《VISSIM交通仿真》課程實踐教學(xué)研究

鞏舜妹 馮松寶

摘要：為了滿足高等院校不同層次本科生的實踐需求，構(gòu)建“四位一體”交通仿真實踐教學(xué)體系。以務(wù)實專業(yè)基礎(chǔ)、設(shè)計實驗平臺、注重工程實踐和強化教學(xué)創(chuàng)新為出發(fā)點，通過搭建周末小課堂、寒假小課堂以及暑假小課堂平臺，提升學(xué)生在實踐過程中的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新品質(zhì)。實踐結(jié)果表明：構(gòu)建層次化實踐教學(xué)體系，降低了學(xué)生之間的差異程度，滿足了培養(yǎng)創(chuàng)新復(fù)合型人才的目的，提高了實踐教學(xué)的效率。可為同類型高等院校提供有價值的參考。

關(guān)鍵詞：交通仿真;實驗平臺;工程實踐;創(chuàng)新思維;教學(xué)體系

高等院校實踐教學(xué)體系的建設(shè)是保障人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵[1-3]，人才培養(yǎng)目標(biāo)與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在應(yīng)用型本科院校中扮演著重要的角色。重視基本原理的講解、構(gòu)建實踐教學(xué)體系、設(shè)計項目執(zhí)行方案，并有效地實行方案評價機制，推進(jìn)并強化應(yīng)用型高等院校的實踐教學(xué)體系尤為重要。高校教師在構(gòu)建實踐教學(xué)體系模塊取得了一定的成效。楊叔子[4]研究了實踐教學(xué)，在教學(xué)過程中加入實踐操作環(huán)節(jié)，并得出創(chuàng)新源于實踐的結(jié)論。潘懋元[5]以地方性本科院校為例，初步搭建實踐教學(xué)體系，但學(xué)生實踐過程流于形式，表現(xiàn)出表面化、松散化以及短期化的特性。劉俊生[6]研究應(yīng)用型人才在實踐過程中的培養(yǎng)方法，指出課堂實踐環(huán)節(jié)的加強有助于創(chuàng)新復(fù)合型人才的培養(yǎng)。

宿州學(xué)院是具備地方特色的應(yīng)用型高等院校，構(gòu)建層次化的實踐教學(xué)體系符合行業(yè)發(fā)展的內(nèi)在需求。《交通仿真實驗》是交通工程專業(yè)的核心課程之一，搭建實驗平臺，培養(yǎng)層次化的高等應(yīng)用型人才意義重大?；诖?，圍繞著“四位一體”實踐教學(xué)體系，從務(wù)實專業(yè)基礎(chǔ)、設(shè)計實驗平臺、注重工程實踐以及強化教學(xué)創(chuàng)新四個方面進(jìn)行了體系的搭建。

一、務(wù)實專業(yè)基礎(chǔ)

VISSIM交通仿真實驗圍繞著基礎(chǔ)知識、基本操作、設(shè)計方案及方案評價四個模塊進(jìn)行展開。基礎(chǔ)知識中蘊含著基本原理;實踐操作模塊以城市道路十字交叉路口仿真、機非混行仿真以及城市干道仿真為基礎(chǔ);設(shè)計方案和方案評價模塊構(gòu)成主流交通系統(tǒng)。

《交通仿真實驗》課程對學(xué)生的動手操作性要求高，對基礎(chǔ)知識與基本原理的掌握尤為重要。學(xué)生熟練掌握課本知識以及操作技能達(dá)不到層次化教學(xué)的要求，學(xué)生間的差異化導(dǎo)致吸收知識的快慢程度存在差異化，需循序漸進(jìn)地分層培養(yǎng)。以道路十字交叉路口的交通仿真為例，前期需要現(xiàn)場調(diào)查十字路口的交通數(shù)據(jù)、車道數(shù)以及車道寬度，明確四個方向進(jìn)口道的車道功能及不同轉(zhuǎn)向的交通流量，運用交通工程CAD同比例的畫出十字交叉路口現(xiàn)狀圖，將CAD底圖導(dǎo)入VISSIM微觀交通仿真軟件中，在底圖上同比例畫出各個進(jìn)口道和出口道，對東南西北四個方向的進(jìn)口道及相對應(yīng)的出口道進(jìn)行初步仿真，輸入每個方向?qū)?yīng)的車輛數(shù)，再進(jìn)行路徑?jīng)Q策，設(shè)計好信號配時方案，并進(jìn)行交通信號燈及讓行規(guī)則的設(shè)置，最后輸出仿真結(jié)果并進(jìn)行方案評價。

二、設(shè)計實驗平臺

（一）實驗類型。實驗的類型主要包括：綜合型實驗、設(shè)計型實驗、驗證型實驗、演示型實驗以及研究型實驗。加大各類實驗的開放力度，支持并鼓勵學(xué)生通過設(shè)計實驗平臺，以完成最終的實驗報告。創(chuàng)建五大實驗類型平臺，推動學(xué)生參與實踐的熱情，清晰化課程實踐教學(xué)體系，要求學(xué)生掌握各類實驗的內(nèi)涵。以綜合型實驗為例，用VISSIM微觀交通仿真軟件對城市道路十字交叉口進(jìn)行仿真之前，需要前期大量的數(shù)據(jù)調(diào)研，中期的方案設(shè)計以及后期的路口仿真，系統(tǒng)輸出設(shè)計前后的交叉路口數(shù)據(jù)，進(jìn)行對比分析，并深入掌握具備多種性質(zhì)的綜合型實驗的內(nèi)涵。通過綜合型實驗，學(xué)生的實踐興趣得到了初步的提高。

（二）實驗實施過程。根據(jù)地方應(yīng)用型本科高校的培養(yǎng)目標(biāo)，交通仿真實驗課程設(shè)置了五個專題的實踐，分別為VISSIM仿真基礎(chǔ)實踐、城市道路十字信號交叉口仿真實踐、檢測器的設(shè)置與參數(shù)評價、非機動車與行人仿真實踐和城市干道信號配時協(xié)調(diào)實踐。交通工程專業(yè)下設(shè)有計算機教室和交通仿真平臺實驗室，為實驗的實施過程提供充足的保障。其中計算機教室配備60臺電腦，設(shè)備安裝了交通工程CAD軟件、VISSIM微觀交通仿真軟件和數(shù)據(jù)處理軟件SPSS，大三的學(xué)生均已基本掌握這三類專業(yè)軟件，大一大二階段部分學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)對VISSIM交通仿真軟件已初步了解，并與高年級學(xué)生共同組隊，參與了第一屆安徽省大學(xué)生交通科技大賽，分析并詳細(xì)介紹了城市道路交叉口的新型治堵法——關(guān)于“變相左轉(zhuǎn)”路況的研究，并獲得了省級三等獎的榮譽。

初期實施的四個創(chuàng)新實踐項目效果良好，班級分為四個小組，由上述八個組長帶隊，以原有的創(chuàng)新實踐項目為依據(jù)，設(shè)計出新的交通仿真項目，并列入到后期的實踐考核之中。針對學(xué)生提出的創(chuàng)新實踐項目，由課題組指導(dǎo)教師利用“周末小課堂”單獨進(jìn)行指導(dǎo)，指導(dǎo)內(nèi)容如下：1.現(xiàn)場調(diào)研，采集交通流數(shù)據(jù)以及現(xiàn)狀交叉口數(shù)據(jù);2.CAD制圖，將數(shù)據(jù)處理分析之后，將現(xiàn)狀調(diào)研信息還原到專業(yè)圖紙之上;3.交通仿真方案設(shè)計，將優(yōu)化后的方案和優(yōu)化前的方案進(jìn)行專業(yè)對比，總結(jié)并歸納設(shè)計方案的優(yōu)缺點;4.發(fā)表專業(yè)學(xué)術(shù)論文以及其他成果展示。

（三）創(chuàng)新實踐項目評價。針對上述課題組的個性化教學(xué)，層次化構(gòu)建交通仿真教學(xué)體系，將創(chuàng)新實踐項目的論文以及成果列入課程考核的平時成績之中，并鼓勵學(xué)生從具有本地特色的項目中提出問題、分析問題、解決問題并及時的反饋問題。學(xué)生研究成果的表現(xiàn)形式主要包括：學(xué)科競賽、項目開發(fā)、發(fā)明專利、學(xué)術(shù)論文以及社會實踐，每一項成果的細(xì)分依據(jù)課題小組成員通過開會討論決定。

三、注重工程實踐

注重工程實踐是地方應(yīng)用型本科高校的發(fā)展要求之一，針對交通工程專業(yè)的《交通仿真實踐》課程，創(chuàng)新項目實踐尤為重要。個性化實踐教學(xué)體系的搭建離不開項目工程實踐，引入新技術(shù)，以解決工程難題。以高密市區(qū)主干道的綠波帶控制為例，為了測量迎賓大道的機動車運行速度，采用跟車法進(jìn)行精密檢測，保持與90%的車輛同速，往返于迎賓大道，最終求取平均速度作為設(shè)計綠波帶寬度的初始方案。

四、強化教學(xué)創(chuàng)新

除了實行個性化指導(dǎo)學(xué)生參與工程實踐之外，個性化教學(xué)也融入了層次化教學(xué)之中，充分利用“周末小課堂”“暑假小課堂”和“寒假小課堂”，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，提升學(xué)生的創(chuàng)新品質(zhì)。鼓勵學(xué)生自主創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生開發(fā)工程實踐項目，注重創(chuàng)新品質(zhì)的持續(xù)提升。以學(xué)生的大學(xué)學(xué)習(xí)階段為例，利用小組匯報創(chuàng)新實踐項目的機會，充分發(fā)揮自身的語言表達(dá)能力。項目匯報時，通過錄音筆進(jìn)行錄音，學(xué)習(xí)課題小組教師的語言組織形式，反思自身語言表達(dá)的盲區(qū)，并加以改正，督促自身不斷進(jìn)步。

五、存在的問題及解決方案

“四位一體”層次化構(gòu)建交通仿真實踐教學(xué)平臺在實際執(zhí)行的過程中存在一定的問題，從以下四個方面介紹相對應(yīng)的解決方案。

（一）務(wù)實專業(yè)基礎(chǔ)方面：在進(jìn)行交通仿真實踐的過程中，學(xué)生對專業(yè)名詞較為生疏，難以理解實踐背后的專業(yè)知識，不能夠?qū)嵺`與理論有機的結(jié)合起來，實踐教學(xué)體系實行初期，學(xué)生學(xué)習(xí)效果一般。解決方案：實際教學(xué)過程中，重點講解與實踐相關(guān)聯(lián)的知識點，并將實踐細(xì)節(jié)帶入到課堂理論的講解之中，并要求學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識與仿真實踐之間的滲透性，以點帶面，務(wù)實專業(yè)基礎(chǔ)。

（二）設(shè)計實驗平臺方面：實驗平臺設(shè)立初期，演示型實驗易于被學(xué)生接受，演示實驗時，學(xué)生的注意力集中，積極參與度較高，但學(xué)生很難完成驗證型實驗的下達(dá)要求，大部分學(xué)生反映：驗證性實驗難度太大，實驗失敗率較高，打擊自主實驗的積極性。解決方案：增加綜合型實驗的數(shù)量，提升綜合實驗的開放度。鼓勵學(xué)生自主實驗，利用休息時間，增加驗證性實驗的投入精力，對比分析實驗數(shù)據(jù)，并畫出實驗對比表格和數(shù)據(jù)分析折線圖。

（三）重視工程實踐方面：交通調(diào)查的過程中，學(xué)生獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率較低，以道路十字交叉路口的機動車調(diào)查為例，一個交通路口需要四名調(diào)查員，每個調(diào)查員兼顧一個進(jìn)口道，而道路交叉口具備交通流的轉(zhuǎn)向功能（直行，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)），機動車流量調(diào)查的復(fù)雜性決定了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不高。解決方案：采用交通調(diào)查新技術(shù)對機動車流量進(jìn)行精確調(diào)查，利用造價成本低且技術(shù)先進(jìn)的遠(yuǎn)程交通微波傳感器（RTMS）對交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行實時檢測，分析數(shù)據(jù)，并完成道路信號交叉口的信號配時方案。

（四）強化教學(xué)創(chuàng)新方面：學(xué)生參與項目實踐的積極度不高，習(xí)慣于“滿堂灌”的學(xué)習(xí)方式，傾向于教師“講授式”教學(xué)，對主流的交通仿真系統(tǒng)不熟悉，難以掌握交通仿真平臺下的綜合型實驗的本質(zhì)所在，對VISSIM交通仿真的三維制作理念模糊不清。解決方案：在項目實踐的過程中，利用計算機控制平臺，要求學(xué)生向大家演示道路交叉口沖突點的設(shè)置方法、展示出車輛在路段上的行程時間和基本延誤，將結(jié)果計入最終的課程考核;在教學(xué)過程中加入創(chuàng)新課題的討論與研究，將教研室的創(chuàng)新成果融入到實踐教學(xué)之中，并大力開發(fā)交通仿真平臺的創(chuàng)新課題，最終完成創(chuàng)新題庫的更新。

六、結(jié)語

《交通仿真實驗》課程實踐教學(xué)體系的搭建是循序漸進(jìn)的，通過層次化實踐教學(xué)體系的展開，滿足了具備差異化特性學(xué)生的內(nèi)在要求。方案實施之后，學(xué)生在專業(yè)基礎(chǔ)知識、操作實驗、項目工程實踐以及創(chuàng)新意識方面得到了有力的提升，對驗證型、演示型、研究型、設(shè)計型以及綜合型實驗的操作興趣高漲，促進(jìn)了學(xué)生實踐的自主性和積極性，響應(yīng)了應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)目標(biāo)。下一步計劃將本課程實施的成功點應(yīng)用到其他主干課程（交通規(guī)劃、交通設(shè)計和交通管理與控制）之中，并進(jìn)一步明確發(fā)展和研究的最新方向。

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基金項目：宿州學(xué)院校級新工科試點專業(yè)建設(shè)項目（資源勘查工程，szxy2018xgk04）;安徽省校企合作實踐教育基地，宿州學(xué)院安徽煤田地質(zhì)局第三勘探隊實踐教育基地（2019sjjd59）。

作者簡介：鞏舜妹（1991—），女，漢族，安徽宿州人，碩士，宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，助教，主要從事交通規(guī)劃與設(shè)計研究。