“交通工程学”课程教学改革探究

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　　[摘 要] “交通工程学”课程是交通运输专业的一门重要学科基础课程。通过分析了课程的建设背景，从交通运输（卓越班）专业培养目标的角度阐述该课程开设的必要性。从树立学生系统工程思想，培养学生工程实践能力、创新能力的角度出发，阐述了课程建设的内容，和以学生为中心的问题驱动和项目驱动相结合的教学经验。
　　[关键词] 交通工程学;教学改革;工程教育
　　[作者简介] 李善梅（1982—），女，天津人，工学博士，讲师，中国民航大学空中交通管理学院教师，主要从事空中交通流理论与教学研究。
　　[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）34-0192-03    [收稿日期] 2019-11-17
　　 一、引言
　　“交通工程学”课程是全国高等学校交通工程教学指导分委员会设定的交通运输专业的五门主干课之一[1]，同时也是我校交通运输（卓越试点班）专业的一门重要学科基础课程。其目的是引导学生了解交通工程学的研究范围及其发展趋势;理解“交通工程学”的基本理论;掌握“交通工程学”的基本方法，培养其具备系统工程的思想以及解决实际交通问题的工程实践与工程创新能力，为交通运输（卓越试点班）专业学生在后续学习和工作中解决实际问题奠定基础。
　　二、课程背景
　　随着民航事业的不断发展，航班量逐渐增多，加之“人—机—环”的不确定因素的影响，空中交通系统越发复杂。空管部门把空中交通管制（ATC）上升到空中交通管理（ATM），公司签派部门的培训也开始注重从技能型向管理型倾斜。因此，交通运输专业以往采用重复性训练方式以提高学生对技能的熟练程度已不能满足“以市场为导向”的需求，相关单位也反映出部分学生上手快，后劲不足的特点[2]。究其原始是缺乏对空中交通系统内在本质的理解，缺少系统工程思维和创新思维的训练。
　　“交通工程学”最重要的方法论基础就是系统分析和系统工程，以系统工程原理来分析和解决交通领域中工程、教育、法规、环境、能源和经济等六方面的问题[3]。通过该课程的学习，可培养学生系统工程的思维和构建复杂交通系统的能力。另外，该课程是一门理论性和应用性较强的课程[4]，利于提高学生工程构思、设计、实现和运作（CDIO）的能力，同时培养学生具有“大交通”的理念[5]，成为能够运用宏观交通理念解决空中交通问题的复合型人才。
　　三、课程建设内容和心得
　　课程的开设，考虑了课程之间的衔接，在第5学期进行。通过学习前续课程，如概率与数理统计、线性代数、空中交通系统优化与管理、仿真技术基础等基本数学知识和仿真工具的基礎上，将有助于学生对交通流理论、通行能力计算等基本理论的学习。同时，对后续课程，如空中交通流量管理及协同运行、初高级项目、毕业设计等课程的学习打下基础。
　　课程的内容，考虑到空管方向的特点，讲授以下内容：绪论、交通特性、交通调查、道路交通流理论、道路通行能力、道路交通规划、城市道路交通管理、道路交通与环境保护，共设置36个课时。
　　（一）课程存在不足
　　目前，该课程在教学内容方面存在一定不足，难以满足专业培养目标中“大工程观”的养成，以及工程实践能力、创新能力的培养要求，主要体现在如下几点。
　　1.由于“交通工程学”是新开设的课程，而且主要是关于道路交通方面的内容。虽然该课程被定位为交通运输（卓越班）专业的学科基础课，但部分学生对该课程的重要性认识不足，降低了学习兴趣，最终影响了学习效果。
　　2.“交通工程学”是一门交叉性的课程[6]，包含知识点较多，有些知识点学生不清楚学完之后能有什么用，因此，部分学生易产生厌学情绪，学习的积极性不高，难以实现专业培养目标中要求的工程创新能力的培养。
　　3.“交通工程学”涉及内容既有交通工程领域的基本理论知识，又有实际工程应用中的实际问题的解决思路，对于刚开始接触专业基础课的学生来说，缺乏实际的认知，学习过程中，往往表现出重视基本理论知识的学习而忽视该课程的应用性部分的内容，从而影响其对基本概念、思想、理论和方法的理解，分析和解决复杂工程问题的能力不足。
　　综合来看，上述不足严重影响了学生系统工程思想的树立以及工程实践与创新能力的培养，亟须对“交通工程学”课程的教学进行改革。
　　（二）课程教学改革
　　通过对课程教学内容进行审思，对本课程的教学内容和方法进行探索性改革，并取得了一定的效果。
　　1.针对上述第一个不足，为了增强学生对该课程重要性的认识，在第一次课上，通过向同学们们回答“这门课是干什么的？为什么要学这门课？学完这门课能干什么？怎样才能学好这门课？”等4个问题，来阐述“交通工程学”的定义、研究范围及其特点、课程开设的必要性，提高学生对本课程的认识高度、如何将课程理论方法与空管问题相结合等内容。
　　俗话说良好的开端是事情成功的一半。通过回答上述四个问题，在一定程度上激发了学生学习的积极性，为后续章节的学习打下良好基础。
　　2.采用问题驱动的教学方法[7]。基于问题驱动的教育教学模式能启发学生思考，有助于培养学生的创新精神和意识。“交通工程学”具有宏观、抽象、知识点多、涉及面广、贴近生活等特点，适合采用问题驱动教学法激发学生学习兴趣、促使学生理论联系实际。这里主要包含两类问题：知识点学习前的引入问题和知识点学习后的空管应用问题。
　　通过提问题的方式，让学生真正“懂得”“交通工程学”的研究内容，培养系统工程思想。同时提高其工程创新能力，利于形成新知识，培养其科学素养。
　　3.为了提高学生对应用性部分的认识，在教学中增加了实践环节。如在交通调查一章可布置一项交通量调查项目，并基于matlab对交通数据进行绘图分析。通过理论联系实际，加深学生对概念的直观理解，加强了学生对交通实质的理解，训练了其工程构思、设计、实现和运作（CDIO）的能力，有助于培养其工程实践与创新能力[8]。 　　通过上述改进措施，增强了学生对该课程重要性的认识，提高了学生学习的热情和积极性，使其主动参与到教学过程中来，体现以学生为主的教学模式。
　　四、课程建设思路
　　作为理论性和工程性较强的“交通工程学”课程建设，应以达到工程教育专业认证标准为主要目标，展开教学内容、教学方法等方面的改革。
　　（一）教学大纲改进
　　由于目前的实践主要由学生在课外时间自觉完成，尽管大部分学生完成较好，但也有部分学生没有认真完成。因此，需要增加课内实践教学，并增加实践项目。将课程真正置于整个培养体系中，给学生提供基本工程问题的构建、设计、实现的体验机会，促进学生工程能力、创新能力、沟通交流能力等的提高[9]。在项目开发过程中，学生主动学习，教师辅以指导，并通过项目的开发、交流过程增强学生基本工程问题的实践体验。
　　（二）问题与项目设计
　　为落实教学大纲规定，使学生能够掌握比较深入的基本原理，理解工程实践的思想和方法，将基本理论与工程实践问题有机地结合，将问题驱动与项目驱动相结合的教学方法引入课程教学活动中。基于问题驱动的教育教学模式有助于培养学生的创新精神和意识，有利于实现成果导向教育目标，达到工程教育认证标准，是一种启发式教学模式[10]。项目驱动是指学生在教师的指导下，通过完成项目进行主动的自主探索学习，并在完成既定项目的同时引导学生进行工程实践活动，是一种探究式教学模式[11]。
　　针对各章内容，对教学前的引入问题和教学后的空管应用问题进行设计，如表1所示。
　　同时对实践项目进行了分层设计，如表2所示。
　　五、结论
　　本文从“以学生为中心”的新视角切入，对空中交通管理方向“交通工程学”教学进行深入改革。本文阐述了“交通工程学”开设的必要性。在对课程现状分析的基础上，对课程的教学内容和方式进行了比较深入的思考，提出了存在的不足。根据存在的不足，提出基于问题驱动与项目驱动相结合的教学方法，并对问题和项目进行设计。通过改革，树立学生系统工程思想，培养学生工程实践能力、创新能力。
　　参考文献
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　　[2]吴维.交通运输技术型人才向技能管理人才改革分析[J].新课程学习：下，2011（9）：128-129.
　　[3]王炜，过秀成.交通工程学[M].南京：东南大学出版社，2011：31-46.
　　[4]胡永举.“四位一体”教学模式在“交通工程学”中的应用[J].中国电力教育，2011（29）：87-88.
　　[5]张国伍.交通运输领域的学科建设和人才培养[J].交通运输系统工程与信息，2006，6（6）：6-13.
　　[6]陶明霞，马仁安.“交通工程学”课程建设、改革与完善的探讨[J].科教文汇，2017（13）：51-52.
　　[7]付冬梅.问题驱动的教学方法研究与实现[J].大学教育，2014（4）：1-3.
　　[8]雷環，汤威颐，Crawley E F.培养创新型、多层次、专业化的工程科技人才——CDIO工程教育改革的人才理念和培养模式[J].高等工程教育研究，2009（5）：35-41.
　　[9]何德忠，方祯云，张素荷.研究生创新能力培养的探索与实践[J].中国高教研究，2004（1）：28-30.
　　[10]王贵成，夏玉颜，蔡锦超.成果导向教育模式及其借鉴[J].当代教育论坛，2009（23）：17-19.
　　[11]刘宏伟，张宏莉，王亚东，等.项目驱动的计算机专业实践教学体系初探[J].计算机教育，2015（9）：2-4.
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