编者按
11月24日，教育部公布首批国家级一流本科课程认定结果，我院两门课程入选。
其中，学院党委书记吴兵教授负责的《交通管理与控制》入选线下一流课程，杨轸老师负责的《道路虚拟施工教学实验》入选虚拟仿真实验教学一流课程。本期来了解《道路虚拟施工教学实验》——
#课程介绍
7
杨轸 副研究员
同济大学交通运输工程学院交通BIM中心主任
实验教学项目负责人。
教学研究情况
主持的教学研究课题
（1）道路施工教材建设，同济大学，2009.01～2013.12
（2）道路虚拟施工实验系统建设，同济大学，2015.01～2017.06
发表的教学研究论文
（1）杨轸. 研究生专业课教学方法探讨. 教育教学论坛, 2012.10
获得奖励
（1）2009年同济大学优秀毕业生指导教师
（2）2010年同济大学优秀毕业生指导教师
（3）2017年指导一组本科生以“基于柔性流固耦合结构的减速路面设计”为题，参加第十二届全国大学生交通科技大赛，获得一等奖
（4）2018年同济大学育才奖二等奖
学术研究情况
承担的研究课题
（1）阻尼式泡沫橡胶路面减速机理与行为表达，国家自然科学基金委，2015.1 ~ 2018.12，项目负责人
（2）大范围路网交通协同管理技术及系统研发，科技部（科技支撑），2014.1 ~ 2017.12，专题负责人
（3）交通参与者交通行为海量数据采集与预处理技术，科技部（重点研发计划），2017.1~2020.12，专题负责人
（4）高速公路安全防护设施性能提升及集成应用技术，广东省交通运输厅，2014.1~2016.12，项目负责人
（5）高原低压稀氧环境下营运驾驶员驾驶疲劳演化进程与防控技术，国家自然科学基金委，2017.1~2020.12，主要参加人员
发表的论文
（1）杨轸,雷东霖,熊子益. 跨区域大范围路网协同运行控制系统设计[J]. 公路, 2016, 11:161-169.
（2）Zhen Yang, Haifeng Han, Ziyi Xiong, Donglin Lei. The consistency of horizontal alignment at tunnel entrance and exit zone[C].4th International CEW event.
（3）杨轸, 熊子益, 唐磊. 泡沫橡胶路用阻尼性能探究[J]. 交通科技,2017(01):119-121.
（4）杨轸, 郑挺, 肖松林. 无信号T型交叉口的转弯速度特性及预测模型[J]. 城市道桥与防洪, 2015(03):142-146+15
（5）韩海峰, 杨轸, 郑挺. 高速公路路侧护栏碰撞能量需求研究[J]. 公路交通科技, 2016, 12:118-124.
获得的奖项
（1）“驾驶行为安全性提升与交通安全宣教创新关键技术及应用”，获得2017年度公安部科技成果一等奖（排名第11）
（2）“湘西旅游公路运营安全管理与移动预警指挥系统研究”，获得2017年度中国智能交通协会科学技术奖二等奖（排名第8）
（3）“邢汾高速公路交通安全保障关键技术研究”，获得2013年度河北省交通运输厅度优秀科技成果一等奖（排名第10）
陈雨人 教授
道路交通安全与环境教育部工程研究中心副主任
实验教学项目教学服务团队主要成员，负责道路BIM技术建模。
张兰芳 副教授
同济大学交通运输工程学院道路与机场工程系副系主任
实验教学项目教学服务团队主要成员，负责与道路勘测课程设计衔接。
赵鸿铎 教授
同济大学研究生院副院长
实验教学项目教学服务团队主要成员，负责与路面工程课程设计衔接。
李淑明 副教授
同济大学交通运输工程学院院长助理
实验教学项目教学服务团队主要成员，负责虚拟实验项目考核评价设计。
凌建明 教授
同济大学交通运输工程学院院长 教育部重点实验室主任
实验教学项目教学服务团队主要成员，负责与路基工程课程设计衔接。
陈崇驹 工程师
实验教学项目教学服务团队成员，负责道路施工实验在线教学服务。
乐海淳 教授级高工
上海城建道路工程有限公司总工
实验教学项目教学服务团队成员，负责道路施工实验教学。
邹凡城 工程师
上海易曙软件有限公司总经理
实验教学项目教学服务团队成员，负责系统协同开发。
张功桃 工程师
上海易曙软件有限公司技术总监
实验教学项目教学服务团队成员，负责系统运行维护。
孙艳娜 工程师
实验教学项目教学服务团队成员，负责道路施工实验在线教学服务。
实验教学方法
（1）课堂总体介绍。
串联讲解道路施工与管理中涉及到施工平面布置、基于定额的人机料估算方法及施工进度计划的编制方法，让学生熟悉本实验课的专业背景知识的同时对各知识点有个连贯的认知。
（2）示范性演示“道路虚拟施工实验教学系统”的使用。
依托已有的成果案例，分步骤介绍该系统的功能，通过案例讲解使学生了解实验的内容、步骤、操作、结果等。通常，我们将上一届《道路勘测设计课程设计》的优秀成果作为演示的设计参数输入，一遍讲解实验操作步骤和要点，一遍通过三维呈现说明设计的优缺点，同时根据道路的特点介绍施工需要注意的事项。
（3）自行操作进行虚拟施工实验。
教师布置实验任务，要求学生根据要求逐项完成（包括对典型施工过程的动画演示的学习）。学生通常根据前面教师的示范演示、系统的操作手册或自己体验分析逐步开展，教师通过巡视发现学生实验过程中存在的问题。这过程通常也伴随着学生的提问和教师的答疑解惑。
（4）考核评价。
学生道路虚拟施工实验的操作过程和结果都将保存在服务器中，教师可查看、审阅学生的关键实验过程和实验结果，对平面布置的合理性、计划进度的优劣进行评分，并结合学员在在线考核环节（从题库中随机抽取20道选择题）的自动评分结果给出一个综合的成绩。例如，教师可以查看工程项目的计划任务动态推演及时变资源消耗情况，从而考量学生的施工组织设计的合理性。
道路虚拟施工实验教学编制有详细的《道路虚拟施工实验教学系统用户操作手册》，可免费提供给学生下载并查阅学习。通过虚拟施工实践教学环节，学生对道路施工的全过程有了清晰的认知，并站在管理者的角度对道路施工进行思考。
实验教学项目特色
实验方案设计思路：
道路工程与管理是实践性很强的领域，但是实际工程的道路施工时间跨度大、工种多、工序多，很难让学生在本科阶段接触完成的施工过程和各类施工工艺。因此，在原来短期现场施工实践的基础上，将学生《道路勘测设计课程设计》、《路基工程课程设计》、《铺面工程课程设计》、《道路施工与管理》等课程通过虚拟施工实验项目构成有机的课程链条，有效保障了道路工程教学的连贯性和系统性。
本项目基于BIM的三维呈现技术，逼真展示设计成果，以便多视角审视设计的合理性。基于构件化的分层分段模型，与道路施工的各工序相对应，以便同施工进度计划编制、施工组织相关联，并实现施工过程的动态推演，从而更好地审视施工进度计划的合理性。本项目还针对典型施工内容的讲解不直观的问题，开发了相应的动画演示视频，并内嵌到施工任务的动态推演中，便于学生查看、学习和掌握。同时，项目设计了考核答题环节，以补充虚拟实验教学中难以覆盖的内容。设计能贯穿道路施工管理的多个环节，以便从整体上掌握道路施工的知识点，培养道路施工管理型人才。
项目基于B/S架构进行开发，部署于云服务器上，对客户端的要求低，使学生利用各种资源进行在线学习，突破地域和计算能力等的限制。这为系统的开放共享奠定了条件。
教学方法：
在道路施工的教学中，采用课堂教学、施工现场实习和虚拟实验教学紧密结合的教学方法。在虚拟实验的教学中进一步采用“讲解-示范-实践-考核”四位一体的教学模式，具体包括：教师对相关知识的串讲、道路虚拟施工的实验示范演示、学生在线实践操作、教师答疑解惑、学生完成实验和答题考核、教师综合评分等多个环节。
评价体系：
在道路虚拟施工实验教学系统中，由于可以基于学生自己的道路勘察设计结果构建三维场景，因此，可以为每一个同学提供个性化的训练场景。这不仅增加学生对从工程设计到施工系统性的理解，还为学生的个性评价提供了条件。教师通过对学生虚拟实验的上传的各项成果进行查阅和评价，给出主观评价。此外，学生被要求完成从题库中随机抽取的20道选择题作答，其结果有系统自动给出客观题的分值。
另外，对本课程的评价通过学校的测评考核指标（包括学生评价、教学督导评价、教师自评价等）来评估。
传统教学的延伸与拓展：
本项目是配合《道路施工与管理》课程的教学开发的。由于道路施工时间周期长、工序多的限制，传统课堂教学往往注重于理论知识，也容易导致内容抽象、不便理解的效果。因此，需要有一个增强学生参与度，进一步系统而直观地掌握知识的环境。本项目作为实践教学的重要内容，不仅可打通相关课程实践教学的环节，更能让学生通过交互虚拟实验的方式加深对道路施工的理解和掌握，实现了对道路施工全过程的组织、管理和实施训练。
我院切实贯彻全国教育大会精神、落实新时代全国高等学校本科教育工作会议要求，在“2020-2022年同济大学一流本科课程体系建设规划”的指导下扎实推进课程建设，构筑具有鲜明交通运输工程学科特色的一流本科教育课程体系。未来学院还将从课程思政、教学精细化设计、线上线下混合等方面继续全面推进五大系列“金课”建设，以课程建设助推立德树人和人才培养质量提升。
陈雨人、赵鸿铎、张兰芳｜整理
黄泽蓉｜责编
