秦雅琴 郭鳳香 熊堅 賈現(xiàn)廣 萬華森

摘要：以“交通系統(tǒng)仿真技術及應用”為例對研究生課程實施研究型教學方法進行了探討，在分析教學現(xiàn)狀與存在問題的基礎上，針對性地提出并實施了從教學內容、理論與實踐互動以及專題研究等方面的教學改革措施，取得了較好的效果。

關鍵詞：研究生教學；交通系統(tǒng)仿真技術及應用；教學改革與實踐；專題研究

中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）01-0163-03

一、引言

研究生教育是我國教育結構中最高層次的教育，肩負著培養(yǎng)高素質、高層次創(chuàng)造性人才的重任[1]。保證研究生的質量要從基礎著手，而研究生的課程與教學正是整個研究生教育的基礎所在。為了促進我校研究生教育的改革和發(fā)展，進一步優(yōu)化研究生培養(yǎng)方案、課程體系和課程內容，加強研究生優(yōu)質教育資源共享體系的建設，促進研究生培養(yǎng)質量的提高，我校實施了研究生百門核心課程建設計劃，其建設重點是更新研究生課程教學內容，引入研究生教學教育新理念，改進教學方法及手段，規(guī)范課程上課秩序，提高課程教學質量，為研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)構造科學合理的知識結構。本文以“交通系統(tǒng)仿真技術及應用”研究生課程為例對實施研究型教學方法進行探討。

二、課程教學現(xiàn)狀與存在問題分析

在研究生教學活動中，課程教學是培養(yǎng)研究生在本門學科內掌握堅實的基礎理論和系統(tǒng)的專門知識的主要手段，但教學方法的單一性現(xiàn)象仍然十分嚴重。諸如：“填鴨式教學”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”的不良習慣；尤其是擴招后人數(shù)較多的專業(yè)課堂上，教師往往只能滿堂講授，沒有機會也不可能實施啟發(fā)式教學或與學生進行交流，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，也不利于訓練其將來在實際工作中解決問題的能力。另外，研究生鮮有機會參與學科前沿知識相應的模擬實戰(zhàn)學習，而局限于“紙上談兵”。研究生作為將來高科技領域的主導群體，洞察力、想象力和應變力十分重要，因此，如何實現(xiàn)研究生定向思維的突破和能力的提高，是現(xiàn)有研究生課程教學改革的關鍵[2]。

1.研究型教學教材缺乏?！把芯啃汀睂W習教材的缺乏，使得研究生學習停留在學習前人積累的知識，不能創(chuàng)造性學習、創(chuàng)新新知識。[3]“仿真科學與技術”已成為人類認識與改造客觀世界的重要方法，在關系國家實力和安全的關鍵領域，如航空航天、信息、生物、材料、能源、先進制造、農業(yè)、教育、軍事、交通、醫(yī)學等領域，發(fā)揮著不可或缺的作用[4]。仿真科學主要應用于復雜系統(tǒng)、實驗困難，或研究成本較高的相關領域。交通運輸領域是繼航空航天之后，最早步入仿真科學的領域。這是因為在交通運輸領域，道路、車輛、道路使用者、環(huán)境構成了一個復雜的系統(tǒng)。其中，路網設計、交通流分布、道路使用者行為特征、交通安全等問題是交通運輸領域重要的研究和設計內容。在教學與研究的過程中出現(xiàn)的實驗困難、研究成本高等問題隨之而來，而仿真科學的導入成為國際上解決此類問題的一種重要而有效的方法。課程的設置首先需要選擇合適的教材，而國內教材市場上大多為“系統(tǒng)仿真”類通用教材，盡管在系統(tǒng)仿真方法方面具有相對完整的內容體系，但并未突出研究生教學的專業(yè)特色?，F(xiàn)有專門針對交通運輸系統(tǒng)的仿真類教材如表1所示。

目前，國內“交通系統(tǒng)仿真”類教材在教學內容上都對系統(tǒng)建模仿真基礎進行了論述，但在專業(yè)特色上有所取舍。即主要是道路交通領域內的建模與仿真應用，其應用實例也是結合科研實踐來論述，不足在于總體內容涵蓋面較窄，未結合交通運輸領域所包含的車輛、交通、運輸和物流這四大系統(tǒng)進行闡述。個別教材難度較大，未做到教材內容的難易結合，不滿足教材對研究生彈性教學的要求。此外，由于該類教材出版年份距今將近10年，在軟件應用上也已不滿足現(xiàn)有交通仿真技術的發(fā)展。研究型教學的教材應該來源廣泛，包括研究報告、學術期刊、會議論文、國際國內學術論壇的最新思想成果。其內容應當融科學性、思想性、創(chuàng)新性和藝術性于一體，并不斷更新，以使學生能夠從中獲得知識、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和實踐能力。另外，研究型教材應當包括基礎理論與方法、案例教學、動手實驗等多方面的內容，增強教材內容的層次感和趣味性，適當增加教材中知識點的探索性[5]。

2.教學內容與仿真技術的銜接脫節(jié)。研究型教學內容應圍繞與教學培養(yǎng)目標知識點有關的信息、結合亟待解決的實際工程實踐問題來設置教學內容。研究型教學內容設置是研究型教學的核心組成部分，它貫穿于教學設計、教學組織以及教學考核的教學全過程。原有“交通系統(tǒng)仿真技術及應用”課程主要內容包括三個部分：（1）基礎篇：主要介紹系統(tǒng)建模及仿真的基本方法。重點介紹系統(tǒng)實驗建模、機理建模、綜合建模的三種方法和仿真方法。最后簡要介紹虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展及在仿真領域的應用。（2）建模應用：介紹了車輛、道路交通、物流等研究領域各類典型形態(tài)的建模問題，重點在建模的思路及特點。（3）仿真應用：介紹在交通運輸領域常見的仿真工具或仿真軟件。重點以駕駛模擬器為例。課程的重點內容主要體現(xiàn)基礎及建模應用部分，在仿真應用部分則弱化，沒有及時引入仿真學科前沿的相關內容以及交通仿真技術的最新應用在規(guī)定的學時數(shù)，導致了課程內容與仿真技術應用的銜接脫節(jié)。

3.重理論輕實踐，研究生仿真軟件工具應用能力不足。工科專業(yè)知識來源于實踐，且高于實踐。因此，許多專業(yè)知識很容易理解，但是由于經驗和認知水平有限，學生對這些知識的理解經常比較片面。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于本科生課程來說也應該更為重視知識的整合與融會貫通。結合我校交通運輸工程一級學科研究生的培養(yǎng)目標，以及學院學科方向的特點，各二級學科研究生必須掌握相關先進仿真軟件工具的應用，以滿足研究生從事相關專業(yè)，如交通安全、交通規(guī)劃、汽車以及物流等專業(yè)的技術與研究能力。原有“交通系統(tǒng)仿真技術及應用”課程由于教學內容設置著重于仿真基礎及交通系統(tǒng)建模，導致在應用環(huán)節(jié)的銜接脫節(jié)，使得研究生對于交通運輸系統(tǒng)內的先進仿真軟件的應用方面存在不足。

三、研究型教學改革實踐

《教育部關于實施研究生教育創(chuàng)新計劃加強研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)進一步提高培養(yǎng)質量的若干意見》中明確提出：“要營造創(chuàng)新氛圍，強化創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，努力使我國研究生培養(yǎng)質量和研究生教育的整體水平接近或達到發(fā)達國家水平?！蓖ㄟ^借鑒歐美等發(fā)達國家研究生教育教學的一些成功有效的做法，結合我校研究生課程教學的實際，研究型教學改革以因材施教、分層教學、重在創(chuàng)新為指導思想，著重體現(xiàn)對研究生綜合素質和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。我們主要針對“交通系統(tǒng)仿真技術及應用”課程教學改革進行了探索實踐。

1.改革教學內容，適應學科方向的發(fā)展。依據(jù)“交通系統(tǒng)仿真技術及應用”課程的授課對象為交通運輸工程一級學科及車輛工程二級學科下，包括：交通基礎設施的布局與修建、載運工具的運用、交通信息過程及控制、運輸規(guī)劃及管理以及交通運輸?shù)默F(xiàn)代化及安全技術等方向研究生，通過教學大綱的修訂對教學內容進行了規(guī)劃與改革。以專論的形式提煉和構建“交通系統(tǒng)仿真技術及應用”課程的教學體系，提煉出包括系統(tǒng)仿真基礎及6個專論部分的教學內容的，即：交通微觀仿真專論、駕駛模擬系統(tǒng)及虛擬現(xiàn)實技術專論、汽車動力學仿真專論、Matlab系統(tǒng)仿真專論、物流仿真專論、交通規(guī)劃仿真專論等。其次結合教學組教師的科研實踐項目，以培養(yǎng)研究生的科研能力及素質為目標，構建了研究生自主專題研究方案，即方案的制訂，包括選題、過程、步驟、考核方法等的制訂。“交通系統(tǒng)仿真技術及應用”教學內容的改革為激發(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結構，并在實際的科研工作中加以很好的應用，實現(xiàn)了本課程“教學與科研結合”“教學與工程應用相結合”的目標，適應了學科方向的發(fā)展。

2.理論與實踐互動，培養(yǎng)研究生的科研與實踐動手能力。如果能夠在專業(yè)課教學過程中，將知識傳授和培養(yǎng)研究生的科研能力結合起來，就可以使研究生早日具備良好的科研能力，為他們順利完成學位論文工作打下基礎[6]。為培養(yǎng)研究生的科研與實踐動手能力，針對“交通系統(tǒng)仿真技術及應用”課程內容中的六個專論部分，在課堂講授汽車動態(tài)仿真、人車在環(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仿真的基礎上，突出對應仿真軟件的應用。在專論部分研究型教學方法的基礎上，對應于每一個專題（project）訓練，設置情景、任務、途徑、資源、結論、展示等教學環(huán)節(jié)，形成各個專題進行研究型教學方法的規(guī)范。教師依據(jù)自己的科研實踐，通過仿真實例的示范操作，讓研究生在模仿熟練的基礎上實現(xiàn)自主操作，培養(yǎng)了研究生的實踐動手能力。

3.采用專題研究（Case Study）及研討會教學（Seminar）的教學改革促進學生應用能力與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。Seminar即研討會教學方式中，“教”與“學”的界限似乎不再絕對，研究生們采用專題報告的研討會形式進行交流，并由教師給予指點。而專題研究（Case Study）則是針對不同學科方向的仿真軟件進行應用實踐，養(yǎng)成其獨立思考、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的習慣，促進研究生的進一步學習和實踐。

何曉聰?shù)膶嵶C研究表明任務驅動是研究生創(chuàng)新動機的重要結構因子[7]，因此有必要落實課程的實踐任務，具體做法是從本課程適用不同專業(yè)及研究方向出發(fā)，制訂了課程的專題研究方案，各教學部分的主講老師根據(jù)自己的科研項目實踐，提出該部分相關專題研究方案的多個Project，學生依據(jù)某一具體的Project，構想出完成該Project的技術方案，與該Project指導教師進行討論后獨立開展仿真實踐，寫出專題研究（計算）報告，最后組織相應的專題研究討論（Seminar）。專題研究環(huán)節(jié)采取指導教師單獨指導及專題討論的形式，包括3學時課內學時及10學時以上的課外學時。教學過程如圖1所示。

“交通系統(tǒng)仿真技術及應用”課程教學偏重技術及應用，與科研及工程實踐緊密相關，通過從課程教學組教師的科學研究及工程實踐中精選出具有代表性的實例，利用“學生自主專題研究”這實踐環(huán)節(jié)，讓不同研究方向的研究生有所側重地學習專門的仿真技術，不僅開闊了學生的眼界，更促進了研究生創(chuàng)新性和獨立性。本課程“教學與科研結合”“教學與工程應用相結合”的目標，而創(chuàng)新性和獨立性正是全世界研究生教育的培養(yǎng)目標，這兩種教學方式也必將引發(fā)新一輪的研究生教學改革。

四、結語

綜上所述，研究型教學在“交通系統(tǒng)仿真技術及應用”研究生課程中具體體現(xiàn)為以“基礎—方法—應用—專題研究”為課程體系，不僅有現(xiàn)有市場仿真軟件工具的應用專題，更有自主開發(fā)的KMRTS駕駛模擬系統(tǒng)平臺的仿真應用，同時與教學小組的科研實踐緊密結合，采取課內學時與課外學時相互補充，進行課堂講授、項目訓練、專題研究等教學形式組織教學，在教學實踐和教學研究方面有著自己的特色，具有一定的優(yōu)勢和影響。

在培養(yǎng)交通運輸工程領域應用型人才的框架下，只有很好地堅持理論、仿真、實踐三位一體，才能搞好仿真類課程的教學，才能培養(yǎng)出應用型、創(chuàng)新型人才。本文所討論的研究型教學方法，其教學實踐已初見成效，解決了以往在教學過程中暴露出來的問題。

參考文獻：

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