路 超 胡桂戎

公安院?！暗缆方煌刂啤闭n程是增強(qiáng)學(xué)生維護(hù)道路交通秩序、優(yōu)化道路交通系統(tǒng)運(yùn)行效率技術(shù)素養(yǎng)的核心專業(yè)課。業(yè)務(wù)對(duì)接各級(jí)公安機(jī)關(guān)交通管理部門設(shè)置的信控專管崗位或交通組織相關(guān)崗位，對(duì)日常道路節(jié)點(diǎn)以及干線、區(qū)域的緩堵保暢承擔(dān)著關(guān)鍵的決策職責(zé)，具有極強(qiáng)的操作性。學(xué)生應(yīng)崗能力以及警務(wù)實(shí)戰(zhàn)能力的需要決定了“道路交通控制”課程與實(shí)踐場(chǎng)景要素的密切融合。

為了提升實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)效果，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)知識(shí)應(yīng)用的實(shí)踐場(chǎng)景，可以搜索典型一線交叉口案例，并將理論知識(shí)點(diǎn)的剖析融入到對(duì)案例的分析[1]。還可加強(qiáng)與校外實(shí)踐基地的聯(lián)系，讓學(xué)生充分參與實(shí)戰(zhàn)工作[2]。此外，交通仿真軟件可以豐富展示和建立各種復(fù)雜交通場(chǎng)景，為學(xué)生提供設(shè)計(jì)交通控制方案并觀察其對(duì)交通運(yùn)行影響效果的技術(shù)支持，也是一類重要的實(shí)戰(zhàn)化平臺(tái)[3]。

除了訓(xùn)練應(yīng)用信控原理調(diào)整車輛行駛時(shí)空軌跡、解決交通問題的專業(yè)技能，在“道路交通控制”課程中，部分專業(yè)術(shù)語或參數(shù)計(jì)算原理比較抽象，學(xué)生被動(dòng)式的接受并不直觀，對(duì)于專業(yè)知識(shí)的深入理解具有較大挑戰(zhàn)性，或容易產(chǎn)生混淆。根據(jù)布魯納（Brunner）的認(rèn)知教育心理學(xué)、認(rèn)知結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)相關(guān)理論，發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)被極力倡導(dǎo)，認(rèn)為要注重學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的學(xué)習(xí)過程，而不僅是學(xué)習(xí)結(jié)果。對(duì)學(xué)生的教學(xué)過程應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)，而非教師的單純講授[4]。將被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，可以提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的接納效果，從而幫助形成頭腦中的內(nèi)在認(rèn)知結(jié)構(gòu)[5]，無論對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的記憶還是知識(shí)含義的理解都起到了顯著的促進(jìn)作用。

借助于交通仿真軟件，尤其是微觀交通仿真軟件，除了能驗(yàn)證交通管控方案的實(shí)施效果，更是提供了全流程詳細(xì)過程展示，真實(shí)模擬車輛群體行駛特征。因此，通過擴(kuò)展仿真實(shí)驗(yàn)類型和定制仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，將信號(hào)控制的基本概念、原理蘊(yùn)含于仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行表達(dá)和傳遞，引導(dǎo)學(xué)生在親自操作、觀察仿真實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)和感悟中主動(dòng)發(fā)現(xiàn)并理解每一個(gè)概念或信號(hào)控制與交通系統(tǒng)交互的內(nèi)在規(guī)律，能夠?yàn)閷W(xué)生提供一種替代性的知識(shí)生動(dòng)表達(dá)的學(xué)習(xí)方法，更好地實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)的相輔相成。

一、“道路交通控制”知識(shí)結(jié)構(gòu)分析

（一）知識(shí)結(jié)構(gòu)在教學(xué)中的運(yùn)用

認(rèn)知學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，每個(gè)課程體系中的知識(shí)都有著獨(dú)有的知識(shí)結(jié)構(gòu)[6]，知識(shí)之間按照特定的邏輯關(guān)系組織在一起。該知識(shí)結(jié)構(gòu)也是最終轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的原始素材。相比于分散平鋪的知識(shí)點(diǎn)，有結(jié)構(gòu)的、立體的知識(shí)呈現(xiàn)可以幫助學(xué)生以全局思維把控每一個(gè)新事物的來龍去脈。發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的一個(gè)本質(zhì)特征就是引導(dǎo)學(xué)生不斷主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和強(qiáng)化構(gòu)建知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)形態(tài)。

學(xué)習(xí)的目的不是要求學(xué)生記下被動(dòng)聽到的教師講述，要避免最原始的刺激-反應(yīng)方式的映像以及僅僅完成大腦對(duì)知識(shí)的簡(jiǎn)單加工。通過信息的合理組織，使學(xué)生能夠?qū)⑺佑|的每一個(gè)概念與已經(jīng)學(xué)過的，或有印象存在的其他信息相關(guān)聯(lián)，并儲(chǔ)存在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的適當(dāng)位置，從而形成容易喚起回憶的長(zhǎng)期記憶。

不同交通控制教材的內(nèi)容組織和介紹過程各有差異，但核心知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成相對(duì)固定，可以從不同角度進(jìn)行歸類概括，而不同類別之間的相互作用關(guān)系便體現(xiàn)了一種知識(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)建方式。教師應(yīng)當(dāng)提供和設(shè)計(jì)能夠清晰表征交通控制基本原理的知識(shí)結(jié)構(gòu)[7]，從而逐層提升學(xué)生的認(rèn)知層次，幫助學(xué)生在“螺旋式”的學(xué)習(xí)過程中能夠穩(wěn)步推進(jìn)。例如，遵從于信號(hào)控制技術(shù)實(shí)施的邏輯順序和關(guān)聯(lián)關(guān)系，按照信控方案的整體設(shè)計(jì)流程，可以將核心知識(shí)內(nèi)容根據(jù)應(yīng)用條件分為非受控輸入?yún)?shù)型，控制變量型、分場(chǎng)景的決策方法型、以及系統(tǒng)實(shí)施效果評(píng)價(jià)型等。

（二）課程的外部結(jié)構(gòu)分析

“道路交通控制”作為專業(yè)核心課程之一，與其他課程共同構(gòu)成了交通管理學(xué)科體系，教學(xué)過程中不能與其他相關(guān)專業(yè)課程相互割裂。實(shí)戰(zhàn)中單獨(dú)應(yīng)用交通信號(hào)控制措施所能發(fā)揮的作用相對(duì)有限。針對(duì)某一目標(biāo)節(jié)點(diǎn)、區(qū)域的交通組織或交通管控都是信號(hào)燈與其他交通管理設(shè)施共同作用的結(jié)果。例如，信號(hào)相位相序的設(shè)計(jì)或配時(shí)參數(shù)的設(shè)置需要充分考慮路段以及路口的渠化條件。又如，路口車輛排隊(duì)長(zhǎng)度的分析需要考慮交通流理論中交通流到達(dá)和消散規(guī)律。因此，在教學(xué)中除了闡述和構(gòu)建課程內(nèi)部的知識(shí)結(jié)構(gòu)，還需要增強(qiáng)與其他相關(guān)課程的關(guān)聯(lián)認(rèn)識(shí)，提高跨課程的學(xué)習(xí)和應(yīng)用場(chǎng)景比例，形成一體化的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，為學(xué)生處理復(fù)雜現(xiàn)實(shí)交通問題、提升交通管控效果提供全面的知識(shí)框架和技術(shù)支撐，更有效地培養(yǎng)系統(tǒng)思維習(xí)慣以及專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

（三）知識(shí)點(diǎn)屬性特征

“道路交通控制”知識(shí)點(diǎn)源自日常交通信號(hào)控制實(shí)踐。雖然學(xué)生在生活中有機(jī)會(huì)觀察信控設(shè)施并產(chǎn)生交互，但從專業(yè)角度去理解、表達(dá)和操作仍需專門的訓(xùn)練。部分知識(shí)類型具有陳述性的主導(dǎo)特征，但可能表現(xiàn)出不同的層次性，其概念可能是基礎(chǔ)、簡(jiǎn)單的陳述，比較直觀，也可能是復(fù)合型的，即一個(gè)概念中嵌入了其他概念，而被嵌入的概念又可能對(duì)應(yīng)了另一項(xiàng)獨(dú)立流程，因此這種概念本身的定義描述相對(duì)不容易通過被動(dòng)式的講解而被直接理解。另一部分知識(shí)類型具有程序性的主導(dǎo)特征，主要涉及對(duì)原理的應(yīng)用從而體現(xiàn)技能的形成[8]，而應(yīng)用也要建立在對(duì)交通特征規(guī)律的全面觀察、推理和熟練掌握的前提下，這部分內(nèi)容更難以通過被動(dòng)講授達(dá)到較好的理解效果，而且可能會(huì)出現(xiàn)知識(shí)的跳躍，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

二、以仿真實(shí)驗(yàn)開展發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)的能力培養(yǎng)目標(biāo)

（一）培養(yǎng)學(xué)生自主探索交通規(guī)律的能力

發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生自主構(gòu)建知識(shí)的能力并注重學(xué)生的獨(dú)立思考，從而總結(jié)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律性的認(rèn)知內(nèi)容[9]。交通系統(tǒng)的運(yùn)行與交通管理之間存在明顯的作用與反作用，交通規(guī)律的特征是交通控制方案設(shè)計(jì)的前提，而交通規(guī)律的轉(zhuǎn)化和演變也是交通控制方案實(shí)施效果的直接體現(xiàn)。因此，除了熟練掌握信號(hào)控制基本概念和方法，交通系統(tǒng)的運(yùn)行特性發(fā)展規(guī)律也是交通控制技術(shù)認(rèn)知構(gòu)建的一個(gè)重要部分，有助于輔助提升相關(guān)概念理解的飽滿程度。

從基礎(chǔ)周期隊(duì)列流的時(shí)空分布到不同協(xié)調(diào)模式的信控方案下發(fā)后單個(gè)交叉口或連續(xù)交叉口群車流運(yùn)行形態(tài)、車輛排隊(duì)長(zhǎng)度等隨時(shí)間變化的趨勢(shì)研判，都是開展日常交通管控工作必備的基本技能。仿真實(shí)驗(yàn)為學(xué)生搭建了一個(gè)深度參與交通系統(tǒng)運(yùn)行過程的環(huán)境，具有細(xì)節(jié)精細(xì)化展示和全過程、多維度運(yùn)行復(fù)現(xiàn)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。通過參與操作不同交通場(chǎng)景下的發(fā)現(xiàn)式仿真實(shí)驗(yàn)，注重培養(yǎng)學(xué)生探索交通運(yùn)行規(guī)律的專業(yè)技能，能夠加深學(xué)生對(duì)信號(hào)控制原理的理解，為進(jìn)一步開展綜合性更強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)、應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（二）培養(yǎng)學(xué)生非常規(guī)問題處理能力

實(shí)踐中很多交通問題的解決方法沒有固定模式。雖然遵循交通組織的基本原則或應(yīng)用常見交通組織措施可對(duì)共性問題提供較成熟的解決方案，但道路交通系統(tǒng)的構(gòu)成和表現(xiàn)形態(tài)靈活多變，新問題層出不窮。例如，常規(guī)交叉口多以十字交叉為主，而現(xiàn)實(shí)中近距離交叉口疊加構(gòu)成的復(fù)合交叉口或多個(gè)連接方向道路交叉形成的畸形交叉口等都是廣泛存在的非常規(guī)問題。因此，需要學(xué)生適應(yīng)交通組織與管控技術(shù)一直處在不斷發(fā)展過程的演化趨勢(shì)，明確許多新的方法和措施的出現(xiàn)都是因地制宜的創(chuàng)新之舉，從而在學(xué)習(xí)過程中養(yǎng)成活躍的思維、變通的分析處理能力。

在發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)中學(xué)生自主獲取知識(shí)的過程中不僅用到邏輯分析和推理，直覺思維更是發(fā)揮了關(guān)鍵的作用[10]。在對(duì)信息的快速感知以及多角度思考過程中，憑借直覺的解析，幫助構(gòu)建新的認(rèn)知，甚至表現(xiàn)為創(chuàng)造性思維，從而在學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)特定知識(shí)的基礎(chǔ)上理解和應(yīng)對(duì)其他可能遇見的類似事物，促進(jìn)形成知識(shí)遷移[11]，發(fā)現(xiàn)隱藏在特例問題背后的普遍性規(guī)律和最本質(zhì)的原理，幫助學(xué)生在面對(duì)非常規(guī)問題的未知挑戰(zhàn)和困難時(shí)能夠觸類旁通、從容應(yīng)對(duì)，提升學(xué)生獨(dú)立尋求問題答案的信心。

（三）培養(yǎng)學(xué)生尋優(yōu)決策能力

實(shí)踐中圍繞路口交通壓力的持續(xù)緩解而及時(shí)對(duì)信號(hào)配時(shí)參數(shù)的動(dòng)態(tài)更新、改善稱為“調(diào)優(yōu)”工作，它是路口當(dāng)前通行矛盾的疏解途徑，也是交通組織新方案設(shè)計(jì)全流程中不可或缺的尾部階段，因此是交通管理活動(dòng)中的一項(xiàng)重要任務(wù)，更是專業(yè)素養(yǎng)的直觀體現(xiàn)。

發(fā)現(xiàn)式仿真實(shí)驗(yàn)具備主動(dòng)探索的特征，學(xué)生在動(dòng)手操作過程中投入深度的專注和敏銳的洞察，通過對(duì)信息的識(shí)別和分析，潛意識(shí)中會(huì)激發(fā)出不同的觀點(diǎn)和思路，相應(yīng)地也可得出不同的結(jié)論。因此在掌握基本原理和方法的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)式仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方法能夠促進(jìn)學(xué)生形成一種最優(yōu)化思維，將視野在可行范圍內(nèi)擴(kuò)展，盡可能廣泛收集有價(jià)值的想法，并自覺展開方案之間的權(quán)衡，經(jīng)過不同候選選項(xiàng)的綜合對(duì)比和論證，使不同交通場(chǎng)景下挑選的方案更具獨(dú)特性和有效性，促進(jìn)學(xué)生深度思考和舉一反三能力，讓學(xué)生深切理解道路通行資源的有限性、約束性，以及信號(hào)控制方案的“分秒必爭(zhēng)”，提升交通管理的決策效果，更好地適應(yīng)實(shí)踐需要。

三、以仿真實(shí)驗(yàn)為載體的發(fā)現(xiàn)式教學(xué)模式構(gòu)建

實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)的流程并不固定，布魯納甚至認(rèn)為，凡是用自己頭腦親自獲取知識(shí)的一切形式都屬于發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)的范疇[12]。在設(shè)計(jì)和實(shí)施以發(fā)現(xiàn)式仿真實(shí)驗(yàn)為載體的教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)，可以結(jié)合仿真軟件的技術(shù)特點(diǎn)，充分利用仿真軟件的便利性和實(shí)用性，最大限度發(fā)揮仿真實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的自主學(xué)習(xí)效果。

（一）融合實(shí)踐的仿真情境創(chuàng)設(shè)

仿真情景是學(xué)生開展發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的初始導(dǎo)入，在設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮情境信息的接受完備性，能夠激發(fā)學(xué)生的興趣與好奇，使學(xué)生積極參與仿真情景所涉及的各項(xiàng)任務(wù)之中，為主動(dòng)獲取認(rèn)知、成功探索方法做好鋪墊。以仿真實(shí)驗(yàn)為載體的發(fā)現(xiàn)式教學(xué)模式中，學(xué)生使用仿真軟件自行動(dòng)手創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)所需的交通場(chǎng)景相關(guān)數(shù)據(jù)文件以及圖形繪制等準(zhǔn)備工作可以幫助學(xué)生確切、透徹地了解背景資料，從而提高后續(xù)的分析和思考效率。

首先，可選擇學(xué)生熟悉的周邊實(shí)際路口或區(qū)域，以其中的核心要素為主體，借助仿真軟件靈活的定制化特性，可做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使仿真情景具備較強(qiáng)的代入感，方便學(xué)生減少熟悉背景資料的時(shí)間和精力投入，迅速抓住重點(diǎn)。其次，對(duì)于本地出現(xiàn)的一些典型交通問題，還可以選擇具有代表性的地點(diǎn)，安排學(xué)生利用校外時(shí)間預(yù)先開展調(diào)研，熟悉交通設(shè)施布設(shè)情況，以及車輛運(yùn)行基本情況，完成仿真基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集。同理，對(duì)于其他信息資源中獲取的典型案例場(chǎng)景，安排學(xué)生充分查閱相關(guān)資料，并在仿真軟件中進(jìn)行還原。

（二）多樣化的實(shí)驗(yàn)類型拓展

為提升知識(shí)獲取的深度和廣度，滿足差異化的知識(shí)屬性特征，從不同的角度擴(kuò)展學(xué)生的思維模式，發(fā)現(xiàn)式仿真實(shí)驗(yàn)的類型應(yīng)當(dāng)考慮多樣化，讓學(xué)生可以應(yīng)對(duì)不同的問題情境，接觸到不同的挑戰(zhàn)，具備多維度的觀察力。按照信控方案設(shè)計(jì)的全流程性，圍繞信控參變量含義和作用的理解以及最終方案的生成，可以從以下幾個(gè)方面對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)類型進(jìn)行匹配。

1. 交通特性調(diào)查類實(shí)驗(yàn)

交叉口交通特性作為信控系統(tǒng)的非受控輸入?yún)?shù)，反映了交叉口自身現(xiàn)有通行條件的物理屬性，是后續(xù)方案制定的基礎(chǔ)和前提，例如飽和流率、車輛到達(dá)率等。仿真基礎(chǔ)數(shù)據(jù)方面，路網(wǎng)規(guī)模一般不需太大，主要集中在交叉口范圍內(nèi)及其進(jìn)出口道，為鞏固學(xué)生交通調(diào)查的基本技能，可采取人工統(tǒng)計(jì)的方式記錄數(shù)據(jù)，也可借助軟件中的數(shù)據(jù)采集功能收集數(shù)據(jù)，而仿真路網(wǎng)中的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)與實(shí)際路網(wǎng)中常見的交通檢測(cè)裝置布設(shè)位置保持一致。為進(jìn)一步加深對(duì)參數(shù)的理解，可以變化實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，對(duì)比不同道路設(shè)施結(jié)構(gòu)、通行條件或流線方向?qū)?shù)的影響。此外，還應(yīng)注意到交通特性參數(shù)的變化對(duì)方案生成的差異。

2. 交通系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)價(jià)類實(shí)驗(yàn)

交通狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)是反映信號(hào)控制方案實(shí)施效果的直觀參數(shù)，在信號(hào)控制中有多重作用，例如，能夠反應(yīng)交叉口的通行供給、駕駛?cè)藛T的出行成本或出行滿意程度等。為使學(xué)生直觀掌握各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的確切含義，實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)開展不同維度的探索，包括評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù)的認(rèn)知、指標(biāo)之間的區(qū)別之處、計(jì)算所需參數(shù)條件及計(jì)算原理等?？梢杂脠D形化的方式記錄仿真數(shù)據(jù)，并輔助離散數(shù)據(jù)連續(xù)化處理等方式，引導(dǎo)學(xué)生自主得出結(jié)論，加深對(duì)概念的理解和記憶程度。此外，仿真實(shí)驗(yàn)還應(yīng)使學(xué)生了解指標(biāo)之間的正向促進(jìn)或此消彼長(zhǎng)等不同范圍內(nèi)的作用關(guān)系，從而在具體評(píng)價(jià)方案時(shí)能夠更加全面、客觀。

3. 影響趨勢(shì)探索類實(shí)驗(yàn)

交通信號(hào)控制變量，例如綠信比、相位相序、信號(hào)周期等各類信號(hào)配時(shí)參數(shù)，標(biāo)定了信控方案的具體決策結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中需要學(xué)生探索發(fā)現(xiàn)對(duì)不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的取值起關(guān)鍵作用的主導(dǎo)因素，定性理解各類控制變量對(duì)系統(tǒng)效率改善的貢獻(xiàn)程度。同時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)序列能夠訓(xùn)練學(xué)生發(fā)現(xiàn)控制變量與評(píng)價(jià)指標(biāo)變量之間的影響趨勢(shì)，總結(jié)定量關(guān)系，從而提取并運(yùn)用客觀規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中控制變量的探測(cè)過程可采用小步長(zhǎng)遞增、遞減等基礎(chǔ)取值更新方式以便于操作。除了單因素作用效果分析，尋找具備最佳通行效能的控制變量組合更是不可或缺的方案來源，因此還需培養(yǎng)多變量協(xié)同意識(shí)。

4. 通行效率改善類綜合實(shí)驗(yàn)

此類實(shí)驗(yàn)重在培養(yǎng)和檢驗(yàn)學(xué)生的專業(yè)綜合能力。由于現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中交通矛盾的不特定性，開展仿真實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)景問題可以具備一定的隱含性，且是未有定論的材料，給學(xué)生留有充分的思考空間。從問題找出、矛盾沖突分析、通行條件發(fā)掘到方案提出和效果檢驗(yàn)均應(yīng)由學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)和探討，以便更深入地理解交通信號(hào)控制在保障交通安全、效率中所發(fā)揮的本質(zhì)功能，以及與其他交通管理設(shè)施的兼容性。由于實(shí)踐中交通仿真軟件本身也是解決問題的有效方式和有力支撐，因此甚至實(shí)驗(yàn)方案的計(jì)劃、仿真數(shù)據(jù)的總結(jié)分析呈現(xiàn)方式都可由學(xué)生自主設(shè)計(jì)，以便檢驗(yàn)和鞏固學(xué)生學(xué)以致用的實(shí)戰(zhàn)本領(lǐng)，培養(yǎng)依托技術(shù)手段解決現(xiàn)實(shí)交通問題的主動(dòng)意識(shí)，更好地為后續(xù)的工作提供技術(shù)積累。

（三）實(shí)驗(yàn)任務(wù)的接續(xù)推進(jìn)

與所采用的知識(shí)結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，在各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)開始前，首先需要設(shè)定清晰的層級(jí)目標(biāo)，梳理出一條或幾條主要、明確、連貫的實(shí)施主線，以此為參照細(xì)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，將具體知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)探索過程視作較高目標(biāo)實(shí)驗(yàn)中的子環(huán)節(jié)，確保每個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)性，體現(xiàn)學(xué)習(xí)過程的整體性、結(jié)構(gòu)性和邏輯性。

利用仿真軟件所有仿真文件和數(shù)據(jù)便于存盤的特性，可以在一項(xiàng)任務(wù)結(jié)束后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果上提出新的問題、布置新的任務(wù)，開展后續(xù)實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造任務(wù)之間的接續(xù)發(fā)展條件。不僅可以更方便地與上一模塊的知識(shí)建立鏈接，還能迅速完成對(duì)新任務(wù)的準(zhǔn)確理解，保持問題情景的熟知程度，高效切入正題。

任務(wù)的難度應(yīng)呈逐步增加趨勢(shì)，每一項(xiàng)任務(wù)都要在匹配學(xué)生當(dāng)前知識(shí)技能掌握水平的基礎(chǔ)上將難度定位在與現(xiàn)有認(rèn)知發(fā)展?fàn)顟B(tài)相適宜的差距范圍，適應(yīng)認(rèn)知能力的最近發(fā)展區(qū)[13]，避免出現(xiàn)較大跨度和跳躍性，必要時(shí)增加一些輔助類知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行過渡，確保發(fā)現(xiàn)過程的有效實(shí)施，使學(xué)生感受到自己在學(xué)習(xí)過程中的進(jìn)步與成就感，建立勝任多重問題情境任務(wù)的自信心，激發(fā)持續(xù)參與實(shí)驗(yàn)過程的積極性，在不斷面對(duì)新挑戰(zhàn)中循序漸進(jìn)提高問題解決能力。

（四）多層次的推理假設(shè)

提出合理的、接近真相的假設(shè)是發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)中構(gòu)建認(rèn)知的必要前置條件，是學(xué)生發(fā)揮直覺思維和創(chuàng)造力的集中體現(xiàn)，標(biāo)志著學(xué)生進(jìn)入深度思考下的學(xué)習(xí)狀態(tài)，為專注開展后續(xù)實(shí)驗(yàn)激發(fā)了好奇心和興趣度的主觀條件，也提供了更加細(xì)節(jié)化的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

假設(shè)的提出可不局限于某種特定的形式，當(dāng)問題相對(duì)簡(jiǎn)單時(shí)，基于現(xiàn)有的先前知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌麑?shí)現(xiàn)知識(shí)遷移或邏輯推理則適合提出直接假設(shè)并直接構(gòu)建認(rèn)知。相反，假設(shè)也可不直接針對(duì)最終的目標(biāo)任務(wù)，而是結(jié)合情景任務(wù)的類型靈活變換假設(shè)形式，采取目標(biāo)分解或逐步逼近的方式，更有條理地應(yīng)對(duì)復(fù)雜任務(wù)，從不同的角度通過局部認(rèn)識(shí)的量變積累達(dá)到發(fā)現(xiàn)新知的質(zhì)變跨越。

（五）思維碰撞的概念審查

對(duì)于復(fù)雜的概念或方案設(shè)計(jì)方法，假設(shè)驗(yàn)證工作量相對(duì)較大，為提高實(shí)驗(yàn)效率，首先可對(duì)假設(shè)進(jìn)行初步甄別，發(fā)揮理性思維能力，篩選出最有價(jià)值的假設(shè)借助仿真平臺(tái)生成更多的仿真信息進(jìn)行自主正向假設(shè)驗(yàn)證和審查，與此同時(shí)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生客觀結(jié)果的系統(tǒng)觀察形成逆向反饋，對(duì)考慮不周全的地方查漏補(bǔ)缺。

其次，基于對(duì)當(dāng)前所掌握信息的總結(jié)和概括，還可將自己的觀點(diǎn)和支撐論據(jù)向他人講述介紹，在鍛煉語言表達(dá)能力的同時(shí)，讓自己的假設(shè)接受質(zhì)疑和挑戰(zhàn)，在思維碰撞中檢驗(yàn)自己的思維漏洞并虛心吸收有益觀點(diǎn)，自我調(diào)整思路進(jìn)行更全面的問題考慮。尤其對(duì)于沒有標(biāo)準(zhǔn)答案的任務(wù)問題，可以進(jìn)一步提升尋找最優(yōu)解決方案的認(rèn)知效果。

（六）行動(dòng)價(jià)值導(dǎo)向的成績(jī)?cè)u(píng)定

發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的有效開展需要充足的內(nèi)部動(dòng)機(jī)以支持一系列場(chǎng)景任務(wù)自主完成。其中主動(dòng)分析、思考所獲取的有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果或?qū)μ岢黾僭O(shè)的成功內(nèi)部省察等報(bào)償會(huì)維持、轉(zhuǎn)化和增強(qiáng)內(nèi)部動(dòng)機(jī)，而學(xué)生獲得成績(jī)?cè)u(píng)定則是對(duì)內(nèi)部動(dòng)機(jī)起積極互補(bǔ)作用的外部動(dòng)機(jī)，同樣會(huì)對(duì)學(xué)生后續(xù)持續(xù)付諸學(xué)習(xí)行動(dòng)的熱情、努力程度產(chǎn)生影響。

雖然發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)的最終目的是對(duì)假設(shè)驗(yàn)證后得出精確的認(rèn)知，但發(fā)現(xiàn)前的鋪墊環(huán)節(jié)同樣占據(jù)較高權(quán)重，因此成績(jī)?cè)u(píng)定時(shí)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度，深度思考后有邏輯性、有價(jià)值的行動(dòng)，也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注并其給予積極的評(píng)價(jià)。這些行動(dòng)并不一定可以解決最終的問題，但動(dòng)態(tài)反應(yīng)了能力提升，讓學(xué)生感受到自己行動(dòng)上有意義的進(jìn)展能夠獲得肯定的反饋，同時(shí)應(yīng)鼓勵(lì)創(chuàng)新性的想法和思維模式，幫助學(xué)生即使在不斷試錯(cuò)中也能逐步優(yōu)化內(nèi)驅(qū)力。

四、教師角色分析

在發(fā)現(xiàn)式教學(xué)模式中，教師要適應(yīng)角色的轉(zhuǎn)變。學(xué)生是學(xué)習(xí)過程的主體，教師在精心設(shè)計(jì)的一系列情景任務(wù)中從為學(xué)生提供解決問題所需的基礎(chǔ)材料，到引導(dǎo)學(xué)生分析材料、激發(fā)學(xué)生的直覺思維，直至得出結(jié)論并以第一視角參與構(gòu)建和擴(kuò)展自身的認(rèn)知體系，都要發(fā)揮好助推者作用。

首先，注意將有效認(rèn)知材料充分融入發(fā)現(xiàn)過程。問題情境創(chuàng)設(shè)后學(xué)生獲取到用以解決問題的材料或背景知識(shí)是培育直覺思維的土壤，因此對(duì)材料理解和掌握必須是學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定組成部分。教師在提供材料時(shí)需要確保所有信息都能被學(xué)生所接受，或是對(duì)學(xué)生最有效的材料。要豐富材料的發(fā)布形式以及材料的構(gòu)成，避免因個(gè)體差異導(dǎo)致相同的材料在不同的學(xué)生中產(chǎn)生絕緣。交通仿真軟件提供了開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，教師要充分注重引導(dǎo)學(xué)生借助仿真軟件對(duì)交通場(chǎng)景中存在的問題進(jìn)行細(xì)致調(diào)研，不斷發(fā)掘符合情景特征的信息資源，使直覺思維更加貼近實(shí)際問題。此外，鑒于課程的綜合跨學(xué)科特性，教師同時(shí)需要提供和引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注相關(guān)學(xué)科課程中的可用背景知識(shí)資源。

其次，圍繞知識(shí)點(diǎn)巧妙設(shè)計(jì)不同角度的情景問題。發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)中任務(wù)情景的問題設(shè)計(jì)構(gòu)成了建立特定認(rèn)知的通道，教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合知識(shí)點(diǎn)的屬性特征巧妙設(shè)計(jì)問題和任務(wù)，讓學(xué)生能夠通過發(fā)現(xiàn)的方式盡可能多地加強(qiáng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握。例如，除了的簡(jiǎn)單的陳述性知識(shí)內(nèi)容學(xué)生可以通過直接識(shí)記學(xué)習(xí)，對(duì)于復(fù)雜的概念類知識(shí)可偏向于提出定性分析為主的問題模式，突出對(duì)原理、影響因素、功能以及作用等方面的認(rèn)知，加深對(duì)概念的形象理解和掌握。而程序性的方案設(shè)計(jì)類知識(shí)內(nèi)容可偏向于定性與定量結(jié)合的提問方式，提升學(xué)生對(duì)所學(xué)方法和技術(shù)整體決策過程的直觀體會(huì)，并借助確切的量化指標(biāo)衡量方案的優(yōu)劣。

最后，要時(shí)刻注意保持與學(xué)生的良好即時(shí)對(duì)話。發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)是學(xué)生在未知和不確定狀態(tài)下的探索過程，為保障任務(wù)的順利開展，每一步驟都需要獲取反饋信息及時(shí)檢驗(yàn)和改進(jìn)當(dāng)前的思路想法，反饋信息除了包括實(shí)驗(yàn)操作過程獲得的客觀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果以及實(shí)例中的客觀事實(shí)等，教師的反饋是更加有針對(duì)性的指導(dǎo)形式。因此教師應(yīng)當(dāng)時(shí)刻掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和思維發(fā)展?fàn)顟B(tài)，通過積極的互動(dòng)及時(shí)調(diào)整和補(bǔ)充材料規(guī)模，增加對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，并根據(jù)需要為學(xué)生親自做出示范，為更有效地激發(fā)學(xué)生的直覺思維創(chuàng)造條件。

五、結(jié)語

發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)是學(xué)生通過自主構(gòu)建認(rèn)知方式獲得知識(shí)并在大腦中有序存儲(chǔ)的一種有效途徑。交通控制仿真實(shí)驗(yàn)濃縮、涵蓋了交通信號(hào)作用下道路交通流形態(tài)受擾動(dòng)以及發(fā)展演化的內(nèi)在規(guī)律。作為了解交通系統(tǒng)特征的直觀媒介，為學(xué)生思考交通問題直覺思維的有效發(fā)揮提供了對(duì)比和參照資料，也為發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)的實(shí)施提供了有利條件，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)概念、原理、方法等多重知識(shí)屬性形成穩(wěn)固的認(rèn)識(shí)，可有效提升學(xué)生在交通組織信號(hào)控制領(lǐng)域的觀察分析、總結(jié)決策以及創(chuàng)新優(yōu)化能力，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)專業(yè)技能的理論吸收和實(shí)踐轉(zhuǎn)化效果。

知識(shí)吸收成效的關(guān)鍵取決于教師所提供的特定的知識(shí)結(jié)構(gòu)，它是最終在學(xué)生頭腦中所形成的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的根源，影響了分析、解決問題的思維模式。與實(shí)踐過程中技術(shù)流程相匹配的知識(shí)內(nèi)容梳理是體現(xiàn)應(yīng)用條件下知識(shí)結(jié)構(gòu)關(guān)系構(gòu)建的一種有效方式。針對(duì)不同的知識(shí)屬性特征，通過擴(kuò)展仿真實(shí)驗(yàn)類型并按照特定的主線創(chuàng)設(shè)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)情景序列可以最大限度提升發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)的實(shí)施效果，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和自主性，對(duì)學(xué)生整體把控學(xué)習(xí)任務(wù)以及實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)具有重要意義。