交通運(yùn)輸專業(yè)課程教學(xué)改革與探索
——以《人車路協(xié)同運(yùn)行理論與技術(shù)》課程為例

徐進(jìn)，曾粵

（重慶交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，重慶）

一 引言

當(dāng)今時(shí)代，交通運(yùn)輸業(yè)蓬勃發(fā)展，為適應(yīng)交通運(yùn)輸業(yè)的飛速發(fā)展，培養(yǎng)交通運(yùn)輸行業(yè)人才迫在眉睫，越來越多高等院校開設(shè)交通運(yùn)輸專業(yè)。截止2016年底，在全國(guó)高等院校中，已設(shè)交通運(yùn)輸專業(yè)的院校達(dá)200余所[1]，截止2017年，共有15所院校的交通運(yùn)輸專業(yè)通過了工程教育專業(yè)認(rèn)證[2]，其中以東南大學(xué)、西南交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、北京交通大學(xué)、長(zhǎng)安大學(xué)等高校為主要代表學(xué)校。

自動(dòng)駕駛的出現(xiàn)以及智能交通技術(shù)的演變發(fā)展，使得交通運(yùn)輸逐漸向智能網(wǎng)聯(lián)交通系統(tǒng)發(fā)展[3]。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的出現(xiàn)以及汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，以及構(gòu)建現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系和“一帶一路”倡議的提出，當(dāng)今時(shí)代對(duì)交通運(yùn)輸行業(yè)的工作者以及學(xué)生的技術(shù)能力需求也發(fā)生了變化[4,5]。高等院校中交通運(yùn)輸工程的專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展也在隨之升華[6]。“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來更使得教育理念和教學(xué)模式發(fā)生深刻變革[7,8]。

二 淺談交通運(yùn)輸專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1963年10月，原國(guó)家計(jì)委、教育部發(fā)布了修訂后的《高等學(xué)校通用專業(yè)目錄》，設(shè)置運(yùn)輸類專業(yè)；1998年，中華人民共和國(guó)教育部頒布《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》，將交通運(yùn)輸專業(yè)代碼由081701更改為081201；2012年，中華人民共和國(guó)教育部發(fā)布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄 （2012年）》中將總圖設(shè)計(jì)與工業(yè)運(yùn)輸（部分）和原交通運(yùn)輸合并入交通運(yùn)輸專業(yè)。交通運(yùn)輸工程專業(yè)為一級(jí)學(xué)科，下設(shè)交通信息工程及控制、交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理和載運(yùn)工具與工程等二級(jí)學(xué)科。根據(jù)中國(guó)學(xué)位與研究生教育信息網(wǎng)中的教育部第四次學(xué)科評(píng)估結(jié)果，交通運(yùn)輸工程學(xué)科在全國(guó)具有“博士學(xué)位授權(quán)”的高校共27所，具有“碩士學(xué)位授權(quán)”的高校數(shù)量較多，目前大部分具有“碩士學(xué)位授權(quán)”的高校交通運(yùn)輸工程專業(yè)開設(shè)的專業(yè)必修課主要包括：“數(shù)值分析”、“數(shù)理統(tǒng)計(jì)”、“外國(guó)語英語”、“自然辯證法概論”和“中國(guó)特色社會(huì)主義理論與實(shí)踐研究”等；開設(shè)的專業(yè)選修課有：“交通流理論”、“交通運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)學(xué)”、“綜合運(yùn)輸樞紐與場(chǎng)站運(yùn)輸組織優(yōu)化”、“交通管理與控制”等。

隨著科技的發(fā)展和大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨，智能交通成為交通運(yùn)輸發(fā)展的方向，其中數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的交通管理與控制也是智能交通發(fā)揮作用的關(guān)鍵，智能交通既包括便捷安全的交通出行服務(wù)，也包含了對(duì)交通精細(xì)、動(dòng)態(tài)、智能的管理與控制。交通運(yùn)輸專業(yè)的教學(xué)應(yīng)緊緊圍繞交通運(yùn)輸發(fā)展行業(yè)的熱點(diǎn)問題進(jìn)行展開，使學(xué)生能成為應(yīng)用型人才。

三 交通運(yùn)輸專業(yè)課程教學(xué)改革方法

交通運(yùn)輸專業(yè)的課堂不僅應(yīng)圍繞交通運(yùn)輸發(fā)展行業(yè)的熱點(diǎn)問題進(jìn)行展開，也應(yīng)該在課堂上調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓課堂氛圍更加活躍，老師講解更生動(dòng)，使學(xué)生能用拓展性思維和長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光看待這個(gè)專業(yè)的問題，真正掌握知識(shí)的真諦。當(dāng)今社會(huì)已進(jìn)入人工智能和“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，結(jié)合人工智能和“互聯(lián)網(wǎng)+”，使教學(xué)課堂更加高效便捷有趣。下面從以下幾個(gè)方面描述課程教學(xué)改革的內(nèi)容：

（一） 利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)

在這門課程開始以前，通過互聯(lián)網(wǎng)建立學(xué)習(xí)群，明確每次課前的教學(xué)內(nèi)容，提出下次課程相關(guān)的思考題，學(xué)生通過學(xué)習(xí)群的學(xué)習(xí)，也提出在預(yù)習(xí)中較難理解的內(nèi)容并反饋給老師，使老師在下次課堂能著重描述和講解與該內(nèi)容有關(guān)的知識(shí)，做到有針對(duì)性的教學(xué)，并能使學(xué)生加深對(duì)該學(xué)習(xí)內(nèi)容的印象。

（二） 提高學(xué)生課堂討論的積極性

在課堂上，采取老師和學(xué)生共同完成課堂學(xué)習(xí)的模式，鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)言，留出課堂一部分的時(shí)間給學(xué)生表達(dá)他們對(duì)這節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和想法。并且老師在講解時(shí)，不只是一昧地照著教材講解，而是與當(dāng)今行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)結(jié)合，引入相關(guān)案例，結(jié)合自身相關(guān)的工作和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，使得學(xué)生更能理解這些學(xué)習(xí)內(nèi)容的內(nèi)在涵義，而不是為了考試而學(xué)習(xí)。老師在講述的過程中拋出與之相關(guān)的思考題，讓學(xué)生大膽思考，調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂討論的積極性。

（三） 加強(qiáng)課后學(xué)習(xí)的主動(dòng)性

課后可讓學(xué)習(xí)該課程的學(xué)生自由分組，針對(duì)與該課程相關(guān)的內(nèi)容，自由選擇主題。通過互聯(lián)網(wǎng)查詢資料，得出如何解決交通運(yùn)輸工程實(shí)際問題，一些人工智能技術(shù)能否運(yùn)用到交通運(yùn)輸實(shí)際操作中，是否能將一些技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)、能得到什么預(yù)期成果，并制作成演示文稿，在下次課堂中，由學(xué)生將自己課后準(zhǔn)備和查詢的資料講解給大家聽，使學(xué)生由被動(dòng)式灌輸轉(zhuǎn)換為主動(dòng)式學(xué)習(xí)，并提高學(xué)生們的表達(dá)能力和加深對(duì)該課程內(nèi)容的理解。

四 《人車路協(xié)同運(yùn)行理論與技術(shù)》課程的改革實(shí)踐

《人車路協(xié)同運(yùn)行理論與技術(shù)》（以下簡(jiǎn)稱人車路協(xié)同）是一門實(shí)用、新型、前沿的交通運(yùn)輸專業(yè)課程。本課程面向交通運(yùn)輸工程專業(yè)研究生開設(shè)，是交通運(yùn)輸工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)選修課。隨著道路交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，交通事故數(shù)量和日益嚴(yán)重的交通擁堵已經(jīng)成為倍受關(guān)注的社會(huì)問題，傳統(tǒng)的交通管理模式也因此面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

而道路交通安全是中國(guó)一直以來面臨的一項(xiàng)非常嚴(yán)峻的問題，因此道路交通安全一直是交通運(yùn)輸、交通工程、道路工程以及汽車工程等專業(yè)的核心課程之一。在學(xué)科性質(zhì)方面，道路安全是一門典型的綜合交叉學(xué)科，從人-車-路（環(huán)境）系統(tǒng)角度來解決交通安全問題會(huì)取得較有成效的效果，這也是一直提倡人-車-路（環(huán)境）系統(tǒng)的原因和動(dòng)力。但在現(xiàn)有的相關(guān)專業(yè)課程中，人、車、路（環(huán)境）和管理這幾個(gè)對(duì)道路安全有影響的因素沒有形成有機(jī)結(jié)合的整體，一直都是分別闡述并且泛泛而談，內(nèi)容空洞、松散，這種情況不符合現(xiàn)代道路交通安全科學(xué)發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，不能適應(yīng)人才培養(yǎng)、就業(yè)市場(chǎng)對(duì)交通運(yùn)輸大類專業(yè)人才的要求。

人、車、路、環(huán)境是交通系統(tǒng)4個(gè)最主要的構(gòu)成要素，因此從“人-車-路（環(huán)境）”系統(tǒng)角度來研究、分析和闡述道路交通安全已經(jīng)成為交通運(yùn)輸領(lǐng)域近年來的主流思路。但遺憾的是，雖然“人-車-路（環(huán)境）”系統(tǒng)這一概念在我國(guó)的交通安全、道路設(shè)計(jì)、車輛設(shè)計(jì)、交通工程、駕駛行為等研究領(lǐng)域已經(jīng)提倡了很多年，但目前仍基本停留在概念階段，并未取得太多實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。

體現(xiàn)在教材上，目前的關(guān)于汽車安全、道路交通安全相關(guān)教材不下數(shù)十種版本，每一個(gè)版本在開篇時(shí)都強(qiáng)調(diào)了“人-車-路（環(huán)境）”系統(tǒng)在交通安全研究以及安全治理中的重要性，但在隨后的具體章節(jié)內(nèi)容中，仍是分開處理，即按人的因素、車輛因素、道路因素以及管理因素分別介紹，沒有形成有效的聯(lián)系。使用現(xiàn)有的教材，任課教師無法掌握和了解“人-車-路（環(huán)境）”系統(tǒng)的安全運(yùn)行機(jī)理、各組成要素之間的耦合影響以及這種影響在系統(tǒng)安全上的表現(xiàn)，學(xué)生上課聽講以及課后復(fù)習(xí)更是達(dá)不到利用系統(tǒng)工程思想和手段來分析和改善道路交通安全的教學(xué)目的。

因此在重慶交通大學(xué)開設(shè)了這門課程，并在近年來，根據(jù)最新的研究生培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)該課程教學(xué)進(jìn)行了全面的改革創(chuàng)新。本課程在整合原有的汽車安全、道路交通安全、運(yùn)輸安全管理等課程內(nèi)容基礎(chǔ)上，將安排創(chuàng)新性和前沿性內(nèi)容。從整體上，改善了傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的弊端，提高了研究生課堂的積極性，獲得了良好的教學(xué)效果。具體的做法如下：

（一） 建立學(xué)習(xí)小組

全班同學(xué)自由組隊(duì)，分成若干個(gè)小組，每個(gè)小組約4-5人，分組布置學(xué)習(xí)任務(wù)和研究課題，各小組通過檢索、查閱文獻(xiàn)，發(fā)放調(diào)查問卷，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等方式，完成學(xué)習(xí)任務(wù)和研究課題，再做成演示文稿向老師和其他小組的同學(xué)展示，研究課題包括“車輛協(xié)作式安全應(yīng)用”、“基于系統(tǒng)思維的道路交通安全管理體系研究”、“基于高德地圖的交通路況”等，這些研究課題與實(shí)際生活息息相關(guān)，有助于學(xué)生把課上學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用在實(shí)際生活中，并激發(fā)學(xué)生對(duì)本專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維。最后每人寫一份與本課題相關(guān)論文，將小組展示的演示文稿和論文作為本節(jié)課最終成績(jī)的重要組成部分。

（二） 優(yōu)化課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容

課題組每年專門組織一次討論會(huì)，就教學(xué)內(nèi)容的順序安排、難點(diǎn)重點(diǎn)問題進(jìn)行討論，以便在教學(xué)過程中獲得更好的教學(xué)效果。授課時(shí)強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)，在難點(diǎn)上加以引導(dǎo)。同時(shí)，確定學(xué)生在課后能積極在網(wǎng)上尋找課程的相關(guān)資料，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鍛煉學(xué)生獲取新知識(shí)的能力。此外，結(jié)合自身在山區(qū)道路環(huán)境人車路協(xié)同安全領(lǐng)域的研究成果和深厚積累，為學(xué)生們講授仿真系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)耦合與集成、大規(guī)模數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)等相關(guān)知識(shí)。不再以特定的單一教材為主進(jìn)行教學(xué)，而是緊密結(jié)合前沿的工程實(shí)際應(yīng)用技術(shù)，加上傳統(tǒng)交通運(yùn)輸理論知識(shí)，做成演示文稿，傳授給學(xué)生。

在該課程中講述人-車-路（環(huán)境）協(xié)同仿真系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)、建模原理、建模技術(shù)、聯(lián)合仿真以及系統(tǒng)應(yīng)用的內(nèi)容，重點(diǎn)包括不同道路行駛環(huán)境、不同車型的駕駛員駕駛行為模式，每類駕駛模式自身以及對(duì)道路系統(tǒng)中其它道路用戶的安全性，“運(yùn)行軌跡-運(yùn)行速度”決策技術(shù)，車路協(xié)同技術(shù)等；并且講解了人車路協(xié)同技術(shù)在公路限速中的應(yīng)用——目前限速值與道路條件不協(xié)調(diào)是我國(guó)公路和城市道路交通管理中的主要矛盾和不協(xié)調(diào)因素，深入分析目前我國(guó)公路速度管理中存在的問題和原因，然后講述使用汽車運(yùn)行軌跡和運(yùn)行速度對(duì)山區(qū)公路設(shè)計(jì)安全性、運(yùn)營(yíng)道路安全性進(jìn)行評(píng)判和辨識(shí)、安全改進(jìn)的相關(guān)內(nèi)容，以及基于汽車性能和駕駛?cè)俗匀涣?xí)慣的山區(qū)公路限速理念與方法手段。

在課堂教學(xué)中除了深入淺出講解主要知識(shí)點(diǎn)和基本規(guī)律之外，同時(shí)貫穿大量的案例對(duì)主要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行配合對(duì)照講解，包括圖片形式和視頻形式，生動(dòng)、形象、直觀地為學(xué)生們解說和點(diǎn)評(píng)，加深學(xué)生們的印象。例如在講述車路協(xié)同系統(tǒng)時(shí)，也向?qū)W生拓展車路協(xié)同在當(dāng)今時(shí)代的應(yīng)用領(lǐng)域和一些典型應(yīng)用場(chǎng)景等，如“交叉口輔助駕駛”、“彎道車速預(yù)警”和“匝道控制”等。同時(shí)在授課時(shí)，可結(jié)合網(wǎng)絡(luò)視頻、動(dòng)畫進(jìn)行講解，使知識(shí)點(diǎn)更容易被學(xué)生理解。例如在講述某道路交通事故發(fā)生的原因時(shí)，可播放相關(guān)的交通事故視頻輔助教學(xué)。

（三） 強(qiáng)化師生課堂互動(dòng)，注重實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

在課堂上以討論的方式進(jìn)行教授，以提高學(xué)生的科研思維能力。課堂上不再是老師的獨(dú)角戲，鼓勵(lì)學(xué)生多在課堂與老師、其他同學(xué)交流對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和看法，大膽發(fā)言，并將此納入課程最終考核成績(jī)的一部分。通過相互交流師生間對(duì)人車路協(xié)同運(yùn)行理論與技術(shù)的見解來相互學(xué)習(xí)，有助于加深學(xué)生對(duì)人車路協(xié)同知識(shí)的印象，并且增強(qiáng)學(xué)生的表達(dá)能力。

為了讓研究生掌握山區(qū)公路運(yùn)行的第一手情況，了解道路交通系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，獲得山區(qū)道路的汽車運(yùn)行狀態(tài)和駕駛行為特征，找到事故高發(fā)路段以及典型事故的形成機(jī)制，安排研究生輪換加入道路實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)，如圖1所示。根據(jù)實(shí)時(shí)采集的實(shí)驗(yàn)參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)講解車輛運(yùn)行特性、行駛舒適性、車路協(xié)調(diào)性的分析和判斷方法。帶領(lǐng)研究生在艱險(xiǎn)山區(qū)公路開展自然駕駛實(shí)車實(shí)驗(yàn)，采集駕駛行為數(shù)據(jù)，在道路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)研究生，使其深入研究人-車-路系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制。

圖1 在山區(qū)道路實(shí)車實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)研究生

五 結(jié)語

交通運(yùn)輸專業(yè)是一個(gè)多學(xué)科交叉且理論與實(shí)踐并行的專業(yè)，專業(yè)特點(diǎn)之一是其系統(tǒng)復(fù)雜性，且涉及許多學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得一系列前沿交叉學(xué)科在交通運(yùn)輸領(lǐng)域中應(yīng)用發(fā)展。因此加強(qiáng)交通運(yùn)輸工程專業(yè)理論體系建設(shè)顯得十分必要，本文從利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行課前學(xué)習(xí)、提高學(xué)生課堂討論的積極性和加強(qiáng)課后學(xué)習(xí)的主動(dòng)性三方面來論述交通運(yùn)輸專業(yè)課程教學(xué)改革方法，并論述交通運(yùn)輸專業(yè)選修課《人車路協(xié)同運(yùn)行理論與技術(shù)》課程的改革實(shí)踐，為新時(shí)代下交通運(yùn)輸工程專業(yè)建設(shè)和課程改革提供參考。