系统科学在交通工程课堂教学中的实例应用(一)

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【摘要】如何把课堂教学与现代科学的发展有机整合，是当前高校教育教学改革所面临的重要问题。本文根据多年的教学和科研实践，论述了将现代科学发展与课堂教学相结合的必要性，并结合交通工程课堂教学和系统科学的发展，探讨了在交通工程课堂教学中融入系统科学发展的教学模式。
【关键词】交通工程系统科学课堂教学有机整合
一、系统科学和交通工程学概述
一般系统论认为，系统是指相互联系、相互制约的若干组成要素结合在一起并具有特定功能的有机整体。〔3〕系统科学指的是以系统为研究对象的一门学科，它通过描述“一般系统”的特征、类型及演化规律等，试图揭示系统的对应或相似性以及同构性等共性问题。〔1〕该学科从系统的角度，运用系统的方法去考察认识整个世界，是具有横断学科性质的新科学，〔2〕〔4〕在许多领域都有着重要的影响和应用。系统科学包含的内容较多，如一般系统论、信息论、控制论、运筹学和系统工程、耗散结构理论、超循环理论和突变论、非线性科学等。〔2〕20世纪80年代以来，由于系统科学在社会生产生活中发挥了不可替代的作用，因此受到了国内外很多学者的广泛关注，其研究工作也得到了进一步发展和完善，如协同学说的创立、钱学森的系统科学体系和复杂性研究以及混沌理论的新发展。〔2〕系统科学的产生和发展在具体的应用领域给我们带来重要影响的同时，也使我们的思维方式产生了重大的改进。它利用数学工具，使人类的思维方式从定性概括开始向定量描述发展，从而更能精确揭示自然和社会现象的一般规律。
交通工程学是随着交通科技的发展，为解决日益严重的交通问题而兴起的一门学科。其主要的目的是揭示交通运输这一社会活动的基本规律，从而能够提高交通的效率，节约资源和社会成本。它所研究的内容对提高公路和道路的交通性能起着至关重要的作用，因此具有广阔的发展和应用前景。〔5〕揭示了交通工程的研究内容，它是研究道路交通中各种交通现象基本规律及应用的一门学科，它是以人为主体、以交通流为中心，以道路为基础，将三方面的有关内容统一在交通系统的环境中进行研究，通过交通规划、设计运营管理等方法，提高道路的通行能力和运输效率，降低能源消耗与运输费用，从而达到安全经济的目的。
从上面对于系统科学和交通工程的研究内容来看，两个学科都是力图揭示自然现象的一般规律，从而能够进一步利用这一规律，为人们的决策服务，因此两个学科从总体目标上来说是一致的。由于交通系统是一复杂系统，研究交通系统的非线性现象和复杂性特征一直是交通科学研究的热点和重点。系统科学的发展为现代交通科学的研究和应用奠定了坚实的理论基础，它为交通工程的研究提供了诸多的研究方法和思路，有力的推动了交通工程的发展。因此系统科学和交通工程学有着紧密的联系。
近年来，随着交通科学的发展，很多高校都开设了交通工程教学课程。但在教学过程中，由于一些教师对系统科学与交通工程间的关系理解不深，往往忽视了交通工程教学过程中系统科学方法的介绍，使学生仅仅学到了书本上的内容，知识面不能合理的拓宽，从而限制了学生思维和创新能力的发展。鉴于此，在讲授交通工程课程过程中，引入系统科学的研究思想和方法，对于开拓学生的视野是非常必要的。
二、浅谈交通工程课堂教学中纳入系统科学的必要性
现代交通工程的发展是建立在交通科学发展的基础上。随着当今科学技术的迅速发展，交通科学不断和其它科学（特别是系统科学）交叉，产生了许多新理论和新方法。同时，这些新理论和新方法在实际的交通工程应用中不断得到丰富和发展。为了培养能适应信息社会发展的创造性人才，特别是提高学生的综合素质，培养学生的创新精神和实践能力，必需在交通工程的课堂教学中，融入现代交通科学的发展。系统科学作为现代交通科学发展的重要理论基础之一，将其纳入交通工程课堂教学是十分必要的。
将系统科学的现代发展融入交通工程的课堂教学，首先可以激发学生的学习兴趣和情感。例如，在讲授交通安全评价方法时，常规的方式是介绍课本上的方法，如绝对评价法、事故率评价法、模型评价法等。事实上系统科学中的评价方法有多种，并不仅限于书本上的内容。为了激发学生的兴趣，可以介绍一些评价方法的发展，如层次分析法、属性综合评价方法以及模糊综合评判方法。并针对不同的评价方法，介绍其特点和适用范围，比较其优缺点。通过这样的比较和介绍，不仅可以使学生对所学知识一目了然，对学生兴趣的培养也有很好的促进作用。
其次，将系统科学的方法融入交通工程的课堂教学，也可以调动学生学习的主动性，达到教与学的目的。传统的课堂教学中，教师依据书本，逐步说明学习内容。这种导入，学生往往感到枯燥乏味，难以引起学生的情感共鸣。如果在课堂教学中，引用一些重要的科学进展或是重大的实际应用，可消除这种十分沉闷的教学氛围。
另外，在交通工程的课堂教学中，引进系统科学的现代发展，可以扩大学生的知识面，提高学生专业知识水平。现代社会的科学研究是不断发展的，教材上的知识只是对过去研究的总结，教师在课上介绍最新的研究进展，可以有效地扩大学生的视野，而且能将学生直接带到学科的前沿，为他们今后的进一步学习和定位具有重要的指导意义。