问题驱动和案例主导的交通规划教学研究
2022-06-08
交通规划课程是交通工程专业本科生的必修课，是交通运输规划与管理方向的核心课程，在授课计划中地位举足轻重。通过对该课程的学习，学生应该具备设计交通规划方案、使用交通规划软件分析拟定规划方案的设计效果、进行交通影响分析等方面的能力。该课程介绍了交通系统中交通流的产生、吸引、分布、分配等问题的基本理论和方法，对于学生学习交通管理与控制、交通设施设计、交通流诱导、公共交通规划等课程具有一定的辐射作用。[1]然而，交通规划谈及的问题往往过于宏观和抽象，学生在学习之初常常感觉枯燥乏味，也不清楚其意义和作用，但该课程的基本理论和方法有助于学生进一步学习，而且运用该课程的理论和方法所提出的规划方案是解决城市交通问题的根本途径之一。城市交通网络中常常出现的交通拥堵问题很大程度上是因为交通系统或子系统规划不合理。因此，该课程的教学效果和质量对于培养交通工程专业人才来说显得尤为重要。[2]
一、交通规划课程应用问题驱动教学法的可行性分析
传统教育理念以教师为主体，对学生进行填鸭式教学，很难调动学生积极性，导致学生缺乏创新精神。现代教育理念强调启发式教学，以学生为主体、教师为主导，通过调动学生积极性引导学生思考、探究问题，培养学生敏锐、客观、批判性地学习和创造知识的能力和品质。[3][4]
启发式教学法是在辩证唯物主义的认识论指导下批判地继承过去的教学理论遗产，在现代心理学和教育学的基础上发展和完善起来的。该方法根据教学任务和学习规律，从学生实际出发，采用多种方式，以启发学生思维为核心，调动学生的学习主动性和积极性，促使其生动、活泼地学习。其特点是强调学生是学习主体，教师要调动学生学习积极性，实现教师主导作用与学生积极性相结合；强调学生智力的充分发展，实现系统学习知识与充分发展智力相结合；强调激发学生内在学习动力，实现内在动力与学习责任感相结合；强调理论联系实际，实现书本知识与直接经验相结合。[3][4]在启发式教学过程中，问题和案例常被用于启发学生思考以探求真理。问题驱动是学习和研究的原动力和推动力，基于问题驱动的教育教学模式有助于培养学生的创新精神和意识，有利于实现成果导向教育目标，达到工程教育认证标准。[4]
加拿大麦克马斯特大学的医学教育项目最早倡导问题驱动学习法。[5]该方法是一种使学生学会学习的教学活动，针对刚毕业的医学院学生虽有大量专业知识却缺乏临床应用能力的缺点，以学生为中心，强调以问题为学习的起点，而不像传统教学那样先学习理论知识再尝试解决问题。[6]后来，这种教学策略逐步被推广到商学、教育学、建筑、法律、工程等学科的教学活动中，对于培养学生自主创新和解决实际问题的能力具有明显的促进作用。[7][8]交通规划具有宏观、抽象、知识点多、涉及面广、贴近生活等特点，适合采用问题驱动教学法激发学生学习兴趣、促使学生理论联系实际。
二、交通规划课程应用案例主导教学法的可行性分析
案例是人们在生产、生活中所经历的典型事件的陈述或故事的有意截取，对于人们的学习、研究和生活具有重要意义，常作为一种工具对学生进行说服和教育。案例教学法是一种以案例为基础的教学法，本质上是提出一种教育的两难情境，没有特定的解决之道，而教师在教学中扮演着设计者和激励者的角色，鼓励学生积极参与讨论。不像传统的教学方法，教师是一位有学问的长者，扮演着传授知识的角色。[9]这种教学方法通过案例向学生传递有针对性的教育意义的信息，有助于激发学生学习积极性，帮助学生学会理论联系实际。
以往的交通规划课堂教学大多采用灌输式教学模式，一般是根据教材设计的内容体系给学生讲解基本原理、模型和方法等。这种以教师为主体的传统灌输式教学方法不利于调动学生的学习积极性，激发不了学生的学习兴趣，也达不到培养卓越工程师的要求。[4]启发式教学法能够很好地调动学生学习的兴趣和积极性。为调动学生学习积极性，教师在教学过程中通常安排课外大作业，并要求课堂汇报，然而，教学效果依然不尽如人意。究其原因可能是任课教师对于启发式教学法的理解还不够透彻、运用还不够自如，在课堂教学过程中所述事例不够生动、形象，所介绍的案例比较少。另一方面，一些工程实践案例过于复杂，不适合也很难直接应用于课堂教学。由此可见，选择合适的案例，并采用案例主导教学法有助于提高交通规划课程的教学效果。
三、问题驱动和案例主导的交通规划课程教学方案
为提高交通规划课程的教学质量和水平，使学生能够积极、主动地学习该课程，通过该课程的学习能够真正掌握该课程的核心理念和精髓，具备从事相关设计和研究的能力，笔者提出问题驱动和案例主导的交通规划教学思路。针对核心知识点，利用启发式问题和主导式案例引导学生主动思考，弱化庞杂的理论模型和算法。借助交通规划软件，让学生模仿示范案例自己制作案例，然后在课堂上讲解和讨论。通过实际操作与演练调动学生学习积极性，引导学生课外自学具体的模型与算法，从而培养学生发现、分析和解决问题的综合能力。
（一）核心知识点
笔者查阅国内外有关交通规划理论与方法的教材、专著和文献等资料，梳理交通规划课程的核心知识点，将这些知识点进行分层、分类，并绘制核心知识点结构图。例如，图1为四阶段交通需求预测模式，包括各个阶段之间的关系以及各阶段的内涵示意图。 （二）启发式问题
运用启发式教学法的核心在于启发式问题的设计，通过问题启发学生思考，使其对问题感兴趣，在寻求答案的过程中掌握理论知识的核心内容、体会理论知识的重要性及其与工程实践的联系。这样的启发式问题可能来自现实需求或理论需要，包括知识衔接性问题和现实需求性问题。
知识衔接性问题即衔接已有知识点与未知知识点的那些问题。一方面，在每堂课开始介绍知识点之前，教师可提出与先修课内容或上一堂课内容有关的问题，促使学生对已有知识进行回顾，并顺理成章地接受本堂课所要介绍的内容。另一方面，在每堂课讲解知识点之后，提出与下一堂课內容或后续课程内容有关的问题，启发学生思考本堂课所授知识点的作用和价值，并为学生拓宽知识面和主动学习奠定基础。在课堂教学过程中，首先通过启发式问题使学生回顾上一堂课所讲授的主要内容，加深对已有知识点的理解和记忆；然后通过启发式问题引入本堂课要讲授的主要内容，使学生带着问题学习新知识，在解决问题的过程中理解和记忆新的知识点；最后通过启发式问题引出下次课将讲授的主要内容，培养学生善于思考和灵活运用所学知识的能力。例如，在开始介绍“绪论”之前，可以提出几个问题：“你熟悉交通吗？”“你经常遇到什么样的交通问题？”“你怎样理解交通？”“你认为如何解决交通问题更有效？”通过这些问题引导学生主动思考，在他们回答问题之后做出总结并顺利地引出交通规划在解决交通问题中的地位与作用。当解释交通规划含义时，首先可以问学生“你的人生规划是什么？”“你的职业规划是什么？”，然后再给出交通和规划的科学定义，最后可以告诉学生，“你们现在开始应该科学地规划一下自己的人生、职业和生活”。使用问题驱动法在知识点之间以及理论与实践之间设计一系列环环相扣的问题，使学生从已知到未知、从现象到本质，在探究问题的过程中学习并掌握理论知识，从而树立发现、分析和解决问题的意识，并培养正确的科学素养。
现实需求性问题即由实际交通规划需求所产生的统计、预测、评估、设计等问题。这些问题可能来源于对交通现象的解释或描述，也可能来源于科研实践中碰到的困难或解决方案等。在授课过程中，可通过启发式问题引导学生发现现实生活中存在的问题，理解理论知识在解决现实问题过程中的价值，培养学生理论联系实际、运用理论知识解决实际问题的能力。例如，在讲解五大交通运输方式及其优缺点时，可以向学生提出以下问题：“你寒暑假回家时采用什么样的交通方式？”“你更喜欢哪种交通方式？为什么？”“你认为未来哪种交通方式的发展空间较大？为什么？”当介绍城市道路系统形式时，可以提问：“北京市的道路网是什么形式的？有什么特点？”“大连市的道路网又是怎样的形式？为什么不能构建成北京的那种路网形式？”通过这些问题驱使学生理解现实需求与理论发展之间的关系，树立理论指导实践、具体问题具体分析的理念和思路。
（三）主导式案例
交通规划是一门实践性很强的课程，案例教学法对该课程教学具有重要作用。一方面，教师可使用交通规划软件编制虚拟案例，通过虚拟案例增强学生对理论模型和算法的理解与运用。例如，采用一个虚拟案例解释出行生成预测过程中的P-A平衡（即产生量-吸引量平衡）问题。通过该案例可以使学生更清楚、更直观地了解出行生成预测中存在的P-A不平衡问题以及进行P-A平衡的算法。借助专业软件设计的这种虚拟案例能让学生更深刻地理解理论、公式、算法的含义和本质，还可以使学生熟悉专业软件，培养学生抓住问题本质和使用专业软件解决实际问题的能力。另一方面，介绍交通规划软件中的已有案例或来自工程实践的交通规划案例，通过这些实际案例让学生了解交通规划问题及其实际来源，从实际问题中感受理论发展的需要和必要性，以及交通规划理论对工程实践或现实生活的指导作用和意义。例如，图2显示了使用交通规划软件TRANSCAD实现某区域交通需求预测的重要步骤。通过这种实际案例的介绍，学生能够真实地了解实际工程需求、实际问题、实际操作过程，也提高了理论联系实际、针对实际问题提出解决方案的能力。
无论是虚拟案例还是实际案例，都可以通过案例介绍让学生真实地感受到实际应用过程中常犯的错误以及正确的做法。例如，在TRANSCAD软件使用过程中，初学者经常由于操作不精确导致所划小区个数与设想不符。教师可以进一步地通过分析让学生理解案例所揭示问题的深刻含义。
（四）教学内容设计及实践检验
将核心知识点、启发式问题和主导式案例融入交通规划课程的教学内容和过程中，通过启发式问题或主导式案例的引入突出交通规划课程的主要知识点，强化核心知识点。经过教学内容的重新设计，形成以问题驱动和案例主导为特色的交通规划课程教学方案。
通过教学实践，对新教学方案进行直接和间接检验。直接检验指的是学生在本门课程学习过程中的表现以及课程考核成绩。间接检验指的是学生在后续课程学习过程中或参加各类相关科技竞赛或科研训练活动中对相关知识的应用和移植能力。
四、结语
为提高交通规划课程的教学质量，课题组提出问题驱动和案例主导的交通规划课程教学改革思路。首先，梳理该课程的核心知识点。其次，设计启发式问题和主导式案例。然后，以问题驱动和案例主导为特色制作交通规划多媒体教学课件。最后，通过教学实践检验和完善新的教学思路和方案。问题驱动和案例主导的教学思路符合学生学习特点，适用于具有较强工程实践特点的交通规划课程，有助于培养学生发现、分析和解决问题的能力，同时有助于培养学生深刻认识问题、生动活泼地表达观点以及团队合作等方面的能力。综上，问题驱动和案例主导的教学思路具有较好的应用价值。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 邵春福.交通规划[M].北京：北京交通大学出版社，2012.
[2] 汤天培，徐勋倩，王钰明.任务驱动法在交通规划课程教学中的应用[J].高等建筑教育，2013（6）：78-82.
[3] 赵彦如.高等教育教学方法研究[J].科技资讯，2009（26）：240.
[4] 付冬梅.问题驱动的教学方法研究与实现[J].大学教育， 2014（4）：1-3.
[5] Neville AJ. Problem？鄄based learning and medical education forty years on： A review of its effects on knowledge and clinical performance [J]. Medical Principles and Practice： International Journal of the Kuwait University， 2009（1）：1-9.
[6] Barrows HS. Problem-based learning in medicine and beyond： A brief overview[J]. New Directions for Teaching and Learning， 1996（68）：3-12.
[7] Gasser KW. Five ideas for 21st century math classrooms [J]. American Secondary Education， 2011（3）：108-116.
[8] 徐颖秦，陶洪峰，刘艳君，潘丰.“问题驱动+能力提升”卓越课程建设与实践—以自动控制原理课程建设为例[J].大学教育，2016（11）：125-126，156.
[9] 潘瑞姣.大学本科教育中的教师课堂角色转换与案例教学[J].人力资源管理，2011（5）：117-118.
一、交通规划课程应用问题驱动教学法的可行性分析
传统教育理念以教师为主体，对学生进行填鸭式教学，很难调动学生积极性，导致学生缺乏创新精神。现代教育理念强调启发式教学，以学生为主体、教师为主导，通过调动学生积极性引导学生思考、探究问题，培养学生敏锐、客观、批判性地学习和创造知识的能力和品质。[3][4]
启发式教学法是在辩证唯物主义的认识论指导下批判地继承过去的教学理论遗产，在现代心理学和教育学的基础上发展和完善起来的。该方法根据教学任务和学习规律，从学生实际出发，采用多种方式，以启发学生思维为核心，调动学生的学习主动性和积极性，促使其生动、活泼地学习。其特点是强调学生是学习主体，教师要调动学生学习积极性，实现教师主导作用与学生积极性相结合；强调学生智力的充分发展，实现系统学习知识与充分发展智力相结合；强调激发学生内在学习动力，实现内在动力与学习责任感相结合；强调理论联系实际，实现书本知识与直接经验相结合。[3][4]在启发式教学过程中，问题和案例常被用于启发学生思考以探求真理。问题驱动是学习和研究的原动力和推动力，基于问题驱动的教育教学模式有助于培养学生的创新精神和意识，有利于实现成果导向教育目标，达到工程教育认证标准。[4]
加拿大麦克马斯特大学的医学教育项目最早倡导问题驱动学习法。[5]该方法是一种使学生学会学习的教学活动，针对刚毕业的医学院学生虽有大量专业知识却缺乏临床应用能力的缺点，以学生为中心，强调以问题为学习的起点，而不像传统教学那样先学习理论知识再尝试解决问题。[6]后来，这种教学策略逐步被推广到商学、教育学、建筑、法律、工程等学科的教学活动中，对于培养学生自主创新和解决实际问题的能力具有明显的促进作用。[7][8]交通规划具有宏观、抽象、知识点多、涉及面广、贴近生活等特点，适合采用问题驱动教学法激发学生学习兴趣、促使学生理论联系实际。
二、交通规划课程应用案例主导教学法的可行性分析
案例是人们在生产、生活中所经历的典型事件的陈述或故事的有意截取，对于人们的学习、研究和生活具有重要意义，常作为一种工具对学生进行说服和教育。案例教学法是一种以案例为基础的教学法，本质上是提出一种教育的两难情境，没有特定的解决之道，而教师在教学中扮演着设计者和激励者的角色，鼓励学生积极参与讨论。不像传统的教学方法，教师是一位有学问的长者，扮演着传授知识的角色。[9]这种教学方法通过案例向学生传递有针对性的教育意义的信息，有助于激发学生学习积极性，帮助学生学会理论联系实际。
以往的交通规划课堂教学大多采用灌输式教学模式，一般是根据教材设计的内容体系给学生讲解基本原理、模型和方法等。这种以教师为主体的传统灌输式教学方法不利于调动学生的学习积极性，激发不了学生的学习兴趣，也达不到培养卓越工程师的要求。[4]启发式教学法能够很好地调动学生学习的兴趣和积极性。为调动学生学习积极性，教师在教学过程中通常安排课外大作业，并要求课堂汇报，然而，教学效果依然不尽如人意。究其原因可能是任课教师对于启发式教学法的理解还不够透彻、运用还不够自如，在课堂教学过程中所述事例不够生动、形象，所介绍的案例比较少。另一方面，一些工程实践案例过于复杂，不适合也很难直接应用于课堂教学。由此可见，选择合适的案例，并采用案例主导教学法有助于提高交通规划课程的教学效果。
三、问题驱动和案例主导的交通规划课程教学方案
为提高交通规划课程的教学质量和水平，使学生能够积极、主动地学习该课程，通过该课程的学习能够真正掌握该课程的核心理念和精髓，具备从事相关设计和研究的能力，笔者提出问题驱动和案例主导的交通规划教学思路。针对核心知识点，利用启发式问题和主导式案例引导学生主动思考，弱化庞杂的理论模型和算法。借助交通规划软件，让学生模仿示范案例自己制作案例，然后在课堂上讲解和讨论。通过实际操作与演练调动学生学习积极性，引导学生课外自学具体的模型与算法，从而培养学生发现、分析和解决问题的综合能力。
（一）核心知识点
笔者查阅国内外有关交通规划理论与方法的教材、专著和文献等资料，梳理交通规划课程的核心知识点，将这些知识点进行分层、分类，并绘制核心知识点结构图。例如，图1为四阶段交通需求预测模式，包括各个阶段之间的关系以及各阶段的内涵示意图。 （二）启发式问题
运用启发式教学法的核心在于启发式问题的设计，通过问题启发学生思考，使其对问题感兴趣，在寻求答案的过程中掌握理论知识的核心内容、体会理论知识的重要性及其与工程实践的联系。这样的启发式问题可能来自现实需求或理论需要，包括知识衔接性问题和现实需求性问题。
知识衔接性问题即衔接已有知识点与未知知识点的那些问题。一方面，在每堂课开始介绍知识点之前，教师可提出与先修课内容或上一堂课内容有关的问题，促使学生对已有知识进行回顾，并顺理成章地接受本堂课所要介绍的内容。另一方面，在每堂课讲解知识点之后，提出与下一堂课內容或后续课程内容有关的问题，启发学生思考本堂课所授知识点的作用和价值，并为学生拓宽知识面和主动学习奠定基础。在课堂教学过程中，首先通过启发式问题使学生回顾上一堂课所讲授的主要内容，加深对已有知识点的理解和记忆；然后通过启发式问题引入本堂课要讲授的主要内容，使学生带着问题学习新知识，在解决问题的过程中理解和记忆新的知识点；最后通过启发式问题引出下次课将讲授的主要内容，培养学生善于思考和灵活运用所学知识的能力。例如，在开始介绍“绪论”之前，可以提出几个问题：“你熟悉交通吗？”“你经常遇到什么样的交通问题？”“你怎样理解交通？”“你认为如何解决交通问题更有效？”通过这些问题引导学生主动思考，在他们回答问题之后做出总结并顺利地引出交通规划在解决交通问题中的地位与作用。当解释交通规划含义时，首先可以问学生“你的人生规划是什么？”“你的职业规划是什么？”，然后再给出交通和规划的科学定义，最后可以告诉学生，“你们现在开始应该科学地规划一下自己的人生、职业和生活”。使用问题驱动法在知识点之间以及理论与实践之间设计一系列环环相扣的问题，使学生从已知到未知、从现象到本质，在探究问题的过程中学习并掌握理论知识，从而树立发现、分析和解决问题的意识，并培养正确的科学素养。
现实需求性问题即由实际交通规划需求所产生的统计、预测、评估、设计等问题。这些问题可能来源于对交通现象的解释或描述，也可能来源于科研实践中碰到的困难或解决方案等。在授课过程中，可通过启发式问题引导学生发现现实生活中存在的问题，理解理论知识在解决现实问题过程中的价值，培养学生理论联系实际、运用理论知识解决实际问题的能力。例如，在讲解五大交通运输方式及其优缺点时，可以向学生提出以下问题：“你寒暑假回家时采用什么样的交通方式？”“你更喜欢哪种交通方式？为什么？”“你认为未来哪种交通方式的发展空间较大？为什么？”当介绍城市道路系统形式时，可以提问：“北京市的道路网是什么形式的？有什么特点？”“大连市的道路网又是怎样的形式？为什么不能构建成北京的那种路网形式？”通过这些问题驱使学生理解现实需求与理论发展之间的关系，树立理论指导实践、具体问题具体分析的理念和思路。
（三）主导式案例
交通规划是一门实践性很强的课程，案例教学法对该课程教学具有重要作用。一方面，教师可使用交通规划软件编制虚拟案例，通过虚拟案例增强学生对理论模型和算法的理解与运用。例如，采用一个虚拟案例解释出行生成预测过程中的P-A平衡（即产生量-吸引量平衡）问题。通过该案例可以使学生更清楚、更直观地了解出行生成预测中存在的P-A不平衡问题以及进行P-A平衡的算法。借助专业软件设计的这种虚拟案例能让学生更深刻地理解理论、公式、算法的含义和本质，还可以使学生熟悉专业软件，培养学生抓住问题本质和使用专业软件解决实际问题的能力。另一方面，介绍交通规划软件中的已有案例或来自工程实践的交通规划案例，通过这些实际案例让学生了解交通规划问题及其实际来源，从实际问题中感受理论发展的需要和必要性，以及交通规划理论对工程实践或现实生活的指导作用和意义。例如，图2显示了使用交通规划软件TRANSCAD实现某区域交通需求预测的重要步骤。通过这种实际案例的介绍，学生能够真实地了解实际工程需求、实际问题、实际操作过程，也提高了理论联系实际、针对实际问题提出解决方案的能力。
无论是虚拟案例还是实际案例，都可以通过案例介绍让学生真实地感受到实际应用过程中常犯的错误以及正确的做法。例如，在TRANSCAD软件使用过程中，初学者经常由于操作不精确导致所划小区个数与设想不符。教师可以进一步地通过分析让学生理解案例所揭示问题的深刻含义。
（四）教学内容设计及实践检验
将核心知识点、启发式问题和主导式案例融入交通规划课程的教学内容和过程中，通过启发式问题或主导式案例的引入突出交通规划课程的主要知识点，强化核心知识点。经过教学内容的重新设计，形成以问题驱动和案例主导为特色的交通规划课程教学方案。
通过教学实践，对新教学方案进行直接和间接检验。直接检验指的是学生在本门课程学习过程中的表现以及课程考核成绩。间接检验指的是学生在后续课程学习过程中或参加各类相关科技竞赛或科研训练活动中对相关知识的应用和移植能力。
四、结语
为提高交通规划课程的教学质量，课题组提出问题驱动和案例主导的交通规划课程教学改革思路。首先，梳理该课程的核心知识点。其次，设计启发式问题和主导式案例。然后，以问题驱动和案例主导为特色制作交通规划多媒体教学课件。最后，通过教学实践检验和完善新的教学思路和方案。问题驱动和案例主导的教学思路符合学生学习特点，适用于具有较强工程实践特点的交通规划课程，有助于培养学生发现、分析和解决问题的能力，同时有助于培养学生深刻认识问题、生动活泼地表达观点以及团队合作等方面的能力。综上，问题驱动和案例主导的教学思路具有较好的应用价值。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 邵春福.交通规划[M].北京：北京交通大学出版社，2012.
[2] 汤天培，徐勋倩，王钰明.任务驱动法在交通规划课程教学中的应用[J].高等建筑教育，2013（6）：78-82.
[3] 赵彦如.高等教育教学方法研究[J].科技资讯，2009（26）：240.
[4] 付冬梅.问题驱动的教学方法研究与实现[J].大学教育， 2014（4）：1-3.
[5] Neville AJ. Problem？鄄based learning and medical education forty years on： A review of its effects on knowledge and clinical performance [J]. Medical Principles and Practice： International Journal of the Kuwait University， 2009（1）：1-9.
[6] Barrows HS. Problem-based learning in medicine and beyond： A brief overview[J]. New Directions for Teaching and Learning， 1996（68）：3-12.
[7] Gasser KW. Five ideas for 21st century math classrooms [J]. American Secondary Education， 2011（3）：108-116.
[8] 徐颖秦，陶洪峰，刘艳君，潘丰.“问题驱动+能力提升”卓越课程建设与实践—以自动控制原理课程建设为例[J].大学教育，2016（11）：125-126，156.
[9] 潘瑞姣.大学本科教育中的教师课堂角色转换与案例教学[J].人力资源管理，2011（5）：117-118.