“交通控制技術”課程教學改革思考與探討

陳昱光 肖海承 成衛(wèi)

[摘要]“交通控制技術”是交通信息工程及控制專業(yè)核心課程，對培養(yǎng)研究生專業(yè)素養(yǎng)，提升科研能力具有重要意義。本文總結(jié)了“交通控制技術”課程主要特點，指出了以往教學過程中存在的不足，提出了在構建綜合性實驗平臺基礎上的實踐教學思想，詳細介紹了“交通控制技術”課程教學體系設計及教學改革措施。

[關鍵詞]交通控制 交通管理 交通信息 交通工程

一、引言

隨著我國城市化進程不斷加快，機動車保有量飛速增加，城市交通擁堵問題日趨突出，改善交通運行環(huán)境、提升交通流運行效率的需求變得更加迫切。解決交通問題可以分為建設和管理兩個層次：道路網(wǎng)絡等基礎設施建設可以在總體上增加交通供給能力，但由于土地、資金及建設周期等原因，從建設層面上解決交通問題是基礎性和長遠性的，對于目前我國城市面臨的嚴峻交通狀況，更多的需要從管理控制角度來考慮；交通控制可以為交通流運行設計合理的運行秩序、對交通系統(tǒng)資源進行科學分配，從經(jīng)濟性和時間性來講，從管理控制的角度解決交通問題更符合我國目前大部分城市的現(xiàn)狀，因此，具備現(xiàn)代交通管理控制技術的專業(yè)人才需要也在不斷增加。

交通控制技術伴隨現(xiàn)代城市交通系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展，是培養(yǎng)現(xiàn)代化交通系統(tǒng)管理者和交通工程師的重要內(nèi)容之一[1]?！敖煌刂萍夹g”課程在昆明理工大學開設多年，是交通工程專業(yè)、交通運輸專業(yè)本科生和交通信息與控制工程、載運工具運用工程碩士研究生的專業(yè)課之一，2012年我校將“交通控制技術”作為研究生核心課程進行重點建設，課程建設團隊根據(jù)多年教學經(jīng)驗，從多方面對該課程進行了教學改革思考與實踐探索。

二、課程教學理念與特點

“交通控制技術”作為培養(yǎng)交通工程專業(yè)技能的主要課程，其研究對象包括人、車、路、環(huán)境，研究方法注重結(jié)合實際，培養(yǎng)手段應充分利用立體化多種教學，緊密結(jié)合當前我國城市交通現(xiàn)狀，對不斷出現(xiàn)的熱點問題與時俱進、追蹤研究，才能培養(yǎng)出真正適應現(xiàn)代化交通發(fā)展的交通專業(yè)人才。“交通控制技術”課程研究對象決定了課程教學思想上必須能夠密切聯(lián)系實際，在理論知識學習的基礎上不斷加強解決實際問題的能力，真正提高工程實踐和創(chuàng)新能力的同時提高。這些教學理念要求在進行具體的教學設計中，注重為學生提供良好的工程實踐實驗體系平臺，構建實踐性教學體系。

同時，隨著城市化水平的不斷提高，道路網(wǎng)絡復雜度不斷提升，對于交通人才的專業(yè)素質(zhì)要求也在不斷加強。特別是在新一代交通管理系統(tǒng)中，計算機、通訊、數(shù)據(jù)處理及人工智能等技術的重要性逐漸突顯，交通仿真等技術也成為交通控制技術的重要實現(xiàn)手段。針對研究生開設的“交通控制技術”課程教學對象是已經(jīng)具備一定理論知識儲備的研究生，因此在教學中應采用差異化教育和整體管理相結(jié)合的模式。既保證總體教學目標的實現(xiàn)，同時又允許學生有差異性的發(fā)展，為研究生進一步提升專業(yè)素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新性提供平臺。所謂差異化教育策略，是根據(jù)學生自身特點和未來發(fā)展規(guī)劃，有針對性的提供其發(fā)展可能，注重啟發(fā)式和案例教學方法的使用；整體管理策略要求所有學生能夠?qū)φn程基礎內(nèi)容有全面把握，通過合理的考核體系將兩者有機的聯(lián)合起來。筆者通過總結(jié)發(fā)現(xiàn)，“交通控制技術”課程主要有以下特點：

1.實踐性

交通控制的最終目的是服務于實際的交通管理系統(tǒng)，交通控制技術的發(fā)展也是伴隨著城市交通管理系統(tǒng)而不斷完善的?！敖煌刂萍夹g”課程理論基礎來源于實際交通問題，通過抽象、升華、總結(jié)后建立的交通控制理論的應用對象仍然是城市交通系統(tǒng)。因此“交通控制技術”課程的學習和教授需要緊密結(jié)合實際交通問題進行。

2.教學信息量大

“交通控制技術”課程內(nèi)容的理論與實踐包含了多個學科理論知識及眾多的實際問題。它以交通工程學為基礎，涉及到交通規(guī)劃、智能化交通、系統(tǒng)工程等多個學科，要對“交通控制技術”課程形成深刻掌握，需要對相關知識有較好的儲備，對老師和學生綜合素質(zhì)要求較高。同時交通控制技術對應的實際交通管理系統(tǒng)包括眾多現(xiàn)實課題，如慢行交通、公共交通、停車管理、單個交叉口的交通組織與信號控制、區(qū)域交通組織與信號控制等，都包含在“交通控制技術”課程的核心范圍中，而要對這些問題有深入的認識和理解，必須通過大量的實踐和案例分析才可能掌握，因此教學信息量較大[2]。

3.理論與實踐緊密相連

“交通控制技術”課程理論來源于實踐的交通工程活動，同時為交通管理控制提供指導。這個特性使得本課程理論學習與實踐必須緊密相連，通過理論學習掌握系統(tǒng)性知識，通過現(xiàn)場觀測調(diào)研獲得交通問題的感性認識，之后才可能利用交通控制技術為解決實際問題提供合理的策略和方案，最后還要通過實際應用效果進一步發(fā)現(xiàn)理論應用于實踐中的問題，進而升華完善理論知識[3]。比如交通控制中要解決的交通組織、交通渠化、交通信號配時等核心問題，都需要在上述過程中不斷加深對理論知識的認識，培養(yǎng)專業(yè)技能。

4.個性化突出

由于自然環(huán)境、經(jīng)濟人口水平、路網(wǎng)規(guī)模、交通參與者的隨機性等原因，不同城市的交通問題往往各不相同，重點問題和主要矛盾也不一而足，需要具體問題具體分析。交通控制技術理論知識是解決具體問題的基礎，它為解決交通問題提供了基礎的模型和公式，但在實際中，需要根據(jù)實際情況提出有針對性的方案才能獲得較好的控制效果，達到理論學習為工程實踐服務的目的。

三、“交通控制技術”課程存在的問題

1.偏重理論，缺乏實踐

“交通控制技術”是一門服務與實際交通管理，面向工程應用的專業(yè)技術課程。但是傳統(tǒng)的教學中，實際上并沒有很好的體現(xiàn)出理論聯(lián)系實際的特點，缺乏對理論知識應用的實踐教學。本門課程對研究生和本科生教學沒有很好的區(qū)分，甚至于在某些時候針對研究生的課程內(nèi)容與本科生教學時基本雷同。交通工程相關專業(yè)研究生，本科生階段一般已經(jīng)學習過“交通控制技術”課程，對于基礎理論已有了一定掌握，在研究生階段后，更需要的對理論知識與實踐相結(jié)合，通過實踐真正理解交通控制技術的精髓，達到學以致用的效果，培養(yǎng)扎實的專業(yè)技能。

2.教學手法單一，教學實驗較少

由于客觀條件限制等原因，傳統(tǒng)“交通控制技術”課程教學手段單一，以教師為中心，學生處于被動接受狀態(tài)，不利于學生主動性的發(fā)揮和獨立性的鍛煉。教學實驗以現(xiàn)場觀測為主，由于涉及到室外調(diào)查安全性等問題，教學實驗安排的較少，且沒有針對性，難以體現(xiàn)不同學生特點的差異性教學方法。

3.缺少綜合性實驗平臺

“交通控制技術”大部分理論知識需要通過實踐才能較好的掌握和理解，一個良好的綜合性實驗平臺能夠方便的為學生提供應用理論知識解決實際問題的環(huán)境。仿真軟件、信號模型控制系統(tǒng)、交警指揮中心相結(jié)合的綜合性平臺是目前“交通控制技術”教學中所缺乏的。

四、“交通控制技術”課程教學改革設計

筆者在“交通控制技術”核心課程建設中，將該課程的教學指導思想定位為“在構建完善的工程實踐實驗教學平臺基礎上，以理論技術指導實踐，實踐反饋加深理論掌握，采用理論與實踐教學有機結(jié)合、相互促進的教學方法，構建注重實踐的教學體系”。針對“交通控制技術”課程特點與以往教學中存在的不足，以上述教學思想為指導，設計的教學體系如圖1所示，在具體的教學過程中，采取了以下幾點改革措施：

圖1：“交通控制技術”課程教學體系設計

1.構建綜合性交通實驗平臺，為實踐性教學創(chuàng)造良好條件

根據(jù)“交通控制技術”課程來源于實際、服務于實踐的基本思想，在教學過程中充分說明課程實踐的重要性，為了給學生創(chuàng)造良好的實驗條件，能夠獲取實際交通控制經(jīng)驗，筆者建立了包括交警信號控制終端、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、信號控制模擬系統(tǒng)、城市交通仿真平臺等多個子系統(tǒng)的綜合性交通實驗實踐平臺。筆者通過與昆明市公安局交通警察支隊合作，在學校實驗室內(nèi)建立昆明市交通信號控制終端、接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了在實驗室內(nèi)即可實時獲取昆明市道路交通流參數(shù)（流量、速度等）；建立了交通仿真平臺，可以進行宏觀、微觀仿真和實時仿真運算；通過與交通控制設備企業(yè)合作，建立了交通信號控制模擬系統(tǒng)。

綜合性交通實驗實踐平臺的建立，使學生能夠在實驗室內(nèi)直觀觀測交通信號控制方案運行過程；獲取建立交通控制算法及模型所需的大量基礎數(shù)據(jù)；實現(xiàn)了在實驗室內(nèi)通過視頻監(jiān)控進行某些交通調(diào)查，與現(xiàn)場調(diào)查效果進行比較；通過對仿真平臺提供的綜合性、全面的分析報告和仿真信息輸出的統(tǒng)計分析，評價不同控制方案的優(yōu)劣；通過信號控制終端優(yōu)化調(diào)節(jié)交叉口信號配時，使學生獲得寶貴的實際控制經(jīng)驗及控制技術效果反饋。通過綜合性交通實驗實踐平臺，保證“交通控制技術”課程教學真正達到理論與實踐緊密聯(lián)系、相互促進的效果。

圖2 “交通控制技術”課程教學實驗平臺

2.充分開展學術及實踐管理交流，多角度了解交通控制系統(tǒng)

“交通控制技術”課程的理論知識主要通過課堂教學完成，但在實際中交通控制系統(tǒng)的運行不僅需要掌握交通控制技術理論，還需要能夠?qū)煌ㄏ到y(tǒng)運行有全面的把握，特別是對于有志于從事交通管理工作的研究生，能夠獲得實際交通管理控制經(jīng)驗尤為重要。因此筆者邀請一線經(jīng)驗豐富的交通管理人員開展講座及交流，讓學生可以從交通系統(tǒng)管理人員的角度，分析、探討交通問題的根源所在，明確交通管理工作對交通控制技術的實際需求；邀請國內(nèi)外知名交通信號控制系統(tǒng)設備企業(yè)（如SCATS、SCOOT、海信等）人員對學生講解交通控制系統(tǒng)設計理念及實際方案設計、建設、調(diào)試、使用等經(jīng)驗，讓學生開闊視野、提升專業(yè)素質(zhì)、增加管理應用經(jīng)驗，培養(yǎng)能力全面的交通控制技術人才。

3.多形式交通調(diào)查與仿真軟件學習結(jié)合

交通控制技術理論應用的基礎是能夠獲取大量控制模型、算法所需的交通流等基礎信息。一般來講，交通控制技術應用所需數(shù)據(jù)需要由交通調(diào)查提供，在某種程度上，交通調(diào)查結(jié)果決定了交通控制技術應用的效果。因此，在“交通控制技術”課程教學中應充分強調(diào)交通調(diào)查的重要性。為了讓學生能夠?qū)煌ㄕ{(diào)查的重要性有直觀感受，將交通調(diào)查與仿真軟件學習相結(jié)合。通過對比不同小組調(diào)查人員獲得的基礎數(shù)據(jù)制定相應的控制策略和方案，并進行交通控制仿真參數(shù)標定，在仿真軟件中控制方案運行效果與實際交通流運行對比，直觀感受交通調(diào)查結(jié)果對交通控制設計的影響。

傳統(tǒng)的交通調(diào)查方法需要大量人力物力在現(xiàn)場進行，由于受到調(diào)查人員精力、經(jīng)費等條件限制，特別是由于交通現(xiàn)場的不可重復性，現(xiàn)場交通調(diào)查方法得到的數(shù)據(jù)在某些時候誤差較大。筆者構建的綜合性交通實驗平臺中的視頻監(jiān)控子系統(tǒng)在一定程度上可以彌補現(xiàn)場調(diào)查的缺陷。因此在“交通控制技術”課程教學中，通過對同一交通節(jié)點分別進行現(xiàn)場調(diào)查和視頻監(jiān)控調(diào)查，讓學生充分比較兩種調(diào)查方法的優(yōu)劣，為不同條件下采用不同調(diào)查方法提供選擇。

圖3：“交通控制技術”課程視頻交通調(diào)查與仿真軟件

4.案例教學法的應用

案例教學法是由師生共同參與，能夠充分調(diào)動學生積極性的互動式問題分析與討論教學法[4]。案例教學法的核心在于培養(yǎng)學生分析與決策技巧，而不僅僅是獲得理論技術等形式上的知識。由于城市交通問題具有個性化突出、隨機性強、復雜度高等特點，理論知識的具體應用一直是“交通控制技術”課程的難點。案例教學法具有教學目的性強、情景真實度高的優(yōu)點，使學生能夠?qū)Φ湫徒煌▎栴}進行具體分析，開闊思路，深化對交通控制涉及的各因素理解，訓練其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、提供合理方案的能力，將理論聯(lián)系實際落到實處。案例庫的建設案例教學法成功的關鍵，筆者通過多年的項目實踐，積累了豐富的交通控制技術應用案例，在云南省內(nèi)基本各個城市均有一定的交通控制項目經(jīng)驗，建設了包含各種交通問題及解決方案的交通控制技術案例庫。

五、結(jié)語

“交通控制技術”課程是培養(yǎng)交通工程專業(yè)人才的重要課程之一，由于現(xiàn)代化城市交通的飛速發(fā)展，交通專業(yè)人才的需求也日益迫切，并要求交通專業(yè)人員即具備理論知識又能解決實際問題。社會需求及交通專業(yè)的實踐特性決定了“交通控制技術”課程教學必須強化學生實踐能力。筆者在“交通控制技術”課程教學改革中的實踐發(fā)現(xiàn)：提高學生交通控制技術應用能力的關鍵在于建立完善的綜合性交通實驗平臺，配合合理的交通控制系統(tǒng)人員交流及案例教學方法，將有效提高學生的專業(yè)素質(zhì)，培養(yǎng)較強的工程實踐能力。

[參考文獻]

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[2]張國強，陳峻，王昊.“交通管理與控制”課程實踐環(huán)節(jié)教學改革[J].東南大學學報（哲學社會科學版），2011，（13）：134-136.

[3]孫耀東，馮建棟，趙曉晴.交通工程理論與實踐互動教學探析[J].高等建筑教育.2006，15（1）：77～79.

[4]王秀芝.案例教學中需要研究的幾個問題[J].中國高教研究，2006（12）：44-45.

（作者單位：1昆明理工大學云南?。ǜ咝＃┲悄芙煌ㄏ到y(tǒng)工程研究中心 云南昆明）