CDIO理念下交通工程專業(yè)軟件課程中的應(yīng)用

張俊友　李思賢　王樹鳳

摘要：CDIO工程教育模式是以其教育理念和方法體系來指導(dǎo)工程教育培養(yǎng)模式的改革。本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，以交通仿真軟件TransCAD的實(shí)踐操作為例，將CDIO教學(xué)理念貫徹于整個(gè)教學(xué)過程，使得理論學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

關(guān)鍵詞：CDIO理念；TransCAD；交通工程專業(yè)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）30-0073-02

交通仿真技術(shù)運(yùn)用交通領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，以計(jì)算機(jī)為載體，對道路交通設(shè)計(jì)、交通管理、城市規(guī)劃等方案進(jìn)行數(shù)字或圖形等方式的描繪，可以直觀地描述復(fù)雜的交通問題，已經(jīng)在交通工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。對交通專業(yè)的學(xué)生而言，熟練掌握交通仿真軟件將有助于增加對交通專業(yè)知識(shí)的理解，培養(yǎng)并訓(xùn)練其使用仿真軟件解決實(shí)際問題的能力。傳統(tǒng)教學(xué)理念中，理論知識(shí)一直是教學(xué)基礎(chǔ)，然而很多情況下，我們會(huì)落入片面強(qiáng)調(diào)理論的泥潭，本文將CDIO（Conceive Design Implement Operate）教育教學(xué)理念與交通仿真軟件教學(xué)工作充分結(jié)合，以TransCAD軟件在交通工程專業(yè)軟件課程中的實(shí)際應(yīng)用為例，使學(xué)科知識(shí)與工程項(xiàng)目完美結(jié)合，提高學(xué)生對專業(yè)理論知識(shí)的理解，同時(shí)培養(yǎng)其解決實(shí)際問題的能力。

一、CDIO工程教育模式介紹

CDIO教育模式是現(xiàn)代教育改革中的優(yōu)秀成果，它由構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)踐、操作等四個(gè)環(huán)節(jié)組成。通過向?qū)W生提供案例，使其以組內(nèi)討論的方式構(gòu)思待研發(fā)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案，按照工作計(jì)劃層層推進(jìn)。最終，引導(dǎo)學(xué)生參與到實(shí)際項(xiàng)目中，在實(shí)踐中總結(jié)和提高，提前適應(yīng)市場，從而形成一套獨(dú)特的工程畢業(yè)生培養(yǎng)模式。

二、CDIO模式在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用

1.構(gòu)思性實(shí)踐（Conceive）階段在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用。構(gòu)思性實(shí)踐（Conceive）階段首先使學(xué)生熟悉TransCAD軟件的整體操作，結(jié)合交通規(guī)劃原理的基礎(chǔ)知識(shí)，充分理解交通需求預(yù)測模型四階段法（交通生成、交通分布、方式劃分、交通分配）的基本概念，同時(shí)要求學(xué)生對課程內(nèi)容有框架式的認(rèn)知，并對待研發(fā)的項(xiàng)目有初步構(gòu)思。此階段主要教學(xué)思路是由教師提供當(dāng)前較典型的實(shí)際軟件案例以及已公開的項(xiàng)目實(shí)例，每個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)挑選經(jīng)典案例進(jìn)行分析、思考并探討案例中模型等概念如何體現(xiàn)，形成對軟件學(xué)習(xí)的基本認(rèn)識(shí)，對未來工作量和工作內(nèi)容有大致的了解，同時(shí)加深對TransCAD軟件基本設(shè)計(jì)方法的理解，探究與項(xiàng)目工程對接的可行性。

2.設(shè)計(jì)性實(shí)踐（Design）階段在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用。設(shè)計(jì)性實(shí)踐（Design）階段要求學(xué)生團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作實(shí)現(xiàn)TransCAD軟件項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，尤其是項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的確定。這一階段中，將建立點(diǎn)、線、面結(jié)合的立體教學(xué)思路。首先引入地圖中“層”的概念，了解“層”中的地圖要素屬性，如區(qū)域、路段和站點(diǎn)等。分別從點(diǎn)、線、面三個(gè)層次出發(fā)，形成網(wǎng)狀的知識(shí)體系，使學(xué)生易于理解的同時(shí)牢記各知識(shí)點(diǎn)。點(diǎn)層、線層和面層教授的內(nèi)容總結(jié)如下：點(diǎn)層——路網(wǎng)交匯點(diǎn)（路網(wǎng)交匯生成，無須創(chuàng)建，需要從默認(rèn)的hidden狀態(tài)更改為show狀態(tài)）、小區(qū)質(zhì)心層（將小區(qū)質(zhì)心從點(diǎn)層selection選擇集篩選出來，為后續(xù)選擇質(zhì)心連桿做準(zhǔn)備）；線層——路網(wǎng)層（創(chuàng)建初始路網(wǎng)：在TransCAD軟件中可分別通過即時(shí)繪制和導(dǎo)入現(xiàn)存文件兩種方法建立初始路網(wǎng)）、質(zhì)心連桿（是一段虛擬線段，把質(zhì)心點(diǎn)與路段相連，作為小區(qū)間的交通出行的通道，又稱shortest path）；面層——小區(qū)層（根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)，按照行政區(qū)劃、土地利用性質(zhì)、交通性質(zhì)、人口規(guī)模等將項(xiàng)目及其鄰近區(qū)域劃分為若干）。

3.實(shí)現(xiàn)性實(shí)踐（Implement）階段在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用。在實(shí)現(xiàn)性實(shí)踐（Implement）階段，學(xué)生團(tuán)隊(duì)進(jìn)行分工協(xié)作，定期根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃進(jìn)行項(xiàng)目檢查以及階段性匯報(bào)。本階段的重點(diǎn)，是對數(shù)據(jù)的輸入和校對，以保證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。通過實(shí)際調(diào)研和查閱資料，掌握小區(qū)人口、GDP、各小區(qū)基礎(chǔ)年的發(fā)生量和吸引量，錄入各路段的ID號(hào)、長度、流量、行駛時(shí)間、V/C、各區(qū)的ID號(hào)、面積及小區(qū)質(zhì)心，為四階段操作做數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。隨后建立規(guī)劃區(qū)域路網(wǎng)，添加路段屬性（高速公路、城市快速路、各干路及支路、質(zhì)心連桿等）、設(shè)計(jì)速度、時(shí)間等。學(xué)生需對前期的數(shù)據(jù)搜索階段進(jìn)行總結(jié)，采用交通需求預(yù)測模型的四階段法，結(jié)合城市總體規(guī)劃及路網(wǎng)規(guī)劃，參照各地區(qū)交通發(fā)展報(bào)告等，進(jìn)行出行方式劃分，預(yù)測出未來5年、10年至30年的機(jī)動(dòng)車出行量，最后生成OD矩陣和主題圖。

4.運(yùn)作性實(shí)踐（Operation）階段在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用。運(yùn)作性實(shí)踐（Operation）階段，學(xué)生將設(shè)計(jì)出的模型進(jìn)行具體應(yīng)用。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入完成后，結(jié)合具體項(xiàng)目要求建立模擬應(yīng)用環(huán)境，實(shí)施模擬應(yīng)用。所有項(xiàng)目完成后由教師和組織項(xiàng)目的設(shè)計(jì)團(tuán)體（如設(shè)計(jì)院、設(shè)計(jì)分公司等）實(shí)施項(xiàng)目成果的評(píng)價(jià)、交流和總結(jié)。此環(huán)節(jié)是整個(gè)CDIO工程教育理念中最難的部分，同時(shí)也是對提高學(xué)生實(shí)踐能力最有幫助的部分。通過與市場接觸，增加學(xué)生在實(shí)操方面的經(jīng)驗(yàn)，夯實(shí)基礎(chǔ)，以更好地適應(yīng)今后的工作。

三、CDIO模式在考核形式中的探討

以小組為單元，對一個(gè)現(xiàn)實(shí)的交通問題擬成待評(píng)估項(xiàng)目，建立綜合實(shí)踐課考核模式。首先老師將各個(gè)項(xiàng)目操作階段的分工進(jìn)行枚舉，按照工作量和工作難度進(jìn)行分?jǐn)?shù)劃定，將小組內(nèi)所有學(xué)生的分工進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，防止部分學(xué)生“蒙混過關(guān)”的情況。在各個(gè)階段，對學(xué)生的操作能力、匯報(bào)能力和合作能力進(jìn)行評(píng)估。除了在形式上的區(qū)別之外，在考核內(nèi)容上傳統(tǒng)模式與CDIO模式有很大區(qū)別，新型模式下的考核由注重課本理論知識(shí)的傳統(tǒng)考試模式向知識(shí)+能力+素質(zhì)的綜合考核模式轉(zhuǎn)變，當(dāng)然學(xué)習(xí)成果應(yīng)反映在解決實(shí)際的問題而不是分?jǐn)?shù)上。

四、總結(jié)

運(yùn)用CDIO工程教育理念，教授交通工程專業(yè)軟件相關(guān)課程，并結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，能使學(xué)生充分熟練Transcad軟件操作，將專業(yè)知識(shí)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用，從而走出片面強(qiáng)調(diào)理論的教學(xué)誤區(qū)。同時(shí)，CDIO教學(xué)理念的四個(gè)環(huán)節(jié)使得整個(gè)教學(xué)工作的各個(gè)部分更加緊密地聯(lián)系在一起，學(xué)生通過分組討論、設(shè)計(jì)方案、實(shí)踐探究，提高了團(tuán)隊(duì)合作能力，為盡快適應(yīng)社會(huì)生活奠定了良好的基礎(chǔ)。本案例將有助于對類似的交通專業(yè)相關(guān)軟件進(jìn)行相同模式的探索，提高整體教育教學(xué)水平。

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