基于Capstone理念的交通運輸專業課堂教學改革與實踐

邱欣　楊青　毛程遠　施俊慶

摘 要 為探索交通運輸專業相關規劃與設計類課程的課堂教學改革新模式，基于美國頂峰課程理念（Capstone），以實際項目為驅動，以重塑知識結構為目標，對課程設置和教學內容進行全方位改革，建立了“理論教學-課程實踐-項目應用”一體化的課程教學新體系，提升了學生對專業知識的綜合運用能力，對未來本科應用型人才培養方案制定和課程體系改革起到了借鑒和指導作用。

關鍵詞 頂峰課程 交通運輸專業 課堂教學改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.02.056

Abstract In order to explore a new class reformation pattern in the curriculum group of transportation planning and design， the curriculum provision and the course content were reformed completely based on Capstone theory. The project-driven courses teaching system of “Theory Teaching to Course Practice to Project Application” was built， which leaded students to enhance their comprehensive application ability of professional knowledge. It could provide reference and guidance to the undergraduate schools education in the future.

Keywords capstone； transportation planning and design； class teaching reformation

當前，科學發展呈現出高度分化和高度綜合的趨向，學科的分化和知識的分割使得高等教育人才培養的專業化趨勢日益明顯。學科之間的交叉融合要求高等教育必須促進跨學科知識、課程的綜合，從而培養具有整體知識視野和綜合素質的人才。就經濟社會發展而言，金融危機帶來就業市場競爭的日益激烈，科技發展帶來了技術創新和產業升級。市場對人才的綜合素質能力要求也在不斷提高，培養熟悉社會實踐、勝任工作崗位、具有良好交流溝通、組織管理等整體素質的綜合人才成為高等教育人才培養的重要目標。交通規劃與設計課程群是交通運輸專業的一系列方向性課程，系統地闡述了交通設計的基本理論與方法及其應用技術，具有較高的綜合性、創造性和實踐性。掌握交通規劃與設計課程群相關知識與技能，并將其應用于實際項目，有利于提升學生對專業知識的應用能力，對該專業學生今后相關工作有著重要的作用和意義。但現有課堂教學模式仍存在以教師為中心、知識單向發送、學生被動接收的沉悶局面，未實現信息的多向交流，學生在整個學習過程中相互協作與綜合知識的應用較少，課堂教學的實效性較差。因此，為了提高學生對專業知識的整合能力，同時提升學生的智力和創造力，有必要對交通規劃與設計課程群的課堂教學開展系列改革探索。

1 基于Capstone理念的課堂教學模式

20世紀80年代以來，美國研究型大學的本科教育存在著諸多問題，特別是在本科學習的最后階段，沒有一種課程能對以往知識加以綜合利用。因此，學校、社會都呼吁要改善研究型大學的課程安排，增強教學的探索性、創造性和實踐性，以及學生對知識的整合能力，同時發展學生的智力和創造力。面對學界和社會的指責和批評，美國教育界開始反思研究型大學本科教育的缺陷和不足。1998年，美國博耶研究型大學本科教育委員會發表了題為《重振本科教育：美國研究型大學發展藍圖》的研究報告，其中一項改革意見為開設頂峰課程（Capstone Course），并呼吁以一個頂峰體驗課程作為本科教育的結束，使學生的研究性學習經驗通過一個與專業相關的研究項目，完整而充分地體現出來，使其研究能力和交流技能得到進一步的提升。

作為本科教育的一種新型課程形式，頂峰課程以整合知識、連接社會、提高綜合素質和能力為教學目標，順應了科學、經濟社會和高等教育發展的要求。頂峰體驗課程的目標就是通過研究具有一定難度的項目，把本科教育零碎的知識整合到一起，從而提高學生解決現實問題的能力。頂峰課程不僅傳授了學生某一個學科或專業領域的知識技能，更是對學生過去所學各門課程內容進行了跨學科的整合與合成，從而達到重塑學生知識結構的作用。通過課程學習與體驗，學生不僅進行了理論知識的學習，還能夠把知識技能與實際的工作崗位、社會需求結合起來，將大學的學習經歷與未來的發展聯系起來，同時還可以使學生對已有學習知識進行反思、批判與拓展，從而獲得知識的社會意義與價值。頂峰課程除了關注學生的專業知識與專業技能，還非常注重學生的溝通表達、問題確認與解決、組織領導、團隊合作、專業發展和終身發展等方面的綜合能力。因此，頂峰課程已被許多國家高等教育部門所引進，得到了高校、學生和用人單位的普遍歡迎，對高等教育課程改革產生了重大影響。

2 交通規劃與設計課程群的課堂教學改革與實踐

借鑒美國頂峰課程實施的相關成果與教學理念，反思交通運輸專業傳統課堂教學模式存在的問題，對交通運輸專業中交通規劃與設計方向的相關課程，進行了課堂教學改革與創新實踐計劃。采用“項目驅動”課堂教學方式，以項目為載體，引導學生在學習和完成項目的實訓中，培養知識獲取、問題解決、團隊合作、交流表達等能力。現已交通運輸專業“交通軟件應用技術”為課程依托，系統介紹基于Capstone理念的課堂教學改革的實施過程與成效。

2.1 課程介紹

“交通軟件應用技術”是交通運輸專業中的個性化課程，是一門實踐性強，理論和實踐相結合的課程，通常在第五學期開設。該課程主要涉及交通仿真的原理、交通仿真的系列模型、常用交通仿真軟件等相關內容。通過該課程的學習使學生能夠利用交通仿真的理論知識、相關研究成果和軟件，對交通運輸工程領域的系統優化問題進行數值模擬、數據分析和對策研究。基于Capstone理念，教學過程以《城市道路交通擁堵動態綜合評價及對策研究》課題項目為依托。

2.2 課程方案設計

課程包括理論學習、方案策劃、交通調查、數據分析、建模仿真和課程評估六個環節，其學時分配、課程內容、授課地點和指導教師，如表1所示。指導教師團隊實現了校內教師團隊與校外專家的聯合。

2.3 課程實施

（1）課程組分工。通過對金華市道路網交通運行組織現狀的研究，選取有代表性的城市主干路交叉口為調查對象，并對調查數據進行分析，進而提出相應優化方案。該課程教學班學生人數為22人，共分4小組，由學生自由組隊，課程分組與交叉口分配，如表2所示。

（2）交通調查。交通調查旨在了解調查路段的道路幾何現狀與車流量狀況。四個組分別對交叉口展開調查，由組長統一進行調查人員的組織與安排，并通過手機拍攝的方式連續記錄15分鐘。在進行調查時，先進行道路幾何現狀與交叉口信號配時調查，之后進行車流量調查。

（3）數據分析。調查結束后，各個小組分別統計15分鐘內對應交叉口各進口左轉、直行和右轉的不同類型車輛流量，并將15分鐘的交通流量擴大為1小時的交通流量。由組長整合得到對應交叉口各個方向的流量。

（4）建模仿真與方案優化。調查得到的數據主要包括交叉口的幾何現狀，信號配時和不同類型車輛的流量。第1、2組為相鄰交叉口，第3、4組為相鄰交叉口。根據1、2組數據建立一個VISSIM仿真模型；根據3、4組數據建一個仿真模型，分別得到單點信號配時下交叉口的排隊長度、延誤和行程時間。通過調整相鄰兩個交叉口的信號配時，得到綠波交通的信號配時方案，計算該方案下的行程時間、延誤以及排隊長度，與單點信號配時對比可知其優化效果。

（5）考核方式。最后以小組為單位向專家、老師和同學們進行課程匯報。匯報過程中，專家、老師和同學均可自由提問，由小組成員解答。最后，以小組的現場答辯表現和項目的實際完成質量作為依據，由專家、老師共同評分，評分標準見表3。

（6）課程評價。將Capstone理念引入“交通軟件應用技術”課程，幫助學生在完成課程項目中熟練掌握交通軟件的應用，同時重新回顧整合交通調查、交通工程學與交通設備等專業課程知識。使學生對該門課程的學習不僅停留在理論上的認識，更上升至解決實際工程問題的層面。通過問題分析，團隊協作與項目匯報，為學生帶來一種頂峰體驗。課程內容及課堂教學模式的改變，突破了傳統課堂講授和上機實驗形式單一、理論性強、脫離實際、主動性差等問題。

3 交通規劃與設計課程群的課堂教學改革效果評價與分析

以交通規劃與設計課程群相關課程為依托，把Capstone理念應用到交通運輸專業本科高年級學生的培養模式實踐中，對相關專業知識整合與實踐應用能力進行了詳細分析，同時以實際項目作為驅動，對課程的設置和教學內容進行全方位改革，打破了以學科體系及知識傳授為主線的傳統課程教學模型，取而代之以培養學生的職業能力為目標的課程培養體系，促進了學生對專業知識的整合與綜合，實現了學生職業能力和專業技能的整體提升。基于Capstone理念，所建立的“理論教學-課程實踐-項目應用”一體化的課程教學新體系，推動了交通運輸專業本科課程教學改革與創新模式的構建與完善。

4 結語

本文針對交通規劃與設計課程群課堂教學需求，提出了基于Capstone理念的課堂教學改革新模式，突出了課程體系改革、課程內容工作任務劃分、課程評價標準制定和“理論教學-課程實踐-項目應用”一體化的課程教學改革與創新，重點加強了對學生的專業知識整合運用能力、實踐技能的培養，提升了學生的職業能力。該課堂教學模式對未來本科人才培養的辦學定位和課程體系改革起到了借鑒和指導作用。

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