    文献标志码：A    DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.13.049

Abstract： Under the background of "internet+education"， the training of traffic engineering professionals has created new requirements for the teaching method of "Traffic System Simulation and Evaluation" course. Aiming at the defects of the traditional traffic simulation teaching which is too theoretical and fragmented the adoption of online and offline mixed teaching mode， case through teaching method and practical investigation-based assessment method are proposed. The practical effects of the course reform measures show that the students' ability to solve comprehensive and complex real traffic problems by using traffic simulation tools has been greatly improved， and the students' innovation ability has been enhanced.

Key words： internet+education; transportation system simulation and evaluation; case throughout; teaching reform

高速发展的信息技术对教学的影响日益凸显，互联网教学受到高校教师的密切关注。为了构建“后疫情时代”下的高质量教育教学体系，《“十四五”国家信息化规划》提出要开展“互联网+教育”云网一体化建设，推动优质教育资源开放共享[1]。交通系统仿真通过在计算机平台上对交通环境进行三维仿真来生动直观地反映实际交通问题，是交通相关专业学生的必修课。对交通环境在计算机平台上进行三维仿真能够生动直观地反应实际交通系统存在的问题，是全面评价交通方案整体效果的有效方法。交通系统仿真是评价交通规划、设计及管控方案的重要手段，可为决策者提供可靠依据。理解与掌握交通仿真相关理论并选择合理的交通仿真软件是对交通运输系统进行三维交通仿真的基础。针对实际交通问题设计仿真评价方案，并得出合理结论是交通工程专业学生需掌握的技能，同时也可验证交通规划、交通设计、交通管理与控制等相关理论，使学生更好地理解相关知识点。

当前高校的《交通系统仿真与评价》课程教学中存在软件操作与理论知识脱离、教学内容抽象等问题，学生对交通系统仿真知识结构的吸收呈现碎片化趋势，不利于学生在实际中正确应用交通系统仿真知识和软件[2]。

在“互联网+教育”背景下，灵活运用互联网技术对《交通系统仿真与评价》课程授课模式进行改革，能够提升学生的学习效率[3]。拟通过线上和线下混合式教学方案的优化设计，在每个交通仿真软件讲解中均设计采用案例贯穿教学模式，并与相应的交通流理论、交通网络分析理论和对应参数设置相结合，避免传统教学中理论知识与实践脱离的情况。本次《交通系统仿真与评价》课程教学改革有利于学生理解交通系统仿真的相关知识，更好地实现理论与实践相结合，可以为开设同类课程提供参考及支持。

1 交通系统仿真课程教学存在的问题

《交通系统仿真与评价》课程是一门以交通工程基本理论和专业知识为基础，以计算机为工具，利用系统仿真模型模拟道路交通系统的运行状态，以便更好地把握和控制道路交通系统的应用型课程[4]。课程教学的主要目标是使学生学会应用交通工程基本原理及相應的仿真软件，从综合的角度分析和解决复杂交通工程问题，并能对所提出的方案进行比选和评价，为今后解决实际交通工程问题打下必要的基础。与传统交通工程理论课不同，《交通系统仿真与评价》课程有理论性较弱、实践操作性和创新性较强的特点。因此，传统的以讲授理论知识框架为主的板书或幻灯片教学模式不适用于交通系统仿真课程。目前，交通系统仿真课程教学模式和方法存在以下问题。

1.1 授课方式不适用于交通仿真课程

《交通系统仿真与评价》课程主要讲授了仿真建模原理及TransCAD，VISUM，VISSIM和Synchro等交通仿真软件的应用等多方面的知识。传统的交通仿真课程教学有两种模式：一种是采用幻灯片和板书的模式，花费大量时间讲授交通工程理论知识和交通仿真原理，而在实践课时只进行简单的软件操作演示[5]；另一种是简单介绍仿真技术涉及的理论知识，在进行交通仿真软件操作教学时让学生按照软件教程进行模仿。前一种教学方式导致学生对交通仿真软件操作一知半解，不能将理论知识用于实际的仿真过程中。第二种教学方式会导致学生在进行软件操作时“死记硬背”操作步骤，知其然而不知其所以然。传统教学方式使得学生在理论、技术操作和实际应用相互脱节，很难达到教学目标，学生的实践和创新能力也未能得到提升。

1.2 课程知识结构碎片化

传统的交通系统仿真课程教学中对每类交通仿真软件分章节讲解，每一章节间的知识结构呈现碎片化。学生在学习过程中无法将每个模块连接起来，只能掌握单一软件的原理和操作方法。实际交通问题往往需要多个仿真软件相互联系、共同作业，学生在课上掌握的知识不足以应对实际中综合复杂的交通问题。传统仿真课中缺乏对各类交通仿真软件进行综合运用的教学内容，导致学生只能对一些简单交通案例进行仿真，学生的综合实践能力得不到锻炼。

1.3 课程学习效果难以考核

传统交通系统仿真课程的考核方式多采用期末试卷成绩+平时成绩，其中期末试卷成绩占总评分的60%～70%。试卷考核知识点一般为名词解释、简答和论述题，考核的主要内容为专业理论知识。这种考核方式难以考核学生的交通仿真软件操作水平和解决实际交通问题的能力，只能检验学生对理论知识的掌握程度。在这种考核方式下，学生会侧重于学习理论知识而忽视软件实操部分的学习，导致课程目标难以实现。考核结果不能客观展示学生对实际交通系统仿真原理和技能的掌握程度。

2 交通系統仿真课程教学改革措施

《交通系统仿真与评价》课程教学改革从教学模式、课程内容和考核方式三方面开展，全方位、多层次地改进传统教学方式的缺陷。改革措施遵循以学生为本的成果导向（Outcome Based Education，OBE）教育理念，以学生最终学习成果为起点进行课程设计与教学。在“互联网+教育”背景下，将信息技术融入教学中，提高学生的上课效率和趣味性。设计基于实际交通问题的教学案例，采用案例贯穿式教学方法，提升学生对仿真软件的综合运用能力，具体教学案例及课程实验设置如图1所示。改进课程考核方式，确保其既能检验学生对理论知识的把握，又能体现学生的实践操作和创新水平[6]。具体改革措施有以下四点。

2.1 线上线下混合式教学

为确保学生能够充分掌握交通仿真的建模原理和软件运用技术，整理交通系统仿真相关基础理论知识和仿真软件基本操作方法，录制视频课程上传至在线学习平台。合理安排教学内容，给学生发布课前线上自主学习任务和作业。学生通过互联网在线学习平台及时接收学习任务，保证课前掌握基础专业知识。线下课程加大理论知识的广度和深度，深度挖掘交通仿真模型的构建原理并对交通仿真软件做全面介绍。同时，线下课程解答学生在课前学习时产生的疑问，加强老师与学生之间的交流。线上线下混合式教学能够节省大量线下理论知识教学时间，线下课程中老师可以和学生面对面探讨交通系统仿真的综合应用方法，有利于提升学生的课堂参与感，使其在求知欲的基础上提升对交通仿真的认知和理解。

2.2 案例贯穿式教学

为实现学生能够运用仿真软件对实际问题进行建模仿真的教学目标，设计若干典型的教学案例或实验，以应用交通仿真软件验证或再现课本中的理论知识，将理论和实践更有效地结合在一起。在每个交通仿真软件讲解中均设计采用案例教学模式，并与相应的交通流理论、交通网络分析理论和对应参数设置相结合，实现从路网搭建、参数输入、仿真结果输出反馈、仿真结果评价的完整流程化教学。利用实际案例将交通仿真具象化，便于学生理解相关仿真原理和操作方法，使学生在遇到具体交通问题时能选择正确的交通仿真软件并正确操作。

2.3 综合性课程实验及课程设计

从提升学生综合运用不同仿真软件的能力出发，以实际交通调查数据为基础，建设大型综合的课程实验和课程设计。针对TransCAD、VISSIM和Synchro仿真软件设计了应用软件证明交通工程理论知识的课程实验，应用课程实验验证之前专业课学习的课程知识点，加深学生对交通理论知识的理解并提升其实践操作能力。基于实际路网和交叉口，设置需要运用多个交通仿真软件的综合性课程设计。综合性课程设计能够将碎片知识系统化，帮助学生系统掌握交通系统仿真，使学生能够结合实际情况选择合理的交通仿真软件和设计恰当的实验方案。

2.4 有效检验实践能力的考核方式

为实现考核结果能够真正体现学生对交通仿真原理和方法的掌握情况，降低试卷考试分数占比，丰富考核方式。考试总成绩不再是传统的期末成绩+平时成绩，而是将课堂讨论、课后作业、课程实验及线上学习均纳入考核标准，避免学生陷入考前突击的误区，具体考核方式如表1所示。将考核分散到整个学习过程中，及时掌握学生的学习情况，重点考核学生的实践动手能力及创新能力。

3 课程改革措施实践效果

《交通系统仿真与评价》课程从教学模式到考核内容的改革实践效果表明，通过采用“互联网+教育”背景下案例贯穿式教学方法，能够加强学生理论与实际相结合的能力，对交通系统仿真产生系统性认识。课程考核结束后给参加课程的180名学生发放了调查问卷以评价《交通系统仿真与评价》课程改革的实践效果，改革效果表现为以下三个方面。

3.1 教学效果大大提升

教学方式由以线下理论教学为主转变为线上线下混合式教学，老师与学生之间的互动增强，对学生的学习情况有更准确的把握。通过对交通仿真软件实操部分的详细讲解，提高了学生对仿真软件的原理和流程的把握程度，同时加深了对仿真理论知识的理解。88.6%的学生认为自己基本掌握了交通仿真建模原理并能够熟练运用交通仿真软件，比上一学年上涨了43.1%。

3.2 巩固了学生专业知识

学生在掌握各类交通仿真软件的使用方法后，通过课程实验验证了间隙接受理论、信号配时优化等交通工程学理论，并在课程设计过程中进一步巩固了交通工程专业知识。73.8%的学生认为通过《交通系统仿真与评价课程》的学习加深了对交通流理论、交通规划四阶段法等专业知识的认识，与其他专业课程相辅相成。

3.3 学以致用，提升综合能力

通过《交通系统仿真与评价》课程的学习，尤其是进行大型综合课程设计后，学生对实际交通问题的分析能力增强。三次综合性课程设计报告的平均达成度达到83.1%，表明学生能够综合利用各类工具有效解决复杂交通工程问题。课程改革措施有效提升了学生的实践动手能力和创新能力，为今后成为交通工程专业技术人才打下坚实基础。

4 结束语

在“互联网+教育”背景下，传统教学方法无法适应当前的交通系统仿真教学要求。《交通系统仿真与评价》课程充分发挥互联网的交流便捷和资源共享优势，有效利用学生课下课上时间进行混合式教学，增强了师生沟通并有效提升学生学习兴趣。案例贯穿式课堂设计充分结合理论与实践，有效提高了学生解决实际交通问题的能力。希望本次教学改革能对将来交通仿真相关课程的完善和改革起到积极作用。

参考文献：

[1] 中央网络安全和信息化委员会. “十四五”国家信息化规划[EB/OL]. （2021-12-28）[2022-10-11]. http：//www.gov.cn/xinwen/2021-12/28/5664873/files/1760823a103e4d75ac681564fe481af4.pdf.

[2] 马健，张丽岩. 校企合作模式下交通仿真教学探索[J]. 高教学刊，2019（5）：68-70.

[3] 任柏寒，丁雪梅. 5G网络时代下高校《交通仿真》课程中“翻转课堂”混合式教学方法的应用研究[J]. 电子元器件与信息技术，2021，5（6）：124-125.

[4] 陈鹏，于滨. 新工科背景下交通仿真课程教学探索与实践[J]. 教育教学论坛，2022（30）：104-107.

[5] 高超，张萌萌，代洪娜，等. 案例式交通仿真教学改革与实践[J]. 现代职业教育，2019（16）：232-233.

[6] 张凯丽，李岩，汪帆. 高级交通信号控制双语研究生课程建设[J]. 课程教育研究，2016（31）：36.