秦雅琴 郭鳳香 熊堅(jiān) 賈現(xiàn)廣 萬(wàn)華森

摘要：以“交通系統(tǒng)仿真技術(shù)及應(yīng)用”為例對(duì)研究生課程實(shí)施研究型教學(xué)方法進(jìn)行了探討，在分析教學(xué)現(xiàn)狀與存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，針對(duì)性地提出并實(shí)施了從教學(xué)內(nèi)容、理論與實(shí)踐互動(dòng)以及專(zhuān)題研究等方面的教學(xué)改革措施，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：研究生教學(xué)；交通系統(tǒng)仿真技術(shù)及應(yīng)用；教學(xué)改革與實(shí)踐；專(zhuān)題研究

中圖分類(lèi)號(hào)：G643 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）01-0163-03

一、引言

研究生教育是我國(guó)教育結(jié)構(gòu)中最高層次的教育，肩負(fù)著培養(yǎng)高素質(zhì)、高層次創(chuàng)造性人才的重任[1]。保證研究生的質(zhì)量要從基礎(chǔ)著手，而研究生的課程與教學(xué)正是整個(gè)研究生教育的基礎(chǔ)所在。為了促進(jìn)我校研究生教育的改革和發(fā)展，進(jìn)一步優(yōu)化研究生培養(yǎng)方案、課程體系和課程內(nèi)容，加強(qiáng)研究生優(yōu)質(zhì)教育資源共享體系的建設(shè)，促進(jìn)研究生培養(yǎng)質(zhì)量的提高，我校實(shí)施了研究生百門(mén)核心課程建設(shè)計(jì)劃，其建設(shè)重點(diǎn)是更新研究生課程教學(xué)內(nèi)容，引入研究生教學(xué)教育新理念，改進(jìn)教學(xué)方法及手段，規(guī)范課程上課秩序，提高課程教學(xué)質(zhì)量，為研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)構(gòu)造科學(xué)合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)。本文以“交通系統(tǒng)仿真技術(shù)及應(yīng)用”研究生課程為例對(duì)實(shí)施研究型教學(xué)方法進(jìn)行探討。

二、課程教學(xué)現(xiàn)狀與存在問(wèn)題分析

在研究生教學(xué)活動(dòng)中，課程教學(xué)是培養(yǎng)研究生在本門(mén)學(xué)科內(nèi)掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專(zhuān)門(mén)知識(shí)的主要手段，但教學(xué)方法的單一性現(xiàn)象仍然十分嚴(yán)重。諸如：“填鴨式教學(xué)”使得很多研究生養(yǎng)成了“上課記筆記，下課看筆記，考試背筆記”的不良習(xí)慣；尤其是擴(kuò)招后人數(shù)較多的專(zhuān)業(yè)課堂上，教師往往只能滿堂講授，沒(méi)有機(jī)會(huì)也不可能實(shí)施啟發(fā)式教學(xué)或與學(xué)生進(jìn)行交流，這在很大程度上不利于研究生形成批判性思維、創(chuàng)新思維，也不利于訓(xùn)練其將來(lái)在實(shí)際工作中解決問(wèn)題的能力。另外，研究生鮮有機(jī)會(huì)參與學(xué)科前沿知識(shí)相應(yīng)的模擬實(shí)戰(zhàn)學(xué)習(xí)，而局限于“紙上談兵”。研究生作為將來(lái)高科技領(lǐng)域的主導(dǎo)群體，洞察力、想象力和應(yīng)變力十分重要，因此，如何實(shí)現(xiàn)研究生定向思維的突破和能力的提高，是現(xiàn)有研究生課程教學(xué)改革的關(guān)鍵[2]。

1.研究型教學(xué)教材缺乏?！把芯啃汀睂W(xué)習(xí)教材的缺乏，使得研究生學(xué)習(xí)停留在學(xué)習(xí)前人積累的知識(shí)，不能創(chuàng)造性學(xué)習(xí)、創(chuàng)新新知識(shí)。[3]“仿真科學(xué)與技術(shù)”已成為人類(lèi)認(rèn)識(shí)與改造客觀世界的重要方法，在關(guān)系國(guó)家實(shí)力和安全的關(guān)鍵領(lǐng)域，如航空航天、信息、生物、材料、能源、先進(jìn)制造、農(nóng)業(yè)、教育、軍事、交通、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，發(fā)揮著不可或缺的作用[4]。仿真科學(xué)主要應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)困難，或研究成本較高的相關(guān)領(lǐng)域。交通運(yùn)輸領(lǐng)域是繼航空航天之后，最早步入仿真科學(xué)的領(lǐng)域。這是因?yàn)樵诮煌ㄟ\(yùn)輸領(lǐng)域，道路、車(chē)輛、道路使用者、環(huán)境構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。其中，路網(wǎng)設(shè)計(jì)、交通流分布、道路使用者行為特征、交通安全等問(wèn)題是交通運(yùn)輸領(lǐng)域重要的研究和設(shè)計(jì)內(nèi)容。在教學(xué)與研究的過(guò)程中出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)困難、研究成本高等問(wèn)題隨之而來(lái)，而仿真科學(xué)的導(dǎo)入成為國(guó)際上解決此類(lèi)問(wèn)題的一種重要而有效的方法。課程的設(shè)置首先需要選擇合適的教材，而國(guó)內(nèi)教材市場(chǎng)上大多為“系統(tǒng)仿真”類(lèi)通用教材，盡管在系統(tǒng)仿真方法方面具有相對(duì)完整的內(nèi)容體系，但并未突出研究生教學(xué)的專(zhuān)業(yè)特色?，F(xiàn)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)交通運(yùn)輸系統(tǒng)的仿真類(lèi)教材如表1所示。

目前，國(guó)內(nèi)“交通系統(tǒng)仿真”類(lèi)教材在教學(xué)內(nèi)容上都對(duì)系統(tǒng)建模仿真基礎(chǔ)進(jìn)行了論述，但在專(zhuān)業(yè)特色上有所取舍。即主要是道路交通領(lǐng)域內(nèi)的建模與仿真應(yīng)用，其應(yīng)用實(shí)例也是結(jié)合科研實(shí)踐來(lái)論述，不足在于總體內(nèi)容涵蓋面較窄，未結(jié)合交通運(yùn)輸領(lǐng)域所包含的車(chē)輛、交通、運(yùn)輸和物流這四大系統(tǒng)進(jìn)行闡述。個(gè)別教材難度較大，未做到教材內(nèi)容的難易結(jié)合，不滿足教材對(duì)研究生彈性教學(xué)的要求。此外，由于該類(lèi)教材出版年份距今將近10年，在軟件應(yīng)用上也已不滿足現(xiàn)有交通仿真技術(shù)的發(fā)展。研究型教學(xué)的教材應(yīng)該來(lái)源廣泛，包括研究報(bào)告、學(xué)術(shù)期刊、會(huì)議論文、國(guó)際國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)論壇的最新思想成果。其內(nèi)容應(yīng)當(dāng)融科學(xué)性、思想性、創(chuàng)新性和藝術(shù)性于一體，并不斷更新，以使學(xué)生能夠從中獲得知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。另外，研究型教材應(yīng)當(dāng)包括基礎(chǔ)理論與方法、案例教學(xué)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)等多方面的內(nèi)容，增強(qiáng)教材內(nèi)容的層次感和趣味性，適當(dāng)增加教材中知識(shí)點(diǎn)的探索性[5]。

2.教學(xué)內(nèi)容與仿真技術(shù)的銜接脫節(jié)。研究型教學(xué)內(nèi)容應(yīng)圍繞與教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)有關(guān)的信息、結(jié)合亟待解決的實(shí)際工程實(shí)踐問(wèn)題來(lái)設(shè)置教學(xué)內(nèi)容。研究型教學(xué)內(nèi)容設(shè)置是研究型教學(xué)的核心組成部分，它貫穿于教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)組織以及教學(xué)考核的教學(xué)全過(guò)程。原有“交通系統(tǒng)仿真技術(shù)及應(yīng)用”課程主要內(nèi)容包括三個(gè)部分：（1）基礎(chǔ)篇：主要介紹系統(tǒng)建模及仿真的基本方法。重點(diǎn)介紹系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)建模、機(jī)理建模、綜合建模的三種方法和仿真方法。最后簡(jiǎn)要介紹虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展及在仿真領(lǐng)域的應(yīng)用。（2）建模應(yīng)用：介紹了車(chē)輛、道路交通、物流等研究領(lǐng)域各類(lèi)典型形態(tài)的建模問(wèn)題，重點(diǎn)在建模的思路及特點(diǎn)。（3）仿真應(yīng)用：介紹在交通運(yùn)輸領(lǐng)域常見(jiàn)的仿真工具或仿真軟件。重點(diǎn)以駕駛模擬器為例。課程的重點(diǎn)內(nèi)容主要體現(xiàn)基礎(chǔ)及建模應(yīng)用部分，在仿真應(yīng)用部分則弱化，沒(méi)有及時(shí)引入仿真學(xué)科前沿的相關(guān)內(nèi)容以及交通仿真技術(shù)的最新應(yīng)用在規(guī)定的學(xué)時(shí)數(shù)，導(dǎo)致了課程內(nèi)容與仿真技術(shù)應(yīng)用的銜接脫節(jié)。

3.重理論輕實(shí)踐，研究生仿真軟件工具應(yīng)用能力不足。工科專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，且高于實(shí)踐。因此，許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)很容易理解，但是由于經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知水平有限，學(xué)生對(duì)這些知識(shí)的理解經(jīng)常比較片面。由于研究生階段更為重視能力的培養(yǎng)，所以研究生課程相對(duì)于本科生課程來(lái)說(shuō)也應(yīng)該更為重視知識(shí)的整合與融會(huì)貫通。結(jié)合我校交通運(yùn)輸工程一級(jí)學(xué)科研究生的培養(yǎng)目標(biāo)，以及學(xué)院學(xué)科方向的特點(diǎn)，各二級(jí)學(xué)科研究生必須掌握相關(guān)先進(jìn)仿真軟件工具的應(yīng)用，以滿足研究生從事相關(guān)專(zhuān)業(yè)，如交通安全、交通規(guī)劃、汽車(chē)以及物流等專(zhuān)業(yè)的技術(shù)與研究能力。原有“交通系統(tǒng)仿真技術(shù)及應(yīng)用”課程由于教學(xué)內(nèi)容設(shè)置著重于仿真基礎(chǔ)及交通系統(tǒng)建模，導(dǎo)致在應(yīng)用環(huán)節(jié)的銜接脫節(jié)，使得研究生對(duì)于交通運(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)的先進(jìn)仿真軟件的應(yīng)用方面存在不足。

三、研究型教學(xué)改革實(shí)踐

《教育部關(guān)于實(shí)施研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃加強(qiáng)研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)進(jìn)一步提高培養(yǎng)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》中明確提出：“要營(yíng)造創(chuàng)新氛圍，強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，努力使我國(guó)研究生培養(yǎng)質(zhì)量和研究生教育的整體水平接近或達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家水平。”通過(guò)借鑒歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家研究生教育教學(xué)的一些成功有效的做法，結(jié)合我校研究生課程教學(xué)的實(shí)際，研究型教學(xué)改革以因材施教、分層教學(xué)、重在創(chuàng)新為指導(dǎo)思想，著重體現(xiàn)對(duì)研究生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。我們主要針對(duì)“交通系統(tǒng)仿真技術(shù)及應(yīng)用”課程教學(xué)改革進(jìn)行了探索實(shí)踐。

1.改革教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)學(xué)科方向的發(fā)展。依據(jù)“交通系統(tǒng)仿真技術(shù)及應(yīng)用”課程的授課對(duì)象為交通運(yùn)輸工程一級(jí)學(xué)科及車(chē)輛工程二級(jí)學(xué)科下，包括：交通基礎(chǔ)設(shè)施的布局與修建、載運(yùn)工具的運(yùn)用、交通信息過(guò)程及控制、運(yùn)輸規(guī)劃及管理以及交通運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)代化及安全技術(shù)等方向研究生，通過(guò)教學(xué)大綱的修訂對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)劃與改革。以專(zhuān)論的形式提煉和構(gòu)建“交通系統(tǒng)仿真技術(shù)及應(yīng)用”課程的教學(xué)體系，提煉出包括系統(tǒng)仿真基礎(chǔ)及6個(gè)專(zhuān)論部分的教學(xué)內(nèi)容的，即：交通微觀仿真專(zhuān)論、駕駛模擬系統(tǒng)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專(zhuān)論、汽車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真專(zhuān)論、Matlab系統(tǒng)仿真專(zhuān)論、物流仿真專(zhuān)論、交通規(guī)劃仿真專(zhuān)論等。其次結(jié)合教學(xué)組教師的科研實(shí)踐項(xiàng)目，以培養(yǎng)研究生的科研能力及素質(zhì)為目標(biāo)，構(gòu)建了研究生自主專(zhuān)題研究方案，即方案的制訂，包括選題、過(guò)程、步驟、考核方法等的制訂?！敖煌ㄏ到y(tǒng)仿真技術(shù)及應(yīng)用”教學(xué)內(nèi)容的改革為激發(fā)研究生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力，進(jìn)一步系統(tǒng)、深刻地掌握交通系統(tǒng)仿真的基本原理和研究方法，把握交通系統(tǒng)仿真的理論體系和知識(shí)結(jié)構(gòu)，并在實(shí)際的科研工作中加以很好的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了本課程“教學(xué)與科研結(jié)合”“教學(xué)與工程應(yīng)用相結(jié)合”的目標(biāo)，適應(yīng)了學(xué)科方向的發(fā)展。

2.理論與實(shí)踐互動(dòng)，培養(yǎng)研究生的科研與實(shí)踐動(dòng)手能力。如果能夠在專(zhuān)業(yè)課教學(xué)過(guò)程中，將知識(shí)傳授和培養(yǎng)研究生的科研能力結(jié)合起來(lái)，就可以使研究生早日具備良好的科研能力，為他們順利完成學(xué)位論文工作打下基礎(chǔ)[6]。為培養(yǎng)研究生的科研與實(shí)踐動(dòng)手能力，針對(duì)“交通系統(tǒng)仿真技術(shù)及應(yīng)用”課程內(nèi)容中的六個(gè)專(zhuān)論部分，在課堂講授汽車(chē)動(dòng)態(tài)仿真、人車(chē)在環(huán)系統(tǒng)仿真、交通流微觀仿真、交通宏觀仿真、物流系統(tǒng)仿真、Matlab仿真的基礎(chǔ)上，突出對(duì)應(yīng)仿真軟件的應(yīng)用。在專(zhuān)論部分研究型教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，對(duì)應(yīng)于每一個(gè)專(zhuān)題（project）訓(xùn)練，設(shè)置情景、任務(wù)、途徑、資源、結(jié)論、展示等教學(xué)環(huán)節(jié)，形成各個(gè)專(zhuān)題進(jìn)行研究型教學(xué)方法的規(guī)范。教師依據(jù)自己的科研實(shí)踐，通過(guò)仿真實(shí)例的示范操作，讓研究生在模仿熟練的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自主操作，培養(yǎng)了研究生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

3.采用專(zhuān)題研究（Case Study）及研討會(huì)教學(xué)（Seminar）的教學(xué)改革促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用能力與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。Seminar即研討會(huì)教學(xué)方式中，“教”與“學(xué)”的界限似乎不再絕對(duì)，研究生們采用專(zhuān)題報(bào)告的研討會(huì)形式進(jìn)行交流，并由教師給予指點(diǎn)。而專(zhuān)題研究（Case Study）則是針對(duì)不同學(xué)科方向的仿真軟件進(jìn)行應(yīng)用實(shí)踐，養(yǎng)成其獨(dú)立思考、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的習(xí)慣，促進(jìn)研究生的進(jìn)一步學(xué)習(xí)和實(shí)踐。

何曉聰?shù)膶?shí)證研究表明任務(wù)驅(qū)動(dòng)是研究生創(chuàng)新動(dòng)機(jī)的重要結(jié)構(gòu)因子[7]，因此有必要落實(shí)課程的實(shí)踐任務(wù)，具體做法是從本課程適用不同專(zhuān)業(yè)及研究方向出發(fā)，制訂了課程的專(zhuān)題研究方案，各教學(xué)部分的主講老師根據(jù)自己的科研項(xiàng)目實(shí)踐，提出該部分相關(guān)專(zhuān)題研究方案的多個(gè)Project，學(xué)生依據(jù)某一具體的Project，構(gòu)想出完成該P(yáng)roject的技術(shù)方案，與該P(yáng)roject指導(dǎo)教師進(jìn)行討論后獨(dú)立開(kāi)展仿真實(shí)踐，寫(xiě)出專(zhuān)題研究（計(jì)算）報(bào)告，最后組織相應(yīng)的專(zhuān)題研究討論（Seminar）。專(zhuān)題研究環(huán)節(jié)采取指導(dǎo)教師單獨(dú)指導(dǎo)及專(zhuān)題討論的形式，包括3學(xué)時(shí)課內(nèi)學(xué)時(shí)及10學(xué)時(shí)以上的課外學(xué)時(shí)。教學(xué)過(guò)程如圖1所示。

“交通系統(tǒng)仿真技術(shù)及應(yīng)用”課程教學(xué)偏重技術(shù)及應(yīng)用，與科研及工程實(shí)踐緊密相關(guān)，通過(guò)從課程教學(xué)組教師的科學(xué)研究及工程實(shí)踐中精選出具有代表性的實(shí)例，利用“學(xué)生自主專(zhuān)題研究”這實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓不同研究方向的研究生有所側(cè)重地學(xué)習(xí)專(zhuān)門(mén)的仿真技術(shù)，不僅開(kāi)闊了學(xué)生的眼界，更促進(jìn)了研究生創(chuàng)新性和獨(dú)立性。本課程“教學(xué)與科研結(jié)合”“教學(xué)與工程應(yīng)用相結(jié)合”的目標(biāo)，而創(chuàng)新性和獨(dú)立性正是全世界研究生教育的培養(yǎng)目標(biāo)，這兩種教學(xué)方式也必將引發(fā)新一輪的研究生教學(xué)改革。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，研究型教學(xué)在“交通系統(tǒng)仿真技術(shù)及應(yīng)用”研究生課程中具體體現(xiàn)為以“基礎(chǔ)—方法—應(yīng)用—專(zhuān)題研究”為課程體系，不僅有現(xiàn)有市場(chǎng)仿真軟件工具的應(yīng)用專(zhuān)題，更有自主開(kāi)發(fā)的KMRTS駕駛模擬系統(tǒng)平臺(tái)的仿真應(yīng)用，同時(shí)與教學(xué)小組的科研實(shí)踐緊密結(jié)合，采取課內(nèi)學(xué)時(shí)與課外學(xué)時(shí)相互補(bǔ)充，進(jìn)行課堂講授、項(xiàng)目訓(xùn)練、專(zhuān)題研究等教學(xué)形式組織教學(xué)，在教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)研究方面有著自己的特色，具有一定的優(yōu)勢(shì)和影響。

在培養(yǎng)交通運(yùn)輸工程領(lǐng)域應(yīng)用型人才的框架下，只有很好地堅(jiān)持理論、仿真、實(shí)踐三位一體，才能搞好仿真類(lèi)課程的教學(xué)，才能培養(yǎng)出應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才。本文所討論的研究型教學(xué)方法，其教學(xué)實(shí)踐已初見(jiàn)成效，解決了以往在教學(xué)過(guò)程中暴露出來(lái)的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭銳.新時(shí)期我國(guó)研究生培養(yǎng)模式改革探究[J].高教探索，2013，（5）：113-117.

[2]呂思為.我國(guó)研究生課程與教學(xué)改革[J].理工高教研究，2004，23（5）：83-84.

[3]李維國(guó)，周生田，劉新海.研究生公共學(xué)位課程教學(xué)改革新探索[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2013，（3）：75-77.

[4]肖田元，范文慧，楊明，等.仿真科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的人才培養(yǎng)與社會(huì)需求[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2009，（17）：5281-5288.

[5]李得偉，張超，李海鷹.大學(xué)工科專(zhuān)業(yè)課程實(shí)施研究型教學(xué)的探討[J].高等教育研究（成都），2009，（3）：74-75.

[6]王永飛，馬三梅.在專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中培養(yǎng)研究生科研能力的嘗試[J].學(xué)位與研究生教育，2008，（3）：5-8.

[7]何曉聰，杜燕華.研究生創(chuàng)新動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)證研究木——以廣州高校為例[J].高教探索，2013，（4）：108-112.