CDIO理念下交通工程專業(yè)軟件課程中的應用

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工程教育培養(yǎng)模式的改革。本文結(jié)合實際項目，以交通仿真軟件TransCAD的實踐操作為例，將CDIO教學理念貫徹于整個教學過程，使得理論學習與實際應用相結(jié)合，鍛煉了學生的實踐能力，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維。

關鍵詞：CDIO理念；TransCAD；交通工程專業(yè)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）30-0073-02

交通仿真技術運用交通領域的專業(yè)知識，以計算機為載體，對道路交通設計、交通管理、城市規(guī)劃等方案進行數(shù)字或圖形等方式的描繪，可以直觀地描述復雜的交通問題，已經(jīng)在交通工程領域得到了廣泛應用。對交通專業(yè)的學生而言，熟練掌握交通仿真軟件將有助于增加對交通專業(yè)知識的理解，培養(yǎng)并訓練其使用仿真軟件解決實際問題的能力。傳統(tǒng)教學理念中，理論知識一直是教學基礎，然而很多情況下，我們會落入片面強調(diào)理論的泥潭，本文將CDIO（Conceive Design Implement Operate）教育教學理念與交通仿真軟件教學工作充分結(jié)合，以TransCAD軟件在交通工程專業(yè)軟件課程中的實際應用為例，使學科知識與工程項目完美結(jié)合，提高學生對專業(yè)理論知識的理解，同時培養(yǎng)其解決實際問題的能力。

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，它由構思、設計、實踐、操作等四個環(huán)節(jié)組成。通過向?qū)W生提供案例，使其以組內(nèi)討論的方式構思待研發(fā)項目，設計項目方案，按照工作計劃層層推進。最終，引導學生參與到實際項目中，在實踐中總結(jié)和提高，提前適應市場，從而形成一套獨特的工程畢業(yè)生培養(yǎng)模式。

二、CDIO模式在教學實踐中的應用

1.構思性實踐（Conceive）階段在教學實踐中的應用。構思性實踐（Conceive）階段首先使學生熟悉TransCAD軟件的整體操作，結(jié)合交通規(guī)劃原理的基礎知識，充分理解交通需求預測模型四階段法（交通生成、交通分布、方式劃分、交通分配）的基本概念，同時要求學生對課程內(nèi)容有框架式的認知，并對待研發(fā)的項目有初步構思。此階段主要教學思路是由教師提供當前較典型的實際軟件案例以及已公開的項目實例，每個學生團隊挑選經(jīng)典案例進行分析、思考并探討案例中模型等概念如何體現(xiàn)，形成對軟件學習的基本認識，對未來工作量和工作內(nèi)容有大致的了解，同時加深對TransCAD軟件基本設計方法的理解，探究與項目工程對接的可行性。

2.設計性實踐（Design）階段在教學實踐中的應用。設計性實踐（Design）階段要求學生團隊分工協(xié)作實現(xiàn)TransCAD軟件項目的學習，尤其是項目設計方案的確定。這一階段中，將建立點、線、面結(jié)合的立體教學思路。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、路段和站點等。分別從點、線、面三個層次出發(fā)，形成網(wǎng)狀的知識體系，使學生易于理解的同時牢記各知識點。點層、線層和面層教授的內(nèi)容總結(jié)如下：點層——路網(wǎng)交匯點（路網(wǎng)交匯生成，無須創(chuàng)建，需要從默認的hidden狀態(tài)更改為show狀態(tài)）、小區(qū)質(zhì)心層（將小區(qū)質(zhì)心從點層selection選擇集篩選出來，為后續(xù)選擇質(zhì)心連桿做準備）；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繪制和導入現(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)項目的特點，按照行政區(qū)劃、土地利用性質(zhì)、交通性質(zhì)、人口規(guī)模等將項目及其鄰近區(qū)域劃分為若干）。

3.實現(xiàn)性實踐（Implement）階段在教學實踐中的應用。在實現(xiàn)性實踐（Implement）階段，學生團隊進行分工協(xié)作，定期根據(jù)項目實施計劃進行項目檢查以及階段性匯報。本階段的重點，是對數(shù)據(jù)的輸入和校對，以保證仿真結(jié)果的準確性和可靠性。通過實際調(diào)研和查閱資料，掌握小區(qū)人口、GDP、各小區(qū)基礎年的發(fā)生量和吸引量，錄入各路段的ID號、長度、流量、行駛時間、V/C、各區(qū)的ID號、面積及小區(qū)質(zhì)心，為四階段操作做數(shù)據(jù)準備。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）、設計速度、時間等。學生需對前期的數(shù)據(jù)搜索階段進行總結(jié)，采用交通需求預測模型的四階段法，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)展報告等，進行出行方式劃分，預測出未來5年、10年至30年的機動車出行量，最后生成OD矩陣和主題圖。

4.運作性實踐（Operation）階段在教學實踐中的應用。運作性實踐（Operation）階段，學生將設計出的模型進行具體應用。基礎數(shù)據(jù)錄入完成后，結(jié)合具體項目要求建立模擬應用環(huán)境，實施模擬應用。所有項目完成后由教師和組織項目的設計團體（如設計院、設計分公司等）實施項目成果的評價、交流和總結(jié)。此環(huán)節(jié)是整個CDIO工程教育理念中最難的部分，同時也是對提高學生實踐能力最有幫助的部分。通過與市場接觸，增加學生在實操方面的經(jīng)驗，夯實基礎，以更好地適應今后的工作。

三、CDIO模式在考核形式中的探討

以小組為單元，對一個現(xiàn)實的交通問題擬成待評估項目，建立綜合實踐課考核模式。首先老師將各個項目操作階段的分工進行枚舉，按照工作量和工作難度進行分數(shù)劃定，將小組內(nèi)所有學生的分工進行統(tǒng)計，防止部分學生“蒙混過關”的情況。在各個階段，對學生的操作能力、匯報能力和合作能力進行評估。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的傳統(tǒng)考試模式向知識+能力+素質(zhì)的綜合考核模式轉(zhuǎn)變，當然學習成果應反映在解決實際的問題而不是分數(shù)上。

四、總結(jié)

運用CDIO工程教育理念，教授交通工程專業(yè)軟件相關課程，并結(jié)合實際項目，能使學生充分熟練Transcad軟件操作，將專業(yè)知識進行實際運用，從而走出片面強調(diào)理論的教學誤區(qū)。同時，CDIO教學理念的四個環(huán)節(jié)使得整個教學工作的各個部分更加緊密地聯(lián)系在一起，學生通過分組討論、設計方案、實踐探究，提高了團隊合作能力，為盡快適應社會生活奠定了良好的基礎。本案例將有助于對類似的交通專業(yè)相關軟件進行相同模式的探索，提高整體教育教學水平。

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