張兵等

摘要：

針對交通工程專業(yè)人才實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，文章在分析傳統(tǒng)實驗教學存在問題的基礎上，提出基于工程案例的開放實驗教學方法，探討基于工程案例的交通工程開放實驗教學平臺建設、實施方法和實施效果，探索培養(yǎng)應用型和創(chuàng)新型人才的實驗教學改革實踐。

關鍵詞：交通工程；開放實驗；實踐能力；創(chuàng)新能力；工程案例

中圖分類號：G6420；TU248 文獻標志碼：A 文章編號：

10052909（2014）05012805

交通工程學科源自西方發(fā)達國家，是一門綜合性的新興交叉學科，它要求不僅要具備扎實的基礎理論知識，還要求有較強的實踐技能與創(chuàng)新能力。處于發(fā)展階段的國內經(jīng)濟建設需要交通工程專業(yè)人才具有實用型的特點[1]。當前，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，在城市化進程中出現(xiàn)了各類交通問題，例如城市交通擁擠、交通供需矛盾、土地開發(fā)對交通影響等已成為社會關注的焦點，這些問題的出現(xiàn)對交通工程專業(yè)學生綜合素質的培養(yǎng)提出了更高要求。地方普通高校畢業(yè)生應面向工程領域第一線，具有交通工程規(guī)劃、設計、施工管理的基本技能和一定的創(chuàng)新能力，同時還要具有較強的軟件應用實踐能力、實驗測試和科學計算能力[2]。因此，交通工程專業(yè)學生不僅要具備扎實的基礎理論知識和創(chuàng)新精神，還要掌握較強的工程實踐技能和專業(yè)軟件操作技能。

交通工程專業(yè)具有系統(tǒng)性、綜合性、社會性、超前性等特點，交通工程專業(yè)人才培養(yǎng)應定位于高質量的工程技術人才和研究性人才，使培養(yǎng)出的學生綜合素質高，具備較強的實踐能力和創(chuàng)新能力[3]。實驗教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的重要途徑[4]。與課堂教學相比，實驗教學更有利于學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

一、傳統(tǒng)實驗教學體系存在的問題

由于國內外社會經(jīng)濟發(fā)展的差異，國外目前對交通工程專業(yè)人才的培養(yǎng)注重定量解決問題的能力，對數(shù)學基礎和交通模型建立的要求較高；國內則側重于培養(yǎng)解決實際問題的能力，但普遍重視課堂書本知識的講授，而缺乏實踐教學的支撐[5]。

首先，對交通工程實驗教學，多數(shù)高校基本上都采取以學生班級為單位，固定地點、固定實驗內容、固定教師，根據(jù)課程實驗大綱按部就班地進行教學。這種實驗體系往往形式單一，理論知識前后連貫性較差，實驗中對技能與實踐能力的培養(yǎng)不突出，而且學生為了獲取較好的成績往往把實驗學習的重心放在實驗結果與實驗報告上，缺少對實驗技能的真正掌握和專業(yè)知識的綜合運用。而且傳統(tǒng)實驗教學中缺少綜合性、設計性、研究性的實驗項目，學生動手能力低、分析解決問題的思路不靈活，實驗教學對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的質量效果不明顯，不利于工程創(chuàng)新應用型人才的培養(yǎng)。

其次，在實驗教學中，我們發(fā)現(xiàn)學生對一些切合實際工程需要的實驗十分感興趣，但是這類實驗在傳統(tǒng)實驗教學體系中比重很少，僅是針對課程教學計劃安排的，學生不能按照自己的興趣和需求自由開展。而且，部分學生對現(xiàn)實中交通工程領域開展的實踐性實驗有濃厚的興趣，一方面想通過實驗得到系統(tǒng)訓練，另一方面希望借助實驗強化對課程原理、實驗器材等的認識和了解，但是又苦于沒有教師指導，而且實驗室管理人員出于對設備安全以及學校實驗室管理規(guī)章制度的顧慮，也不允許學生私自使用或在實驗室以外環(huán)境下使用設備。因此，現(xiàn)有的實驗教學體系使學生難以突破常規(guī)約束，不利于學生實踐能力和創(chuàng)新能力的自由發(fā)展。

最后，在現(xiàn)有的交通工程實驗體系中，實驗設備是根據(jù)課程實驗的需要而添置的，在使用中僅針對課程實驗，通常一個學期只有幾周實驗課才能使用，而其他時間都處于閑置狀態(tài)，得不到充分的利用。因此，現(xiàn)有的實驗教學體系，實驗室實驗器材利用率不高，造成教學設施的浪費。

二、交通工程開放實驗的作用與宗旨

交通工程專業(yè)是一個實踐性很強的專業(yè)，培養(yǎng)的學生不僅要有扎實的理論基礎，還需要有較強的動手能力[3]。交通工程專業(yè)的工科性質決定了實驗教學環(huán)節(jié)的重要性[6]。實驗教學主要培養(yǎng)學生的觀察能力、動手能力、歸納總結能力、分析解決現(xiàn)實問題的能力以及自我學習能力。

開放實驗教學有助于發(fā)揮學生的創(chuàng)新積極性和培養(yǎng)學生的獨立實踐能力，改變傳統(tǒng)實驗教學局限于驗證原理、單純掌握操作技術以及依附于理論課程的情況，充實和改革實驗教學內容，給學生一個盡早接觸專業(yè)研究領域、了解學科發(fā)展動向和前沿課題的機會[7]。交通工程開放實驗教學可以充分調動實驗室資源，讓實驗設備得到最大化的使用。而學生也可以在教師的指導下自由選題，或結合教師的科研項目，或模擬實際工程案例進行實驗，在實踐中鍛煉學生的創(chuàng)新能力和動手能力。除此之外，還能著重培養(yǎng)學生適應社會的能力，這其中最重要的就是團隊合作能力和良好的表達能力。而這方面能力的培養(yǎng)，不是一節(jié)課或一門課就能達到目的的，需要在較長時間的團隊合作過程中，為學生創(chuàng)造鍛煉的機會和環(huán)境，有意識地去強化去實踐，才能逐步提高學生的團隊合作精神與良好的人際交往能力、表達能力。交通工程開放實驗的開展正是基于對學生上述能力培養(yǎng)的目的。

交通工程專業(yè)人才培養(yǎng)的最終目標是培養(yǎng)滿足交通工程實際需要的應用型人才， 要求實驗內容設計必須面向工程實際問題[8]。因此，交通工程開放實驗的教學宗旨是培養(yǎng)學生綜合運用所學理論知識和實踐技能解決實際問題的能力；是在教師指導下，學生根據(jù)各自的興趣、愛好和學校的實驗條件，選擇不同的課題，獨自開展創(chuàng)新實驗研究，培養(yǎng)學生獨立運用專業(yè)理論、知識、技能，進行設計、實踐和解決實際問題的綜合能力，使學生畢業(yè)后成為真正的實用型與創(chuàng)新型專業(yè)人才。

三、 基于工程案例式的交通工程開放實驗平臺建設

從學科屬性看，交通工程學是以大量的交通調查為基礎，以先進的計算機模擬技術為支撐，以智能化的操縱與檢測技術為依托的對人、車、路、環(huán)境進行綜合、系統(tǒng)研究與分析的學科，因此交通工程的實驗必須體現(xiàn)該學科的先進性、設計性、綜合性和創(chuàng)新型[2]。傳統(tǒng)實驗課程的設置，很難在實驗中體現(xiàn)創(chuàng)新性和綜合性，而開放實驗，可以從文獻閱讀到選擇研究題目，從實驗方案設計到時間安排，從實驗設備、材料的選配到確定，從研究方法、技術手段到注意事項，從數(shù)據(jù)采集到分析，從擬稿到整體論文的成文發(fā)表，使學生得到全過程的研究訓練，以真正反映學生的科學研究能力、水平，以及發(fā)現(xiàn)、解決問題的能力和創(chuàng)新能力[9]。endprint

交通工程學科包含了大量的概念與理論知識，在實際工程應用中，只知道模型和原理是做不好一個交通工程項目的。例如，實際工程中經(jīng)常涉及到的“建設項目交通影響評價”項目，僅通過上課所學到的交通工程經(jīng)典“四步驟”模型和簡單的交通需求預測軟件TransCAD的學習，不掌握項目周邊實際交通環(huán)境（路網(wǎng)、交通量、道路橫斷面、周邊用地規(guī)劃等），就不能正確選擇模型參數(shù)，也就不能正確預測項目的建設是否對周邊道路交通產(chǎn)生影響，而模型參數(shù)的選擇往往需要實際經(jīng)驗的積累。因此，要增強學生的實踐能力，提高學生的就業(yè)實力，需要在交通工程開放實驗中引入工程案例教學模式，從而為學生營造類似實際工程的環(huán)境。

此外，基于工程案例的開放實驗另一個重要功能是通過學生的協(xié)作學習，培養(yǎng)他們的團隊合作能力。協(xié)作學習是一種以小組或團隊的形式組織學生協(xié)同完成某個既定學習目標的教學方法。協(xié)作學習以多人參與、協(xié)同合作為特征，旨在通過多人參與、組織協(xié)作來完成預設的學習任務，以鍛煉學生的思辨、溝通和協(xié)作能力[10]。通過在開放實驗過程中的角色扮演，讓學生在完成任務的同時，能模擬職場上的不同角色，利用不同的分工，提前感受實際工程實踐中對各項能力的要求。

根據(jù)學生的不同興趣與需求，將基于工程案例的開放實驗分為三種類型，即實踐型開放實驗、研究型開放實驗和綜合型開放實驗（見圖1）。

1.實踐型開放實驗

這是一個實踐性很強的實驗項目。結合學生就業(yè)和工作需要，從教師橫向課題或者工作中碰到的工程項目中，選擇實踐性強、工程軟件運用多的項目進行開放實驗，例如交通影響評價項目和城市道路設計等。該類開放實驗主要針對大學四年級學生，旨在培養(yǎng)學生的實踐能力，減少學生走上工作崗位后的適應期。

2.研究型開放實驗

研究型開放實驗需要結合一些研究性的工程案例，創(chuàng)新性要求比較高，需要結合工程需要，通過綜合運用專業(yè)知識提出一些創(chuàng)新性和理論性的研究成果。一般是結合教師的縱向課題，配合教師的研究內容，選擇適當?shù)娜蝿找髮W生實驗，以項目帶動學生的實驗技能、方法的全面發(fā)展。教師則給予充分的指導并要求學生進行科技論文寫作。該類開放實驗主要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，面向有志于攻讀研究生的學生和大學三年級的學生。

3.綜合型開放實驗

這是一個綜合實踐探索性很強的實驗項目。從文獻閱讀到實驗方案的設計都可以根據(jù)學生的興趣從研究方法、技術路線、先進實驗手段等方面，對學生進行綜合性研究式的訓練。該類開放實驗一般是針對參加挑戰(zhàn)杯或交通科技大賽的學生開展，主要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力與實踐能力。

圖1 基于工程案例的交通工程開放實驗體系

四、基于工程案例的交通工程開放實驗實施步驟

開放實驗具有較強的綜合性、實踐性和創(chuàng)新性，從教師選題到學生組隊開題，從實驗開展到實驗結束總結，整個過程是一個完整的體系?；诠こ贪咐慕煌üこ涕_放實驗的實施一般分為五個步驟，分別為選題—組隊—實驗開展—成果匯報—總結。

（1）選題：開放實驗的選題非常重要，它直接關系到學生能力的培養(yǎng)。一般是根據(jù)學生的學習興趣和教師的科研項目進行安排。部分開放實驗選題可以根據(jù)學生參加交通科技大賽等研究內容進行選擇，這樣不但可以保證參賽學生研究的連貫性，而且還能通過實驗獲取研究數(shù)據(jù)，并在實驗中激發(fā)學生的創(chuàng)新力和想象力，從而保證參數(shù)項目的質量。

（2）組隊：開放實驗按照學生報名情況自由組隊，不局限于同一年級，學生根據(jù)選題內容和實驗規(guī)模確定組隊人數(shù)，但要明確時間周期和成果要求。學生組隊后，小組成員要明確分工，一般采取自薦或推選的方式，選定一名學生作為小組負責人，協(xié)調小組與指導教師之間的溝通。在小組成員中，要明確每名成員的任務和職責，模擬現(xiàn)實中工程項目研究的角色，可以根據(jù)學生能力和興趣讓學生按照主持人、交通數(shù)據(jù)調查與處理工程師、交通模型開發(fā)工程師、交通工程繪圖工程師和報告撰寫及匯報人等角色進行分工，讓開放實驗與工程實際環(huán)境盡量相似。

（3）實驗開展：項目小組成員分工明確后進行實驗，包含實驗計劃制定、資料查閱、實驗調查步驟和方式、實驗數(shù)據(jù)的整理以及預期成果整理等。在此期間，指導教師要放手讓學生獨立查閱資料、制定計劃、組織調查、關鍵技術研究等，對出現(xiàn)的問題或難點，要給予及時指導。

（4）成果匯報：按照開放實驗項目時間安排，采取定期和不定期匯報相結合的方式，由各小組輪流匯報實驗進展。在實驗結束后，由小組成員共同完成一份詳細的成果研究報告和匯報PPT，各組匯報人向所有參加開放實驗的學生和指導教師匯報實驗情況，各小組成員都可以作為答辯人和提問人。對開放實驗的考核采取“研究報告+答辯”的方式，教師根據(jù)實驗項目研究質量和學生答辨情況進行評分，各小組組長對每個組員在實驗過程中的表現(xiàn)打分，最后成績采用上述兩者的綜合加權分。

（5）總結：每一期的開放實驗結束后，教師都應進行總結，尤其是對選題和學生實驗中的標線等進行分析，要剔除一些難度過高或過低、缺少實踐或創(chuàng)新環(huán)節(jié)的實驗題目，把適合學生興趣、能體現(xiàn)實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實踐型、研究型、綜合型工程項目納入開放實驗工程案例庫中，通過不斷更新開放實驗題目激發(fā)學生的積極性，使學生在工程項目實施過程中得到實踐能力和科研創(chuàng)新能力的鍛煉

五、開放實驗運行效果

華東交通大學交通工程實驗室已經(jīng)連續(xù)五個年度申請到校級開放實驗室。開放實驗室所開展的實驗項目多是學生感興趣的工程案例實驗，甚至有不少是依托教師科研項目開展的，受到學生的歡迎（見表1）。參加開放實驗的學生，經(jīng)過較長時間的系統(tǒng)培養(yǎng)和技能操作訓練，各方面能力普遍得到提升。教師也對實驗教學、課堂教學有了新的認識，極大地推進了教學研究。

表1 2013年度基于工程案例的交通工程開放實驗項目

開放實驗名稱開放實驗內容參與人數(shù)性質endprint

南昌市軌道交通2號線施工交通組織方案設計實驗結合實際課題項目，利用實驗室設備，對南昌市軌道交通2號線主要站點和周邊區(qū)域的交通現(xiàn)狀進行調查，通過學生設計調查方案、實施調查及對所調查數(shù)據(jù)進行分析，運用TransCAD軟件預測施工期間交通狀況，提出施工期間交通組織方案與圍擋方案10人實踐型

南昌某道路實現(xiàn)快速路功能的影響因素調查方案設計及實施結合科研項目“南昌市交通安全管理規(guī)劃”，利用教研室?guī)熧Y力量和實驗設備優(yōu)勢，針對南昌市豐和北大道交通實際狀況，組織學生對現(xiàn)狀交通安全、延誤問題及改善措施實施進行交通調查分析，對交通延誤等進行理論研究，并進行改善措施效果評價 6人研究型

TransCAD交通分配軟件在交通影響評價項目中的應用實驗結合南昌市某交通影響分析項目，讓學生熟練掌握TransCAD交通分配軟件的基本操作能力和交通影響評價項目工作流程。在熟悉TransCAD的基本操作基礎上，應用TransCAD軟件對交通影響評價項目進行四階段法交通預測和交通影響評價分析10人實踐型

道路交叉口交通組織設計仿真分析實驗通過調查現(xiàn)狀交叉口各種轉向、各進、出口引道的車輛速度，標定仿真參數(shù)，利用VISSIM軟件，構建仿真場景，仿真遠引式交通組織在不同流量條件下交叉口行程時間、延誤排隊長度、車均停車次數(shù)等指標變化情況，并與同等條件下的信控方案進行對比，評判優(yōu)劣。根據(jù)交通科技大賽要求撰寫實驗研究報告8人綜合型

通過開放實驗的開展，學生對交通工程產(chǎn)生了極大興趣。對學生的問卷調查中，100%的學生反映動手能力得到加強，90%的學生感覺創(chuàng)新能力得到提高，并且對未來工作中常用的交通軟件的熟練程度有了進一步提高。根據(jù)學生反饋的信息，開放實驗中任務的分工能夠促進學生之間的交流與相互學習，激發(fā)學生的工作責任心，讓學生更愿意參與集體討論，學習效果明顯提升。通過訪問專業(yè)教師，發(fā)現(xiàn)參與開放實驗的學生課堂討論問題的積極性明顯提高，與教師之間的溝通得到加強；通過學生成績的對比可以看出，參與學生的實踐能力和創(chuàng)新能力明顯提高，在交通設計等課程考試中，對于靈活性較大的設計類題目，學生在設計思路、設計方案以及設計合理性等方面有顯著提升，參與開放實驗學生比未參與學生的平均成績也普遍提高20%以上。

基于工程案例的開放實驗教學不僅使學生的各項能力得到鍛煉，也對學生的成長產(chǎn)生積極作用。部分學生根據(jù)開放式實驗的調查研究寫出學術論文，發(fā)表在專業(yè)期刊上；部分學生以較強的綜合素質通過研究生推免考試，被保送到知名高校；更多的學生以過硬的交通實踐能力和交通器材（軟件）操作技能受到用人單位的青睞，在工作中能較快地脫穎而出，成為單位技術骨干。對教師而言，通過安排青年教師參與開放實驗教學，在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的同時，也培養(yǎng)了青年教師，推進了教師隊伍的長效建設。

六、結語

基于工程案例的交通工程專業(yè)開放實驗教學，改變了以學習為主的理論教學實驗模式，使實驗環(huán)境更貼近工程實際，實驗成果更具有創(chuàng)新性。實驗教學激發(fā)了學生的學習興趣，在對學生能力的培養(yǎng)方面也體現(xiàn)出多樣化、社會化，這對學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)非常重要。參考文獻：

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Opening experimental teaching of traffic engineering specialty based on engineering case

ZHANG Bing， QIN Ming， AI Yao， WANG Shufang

（College of Civil Engineering and Architecture， East China Jiaotong University， Nanchang 330013， P. R. China）

Abstract：

For traffic engineering specialty practice ability and innovation ability， an open experimental teaching method based on engineering case is proposed by the analysis of traditional experimental teaching shortage. The construction of platform， the implementation methodology and the implementation effect of open experimental teaching based on engineering case were discussed. It gave an effective practice exploration of experimental teaching reform for cultivation of application and innovation talents.

Keywords： traffic engineering； open experimental； practice ability； innovation ability； engineering case

（編輯 王 宣）endprint