陳昱光 肖海承 成衛(wèi)

[摘要]“交通控制技術(shù)”是交通信息工程及控制專業(yè)核心課程，對培養(yǎng)研究生專業(yè)素養(yǎng)，提升科研能力具有重要意義。本文總結(jié)了“交通控制技術(shù)”課程主要特點，指出了以往教學(xué)過程中存在的不足，提出了在構(gòu)建綜合性實驗平臺基礎(chǔ)上的實踐教學(xué)思想，詳細(xì)介紹了“交通控制技術(shù)”課程教學(xué)體系設(shè)計及教學(xué)改革措施。

[關(guān)鍵詞]交通控制 交通管理 交通信息 交通工程

一、引言

隨著我國城市化進程不斷加快，機動車保有量飛速增加，城市交通擁堵問題日趨突出，改善交通運行環(huán)境、提升交通流運行效率的需求變得更加迫切。解決交通問題可以分為建設(shè)和管理兩個層次：道路網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)可以在總體上增加交通供給能力，但由于土地、資金及建設(shè)周期等原因，從建設(shè)層面上解決交通問題是基礎(chǔ)性和長遠(yuǎn)性的，對于目前我國城市面臨的嚴(yán)峻交通狀況，更多的需要從管理控制角度來考慮；交通控制可以為交通流運行設(shè)計合理的運行秩序、對交通系統(tǒng)資源進行科學(xué)分配，從經(jīng)濟性和時間性來講，從管理控制的角度解決交通問題更符合我國目前大部分城市的現(xiàn)狀，因此，具備現(xiàn)代交通管理控制技術(shù)的專業(yè)人才需要也在不斷增加。

交通控制技術(shù)伴隨現(xiàn)代城市交通系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展，是培養(yǎng)現(xiàn)代化交通系統(tǒng)管理者和交通工程師的重要內(nèi)容之一[1]?！敖煌刂萍夹g(shù)”課程在昆明理工大學(xué)開設(shè)多年，是交通工程專業(yè)、交通運輸專業(yè)本科生和交通信息與控制工程、載運工具運用工程碩士研究生的專業(yè)課之一，2012年我校將“交通控制技術(shù)”作為研究生核心課程進行重點建設(shè)，課程建設(shè)團隊根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗，從多方面對該課程進行了教學(xué)改革思考與實踐探索。

二、課程教學(xué)理念與特點

“交通控制技術(shù)”作為培養(yǎng)交通工程專業(yè)技能的主要課程，其研究對象包括人、車、路、環(huán)境，研究方法注重結(jié)合實際，培養(yǎng)手段應(yīng)充分利用立體化多種教學(xué)，緊密結(jié)合當(dāng)前我國城市交通現(xiàn)狀，對不斷出現(xiàn)的熱點問題與時俱進、追蹤研究，才能培養(yǎng)出真正適應(yīng)現(xiàn)代化交通發(fā)展的交通專業(yè)人才?！敖煌刂萍夹g(shù)”課程研究對象決定了課程教學(xué)思想上必須能夠密切聯(lián)系實際，在理論知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上不斷加強解決實際問題的能力，真正提高工程實踐和創(chuàng)新能力的同時提高。這些教學(xué)理念要求在進行具體的教學(xué)設(shè)計中，注重為學(xué)生提供良好的工程實踐實驗體系平臺，構(gòu)建實踐性教學(xué)體系。

同時，隨著城市化水平的不斷提高，道路網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度不斷提升，對于交通人才的專業(yè)素質(zhì)要求也在不斷加強。特別是在新一代交通管理系統(tǒng)中，計算機、通訊、數(shù)據(jù)處理及人工智能等技術(shù)的重要性逐漸突顯，交通仿真等技術(shù)也成為交通控制技術(shù)的重要實現(xiàn)手段。針對研究生開設(shè)的“交通控制技術(shù)”課程教學(xué)對象是已經(jīng)具備一定理論知識儲備的研究生，因此在教學(xué)中應(yīng)采用差異化教育和整體管理相結(jié)合的模式。既保證總體教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)，同時又允許學(xué)生有差異性的發(fā)展，為研究生進一步提升專業(yè)素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新性提供平臺。所謂差異化教育策略，是根據(jù)學(xué)生自身特點和未來發(fā)展規(guī)劃，有針對性的提供其發(fā)展可能，注重啟發(fā)式和案例教學(xué)方法的使用；整體管理策略要求所有學(xué)生能夠?qū)φn程基礎(chǔ)內(nèi)容有全面把握，通過合理的考核體系將兩者有機的聯(lián)合起來。筆者通過總結(jié)發(fā)現(xiàn)，“交通控制技術(shù)”課程主要有以下特點：

1.實踐性

交通控制的最終目的是服務(wù)于實際的交通管理系統(tǒng)，交通控制技術(shù)的發(fā)展也是伴隨著城市交通管理系統(tǒng)而不斷完善的?！敖煌刂萍夹g(shù)”課程理論基礎(chǔ)來源于實際交通問題，通過抽象、升華、總結(jié)后建立的交通控制理論的應(yīng)用對象仍然是城市交通系統(tǒng)。因此“交通控制技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)和教授需要緊密結(jié)合實際交通問題進行。

2.教學(xué)信息量大

“交通控制技術(shù)”課程內(nèi)容的理論與實踐包含了多個學(xué)科理論知識及眾多的實際問題。它以交通工程學(xué)為基礎(chǔ)，涉及到交通規(guī)劃、智能化交通、系統(tǒng)工程等多個學(xué)科，要對“交通控制技術(shù)”課程形成深刻掌握，需要對相關(guān)知識有較好的儲備，對老師和學(xué)生綜合素質(zhì)要求較高。同時交通控制技術(shù)對應(yīng)的實際交通管理系統(tǒng)包括眾多現(xiàn)實課題，如慢行交通、公共交通、停車管理、單個交叉口的交通組織與信號控制、區(qū)域交通組織與信號控制等，都包含在“交通控制技術(shù)”課程的核心范圍中，而要對這些問題有深入的認(rèn)識和理解，必須通過大量的實踐和案例分析才可能掌握，因此教學(xué)信息量較大[2]。

3.理論與實踐緊密相連

“交通控制技術(shù)”課程理論來源于實踐的交通工程活動，同時為交通管理控制提供指導(dǎo)。這個特性使得本課程理論學(xué)習(xí)與實踐必須緊密相連，通過理論學(xué)習(xí)掌握系統(tǒng)性知識，通過現(xiàn)場觀測調(diào)研獲得交通問題的感性認(rèn)識，之后才可能利用交通控制技術(shù)為解決實際問題提供合理的策略和方案，最后還要通過實際應(yīng)用效果進一步發(fā)現(xiàn)理論應(yīng)用于實踐中的問題，進而升華完善理論知識[3]。比如交通控制中要解決的交通組織、交通渠化、交通信號配時等核心問題，都需要在上述過程中不斷加深對理論知識的認(rèn)識，培養(yǎng)專業(yè)技能。

4.個性化突出

由于自然環(huán)境、經(jīng)濟人口水平、路網(wǎng)規(guī)模、交通參與者的隨機性等原因，不同城市的交通問題往往各不相同，重點問題和主要矛盾也不一而足，需要具體問題具體分析。交通控制技術(shù)理論知識是解決具體問題的基礎(chǔ)，它為解決交通問題提供了基礎(chǔ)的模型和公式，但在實際中，需要根據(jù)實際情況提出有針對性的方案才能獲得較好的控制效果，達到理論學(xué)習(xí)為工程實踐服務(wù)的目的。

三、“交通控制技術(shù)”課程存在的問題

1.偏重理論，缺乏實踐

“交通控制技術(shù)”是一門服務(wù)與實際交通管理，面向工程應(yīng)用的專業(yè)技術(shù)課程。但是傳統(tǒng)的教學(xué)中，實際上并沒有很好的體現(xiàn)出理論聯(lián)系實際的特點，缺乏對理論知識應(yīng)用的實踐教學(xué)。本門課程對研究生和本科生教學(xué)沒有很好的區(qū)分，甚至于在某些時候針對研究生的課程內(nèi)容與本科生教學(xué)時基本雷同。交通工程相關(guān)專業(yè)研究生，本科生階段一般已經(jīng)學(xué)習(xí)過“交通控制技術(shù)”課程，對于基礎(chǔ)理論已有了一定掌握，在研究生階段后，更需要的對理論知識與實踐相結(jié)合，通過實踐真正理解交通控制技術(shù)的精髓，達到學(xué)以致用的效果，培養(yǎng)扎實的專業(yè)技能。

2.教學(xué)手法單一，教學(xué)實驗較少

由于客觀條件限制等原因，傳統(tǒng)“交通控制技術(shù)”課程教學(xué)手段單一，以教師為中心，學(xué)生處于被動接受狀態(tài)，不利于學(xué)生主動性的發(fā)揮和獨立性的鍛煉。教學(xué)實驗以現(xiàn)場觀測為主，由于涉及到室外調(diào)查安全性等問題，教學(xué)實驗安排的較少，且沒有針對性，難以體現(xiàn)不同學(xué)生特點的差異性教學(xué)方法。

3.缺少綜合性實驗平臺

“交通控制技術(shù)”大部分理論知識需要通過實踐才能較好的掌握和理解，一個良好的綜合性實驗平臺能夠方便的為學(xué)生提供應(yīng)用理論知識解決實際問題的環(huán)境。仿真軟件、信號模型控制系統(tǒng)、交警指揮中心相結(jié)合的綜合性平臺是目前“交通控制技術(shù)”教學(xué)中所缺乏的。

四、“交通控制技術(shù)”課程教學(xué)改革設(shè)計

筆者在“交通控制技術(shù)”核心課程建設(shè)中，將該課程的教學(xué)指導(dǎo)思想定位為“在構(gòu)建完善的工程實踐實驗教學(xué)平臺基礎(chǔ)上，以理論技術(shù)指導(dǎo)實踐，實踐反饋加深理論掌握，采用理論與實踐教學(xué)有機結(jié)合、相互促進的教學(xué)方法，構(gòu)建注重實踐的教學(xué)體系”。針對“交通控制技術(shù)”課程特點與以往教學(xué)中存在的不足，以上述教學(xué)思想為指導(dǎo)，設(shè)計的教學(xué)體系如圖1所示，在具體的教學(xué)過程中，采取了以下幾點改革措施：

圖1：“交通控制技術(shù)”課程教學(xué)體系設(shè)計

1.構(gòu)建綜合性交通實驗平臺，為實踐性教學(xué)創(chuàng)造良好條件

根據(jù)“交通控制技術(shù)”課程來源于實際、服務(wù)于實踐的基本思想，在教學(xué)過程中充分說明課程實踐的重要性，為了給學(xué)生創(chuàng)造良好的實驗條件，能夠獲取實際交通控制經(jīng)驗，筆者建立了包括交警信號控制終端、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、信號控制模擬系統(tǒng)、城市交通仿真平臺等多個子系統(tǒng)的綜合性交通實驗實踐平臺。筆者通過與昆明市公安局交通警察支隊合作，在學(xué)校實驗室內(nèi)建立昆明市交通信號控制終端、接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了在實驗室內(nèi)即可實時獲取昆明市道路交通流參數(shù)（流量、速度等）；建立了交通仿真平臺，可以進行宏觀、微觀仿真和實時仿真運算；通過與交通控制設(shè)備企業(yè)合作，建立了交通信號控制模擬系統(tǒng)。

綜合性交通實驗實踐平臺的建立，使學(xué)生能夠在實驗室內(nèi)直觀觀測交通信號控制方案運行過程；獲取建立交通控制算法及模型所需的大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；實現(xiàn)了在實驗室內(nèi)通過視頻監(jiān)控進行某些交通調(diào)查，與現(xiàn)場調(diào)查效果進行比較；通過對仿真平臺提供的綜合性、全面的分析報告和仿真信息輸出的統(tǒng)計分析，評價不同控制方案的優(yōu)劣；通過信號控制終端優(yōu)化調(diào)節(jié)交叉口信號配時，使學(xué)生獲得寶貴的實際控制經(jīng)驗及控制技術(shù)效果反饋。通過綜合性交通實驗實踐平臺，保證“交通控制技術(shù)”課程教學(xué)真正達到理論與實踐緊密聯(lián)系、相互促進的效果。

圖2 “交通控制技術(shù)”課程教學(xué)實驗平臺

2.充分開展學(xué)術(shù)及實踐管理交流，多角度了解交通控制系統(tǒng)

“交通控制技術(shù)”課程的理論知識主要通過課堂教學(xué)完成，但在實際中交通控制系統(tǒng)的運行不僅需要掌握交通控制技術(shù)理論，還需要能夠?qū)煌ㄏ到y(tǒng)運行有全面的把握，特別是對于有志于從事交通管理工作的研究生，能夠獲得實際交通管理控制經(jīng)驗尤為重要。因此筆者邀請一線經(jīng)驗豐富的交通管理人員開展講座及交流，讓學(xué)生可以從交通系統(tǒng)管理人員的角度，分析、探討交通問題的根源所在，明確交通管理工作對交通控制技術(shù)的實際需求；邀請國內(nèi)外知名交通信號控制系統(tǒng)設(shè)備企業(yè)（如SCATS、SCOOT、海信等）人員對學(xué)生講解交通控制系統(tǒng)設(shè)計理念及實際方案設(shè)計、建設(shè)、調(diào)試、使用等經(jīng)驗，讓學(xué)生開闊視野、提升專業(yè)素質(zhì)、增加管理應(yīng)用經(jīng)驗，培養(yǎng)能力全面的交通控制技術(shù)人才。

3.多形式交通調(diào)查與仿真軟件學(xué)習(xí)結(jié)合

交通控制技術(shù)理論應(yīng)用的基礎(chǔ)是能夠獲取大量控制模型、算法所需的交通流等基礎(chǔ)信息。一般來講，交通控制技術(shù)應(yīng)用所需數(shù)據(jù)需要由交通調(diào)查提供，在某種程度上，交通調(diào)查結(jié)果決定了交通控制技術(shù)應(yīng)用的效果。因此，在“交通控制技術(shù)”課程教學(xué)中應(yīng)充分強調(diào)交通調(diào)查的重要性。為了讓學(xué)生能夠?qū)煌ㄕ{(diào)查的重要性有直觀感受，將交通調(diào)查與仿真軟件學(xué)習(xí)相結(jié)合。通過對比不同小組調(diào)查人員獲得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)制定相應(yīng)的控制策略和方案，并進行交通控制仿真參數(shù)標(biāo)定，在仿真軟件中控制方案運行效果與實際交通流運行對比，直觀感受交通調(diào)查結(jié)果對交通控制設(shè)計的影響。

傳統(tǒng)的交通調(diào)查方法需要大量人力物力在現(xiàn)場進行，由于受到調(diào)查人員精力、經(jīng)費等條件限制，特別是由于交通現(xiàn)場的不可重復(fù)性，現(xiàn)場交通調(diào)查方法得到的數(shù)據(jù)在某些時候誤差較大。筆者構(gòu)建的綜合性交通實驗平臺中的視頻監(jiān)控子系統(tǒng)在一定程度上可以彌補現(xiàn)場調(diào)查的缺陷。因此在“交通控制技術(shù)”課程教學(xué)中，通過對同一交通節(jié)點分別進行現(xiàn)場調(diào)查和視頻監(jiān)控調(diào)查，讓學(xué)生充分比較兩種調(diào)查方法的優(yōu)劣，為不同條件下采用不同調(diào)查方法提供選擇。

圖3：“交通控制技術(shù)”課程視頻交通調(diào)查與仿真軟件

4.案例教學(xué)法的應(yīng)用

案例教學(xué)法是由師生共同參與，能夠充分調(diào)動學(xué)生積極性的互動式問題分析與討論教學(xué)法[4]。案例教學(xué)法的核心在于培養(yǎng)學(xué)生分析與決策技巧，而不僅僅是獲得理論技術(shù)等形式上的知識。由于城市交通問題具有個性化突出、隨機性強、復(fù)雜度高等特點，理論知識的具體應(yīng)用一直是“交通控制技術(shù)”課程的難點。案例教學(xué)法具有教學(xué)目的性強、情景真實度高的優(yōu)點，使學(xué)生能夠?qū)Φ湫徒煌▎栴}進行具體分析，開闊思路，深化對交通控制涉及的各因素理解，訓(xùn)練其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、提供合理方案的能力，將理論聯(lián)系實際落到實處。案例庫的建設(shè)案例教學(xué)法成功的關(guān)鍵，筆者通過多年的項目實踐，積累了豐富的交通控制技術(shù)應(yīng)用案例，在云南省內(nèi)基本各個城市均有一定的交通控制項目經(jīng)驗，建設(shè)了包含各種交通問題及解決方案的交通控制技術(shù)案例庫。

五、結(jié)語

“交通控制技術(shù)”課程是培養(yǎng)交通工程專業(yè)人才的重要課程之一，由于現(xiàn)代化城市交通的飛速發(fā)展，交通專業(yè)人才的需求也日益迫切，并要求交通專業(yè)人員即具備理論知識又能解決實際問題。社會需求及交通專業(yè)的實踐特性決定了“交通控制技術(shù)”課程教學(xué)必須強化學(xué)生實踐能力。筆者在“交通控制技術(shù)”課程教學(xué)改革中的實踐發(fā)現(xiàn)：提高學(xué)生交通控制技術(shù)應(yīng)用能力的關(guān)鍵在于建立完善的綜合性交通實驗平臺，配合合理的交通控制系統(tǒng)人員交流及案例教學(xué)方法，將有效提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，培養(yǎng)較強的工程實踐能力。

[參考文獻]

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[2]張國強，陳峻，王昊.“交通管理與控制”課程實踐環(huán)節(jié)教學(xué)改革[J].東南大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2011，（13）：134-136.

[3]孫耀東，馮建棟，趙曉晴.交通工程理論與實踐互動教學(xué)探析[J].高等建筑教育.2006，15（1）：77～79.

[4]王秀芝.案例教學(xué)中需要研究的幾個問題[J].中國高教研究，2006（12）：44-45.

（作者單位：1昆明理工大學(xué)云南?。ǜ咝＃┲悄芙煌ㄏ到y(tǒng)工程研究中心 云南昆明）