“交通系统分析”课程教学方法改革与探索

摘要：“交通系统分析”是将系统工程思想、原理及方法应用于交通运输领域的一门课程。通过对课程教学工作经验的总结，结合专业人才培养目标，总结了目前该课程教学中普遍存在的共性问题，提出了交通工程专业交通系统分析课程教学改革的目标、思路和措施。

关键词：交通工程；交通系统分析；教学方法

作者简介：李燕（1979-），女，陕西西安人，苏州科技学院土木工程学院，讲师。（江苏 苏州 215011）

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）25-0061-02

一、“交通系统分析”课程概况

交通运输系统是一个大规模的复杂系统，对其进行系统分析、系统的建模及仿真、系统的网络优化、系统的评价及决策等，势必会用到系统工程理论。交通系统分析就是将系统工程思想、原理及方法应用于交通运输领域的一门课程。高等学校交通运输科学教学指导委员会已经将该门课程确定为交通工程专业主干课程，全国多所开设交通工程专业的院校几乎都将这门课程设定为专业基础课，但是在教学实践中，却存在重视理论教学、轻视实践应用、与专业课程教学脱节的情况，导致教学效果达不到人才培养目标的要求。因此，如何结合交通工程专业学科特点进行课程教学，使学生既具备运用系统工程方法理论进行建模、优化及决策的能力，又具备解决实际交通运输问题的实践能力，是一个需要进行思考和探索的问题。

二、“交通系统分析”课程的特点及在教学过程中发现的问题

1.“交通系统分析”课程的特点

系统工程是20世纪40年代发展起来的新兴工程，随着我国进入交通运输系统快速发展阶段，系统工程在有效利用道路及基础设施、降低综合成本、实施效果评价等方面发挥了重要的作用。交通系统分析课程内容主要由线性规划、特殊类型线性规划、非线性规划、图与网络、排队论、预测、决策、工程经济分析和系统评价这几部分构成，该课程内容与运筹学、系统工程相近，但因其专业应用性较强，与以上两门课程却存在较大区别。该课程更偏重于从交通运输系统角度出发，应用系统工程理论和方法去思考和解决工程实际问题。

2.教学过程中发现的问题

（1）缺少理论与实践并重的教材。目前本课程教材的基本结构是在运筹学理论基础上增加在道路交通中应用案例，基本满足教学大纲要求。但在教学中发现教材中由于交通系统的应用案例及综合案例的数量偏少，学生在下一阶段学习过程中遇到交通工程实际问题仍无从下手，导致理论学习与实际应用还存在很大差距。

（2）教学内容不明确，重理论轻应用。设置交通工程专业的院校几乎都开设交通系统分析这门课程，但是也存在部分院校将运筹学作为该课程的先修课程，这样，教师在授课时，就很难把握讲授内容；另外，因学时数的限制，本课程教学都以先讲授理论，再介绍理论应用，最后以课后习题训练为辅的教学模式，教师往往耗费较多学时用于讲授和习题求解，理论在交通领域的应用部分则轻描淡写，几句话带过，结果学生学完后只会算题，这有悖于教学大纲中培养学生解决实际问题能力的要求。

（3）采用多媒体教学存在一定弊端。多媒体教学在发挥学生想象力、扩大教学信息容量方面的确起到了非常积极的作用，但是从本课程采用多媒体教学的效果来看，利弊掺半。多媒体教学在介绍理论背景、图形演示、案例应用等方面效果较好，学生能很快理解并减少教师的板书时间，但在推导和演算性较强的章节采用多媒体，教师讲授的速度较快，很多学生跟不上老师的推导思路，或者上课跟随幻灯片的播放能听懂，课后做练习却无从下笔。因此，教师在确定哪些章节哪些内容采用多媒体教学时，要慎重考虑。

（4）考核效果和考核方法形式化。鉴于该课程的特点，试卷多以闭卷形式，并将系统分析理论和方法作为考核重点，且大多以选择题、填空题、判断题和计算题为主，最终考核的只是学生的记忆和计算能力，无法体现出学生对知识掌握和应用的程度，这也使得实践应用内容的教学流于形式，最终学生所掌握的知识也仅仅是运筹学和系统工程的理论而已。

三、“交通系统分析”课程教学改革思路

1.结合教学培养计划，明确教学目的

“交通系统分析”作为交通工程的专业基础课，其教学目的是掌握系统分析的基本原理和基本方法，学生学习之后应能够达到借助系统工程思想、原理、方法对交通系统进行描述、分析、优化和评价，发现问题，并对交通系统进行优化和改造的能力。即教学的目的不是仅仅让学生掌握数学推导和演算的技巧，而是重在方法应用。

2.根据课程体系，确定教学内容

不同的课程体系应确定不同的教学内容，笔者认为，对于无运筹学先修课程的院校，应适当增加课时，保证全面完整的基础理论授课时间和案例教学时间；对于将运筹学作为先修课程的院校，应该根据运筹学的教学大纲适当调整本课程的教学内容；对已讲授过的理论和方法可稍加回忆，将授课重点放在理论应用上，并给学生提供具有丰富工程案例的参考教材。

3.实施案例教学，改进教学形式

与运筹学课程一样，“交通系统分析”课程更应该展开案例教学。案例教学可以使学生解决实际问题的能力得到进一步地提高，案例可从后续课程的应用实例、交通问题的数学建模和教师的科研项目等方面获取，引导学生发现知识解决问题。

四、“交通系统分析”课程教学改革措施

1.适当选取教材和习题集

教师应该针对交通工程专业学生，从教学目标和培养方案出发，根据教学内容确定合适的教材。教材以涵盖交通工程常用运筹学和系统工程主要理论知识为宜，且案例与交通领域相关，并提供给学生交通专业书籍作为参考教材，另外，习题集的选择也要尽量与教材匹配，可适当节选运筹学习题集，但需注意难度和范围。

2.加强计算机软件应用，充分发挥软件的工具作用

教师讲授课程时，多以原理的数学推导为主，例如线性规划中单纯形法的推算方法。这样的手工演算只适用于变量较少的情况，应让学生理解并掌握基本算法的基础之上，学习使用“LINDO”和“LINGO”优化模型求解软件。学生经过工具软件的操作，省去大量人工计算，最终把问题的最优决策求出来。这样，既达到使学生掌握线性规划基本原理的目的，又培养了他们的计算机应用能力。

3.案例教学注重与后续课程的衔接，强调实用性

与讲授后续专业课程的教师进行研讨，汇总后续课程对交通系统分析课程教学内容的意见和建议，寻找合适的课程衔接教学案例。比如与《交通规划学》的衔接，在讲授最短路问题时，适时地引入交通流分配理论，介绍全有全无交通流分配方法思想和计算步骤，并请学生思考这种分配方式是否适用于所有路网，让学生自发地思考并得出结论：只有在非拥挤、无通行能力限制的路网上可采用最短路求解方法；在系统评价方法中的层次分析法讲授时，可以结合“城市客运交通”课程中某城市轨道交通网络的交通效益评价案例，根据已获得的评价指标（日客运量、平均运距、直达率、对常规公交的疏散结果、线网负荷强度、一次及以上换乘率、线网总长度）的相对权重，采用层次分析法计算指标权重。采取这样的案例教学方法，可以让学生更深刻地理解本课程的实用性，也能使学生对后续课程产生浓厚的兴趣。

4.培养学生数学建模能力，解决交通实际问题

数学建模是一种数学的思考方法，是运用数学的语言和方法，通过抽象、简化建立能近似刻画并“解决”实际问题的一种强有力的数学手段。交通领域中很多问题都需要将实际问题简化，即将目标和约束条件量化后进行求解，获得最优的行动方案。以公交车调度问题为例，在处理好车辆与乘客需求关系的基础之上，如何建立兼顾乘客与公交公司双方的利益的综合优化的调度模型。学生首先要运用交通调查知识，确定调查方案并实施调查，获得公交线路上下车乘客流量，乘客出行目的和候车时间等数据，并根据客流高峰时期和客流非高峰时期乘客与公交公司利益各有侧重进行建模。通过对参数的标定，将模型简化，并利用C语言进行编程，最终对发车间隔进行求解。在整个数学建模过程中，线性规划的思想得以充分地应用，但将问题抽象为数学问题的过程和C语言编程对学生还有一定的难度，需要教师在各个阶段给予提示和引导。

5.让科研走进学生课堂，实现学以致用

在开展课堂案例分析的同时，一方面鼓励大学生参加全国交通设计大赛和学校团委组织的大学生科研立项活动，另一方面也结合教师的研究课题，选择一些适合本课程的成果，介绍给学生，使科研走入课堂，让学生从“接受知识”的过程向“发现知识”的探索过程进行尝试。比如：选取《某国道工程可行性研究》课题的交通量预测的一部分内容，让学生分组完成一项大作业。学生需要搜集地区国民经济、客运量、货运量等数据，采用弹性系数法建立交通运输与经济发展的关系，并运用时间序列法、回归分析法等方法预测未来交通量。

6.传统板书教学和多媒体教学相结合

根据教学内容的特点，可以分别选择不同的教学方式：板书教学可以动态地启迪学生的思维，实现学生与老师的互动，并及时地将重点难点用板书的形式归纳出来，便于学生掌握。多媒体能充分调动学生的感官来认识和理解事物，把抽象变成直观的视觉信息。笔者认为，线性规划、图论等章节原理讲述适用于板书教学，而非线性规划、排队论、预测等章节较适宜采用多媒体教学。总之，根据教学内容采取与之相应的教学方式和方法，从而达到实现课堂教学效果最优化的目的。

7.改进考核方式

考核的目标是一方面可以检查、评判、掌握学生的学习能力和学习效果，了解学生对知识的掌握程度；另一方面也可以起到督促、引导学生主动复习、归纳理顺所学理论知识、熟练掌握基本技能和技巧，为下一阶段学习打好坚实基础。要综合考查学生的理论知识和实际应用能力，原来的传统闭卷考核方式就显得力不从心，需要增加新的考核方式。比如案例分析、数学建模等考核方式，比如百分制考核方式可以平时成绩占30分（其中上机实践10分），卷面成绩占50分，模拟案例分析20分。总之，寻找一种既可检验学生的学习情况，又可督促学生将学习目标集中于能力培养和素质锻炼上的考核方法，才可以有效避免培养出“高分低能”的学生。

五、结束语

通过对“交通系统分析”课程教学方法的改进，学生在处理实际问题的思路上有了一定的提高，但是本课程的教学改革是需要长期研究和实践的，毕竟大学教育本身应是素质教育，素质教育需要重视学生的能力培养和个性发展。授课教师需要根据教学培养计划和学生的实际情况，精心组织课堂教学，激发学生的学习兴趣和创新激情，同时加强实践教学，提高学生软件应用水平，让学生真正能够学以致用。

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（责任编辑：宋秀丽）