高校专业课程创新与改革研究——以“道路勘测设计”课程为例

张 航,李月光,王小敏,王 红

(武汉理工大学 交通学院,湖北 武汉 430063)



高校专业课程创新与改革研究
——以“道路勘测设计”课程为例

张 航,李月光,王小敏,王 红

(武汉理工大学 交通学院,湖北 武汉 430063)

高校专业课程创新与改革是提高课程教学质量的重要途径。基于武汉理工大学“道路勘测设计”专业课程的教学和实践现状，从教学条件建设、教学方法与教学手段改善、教学内容设计等几个方面，讨论了该课程课堂教学与网络资源平台应用、学生成绩评定等环节创新与改革的具体实施方案和措施，为同类专业“道路勘测设计”课程教学提供参考。

道路勘测设计；教学改革；教学方法；研究

针对高校专业课程创新与改革研究，不少学者做了较为广泛和深入细致的研究工作。大部分高校除了每隔一段时间对专业培养设置方案、课程教学大纲进行修订和完善外，还每年划拨一定数目的教研经费，鼓励教师积极申报相应课程教学改革与研究的创新项目，不少教师结合所讲授课程的教学和实践现状，探索适合本专业的教学特色，研发计算机辅助教学资源。以交通运输类公路与城市道路专业“道路勘测设计”课程为例，重庆交通大学以重庆市重点实验室为依托，建立了开放的典型道路线形模型，如公路三维线形模型、公路超高模型、立交桥模型、斜桥、弯桥模型等，这些模型除可满足课堂教学外，课外还提供给学生参观、研究及自主开发和学习实践；长安大学杨少伟教授团队应用动态全景仿真技术，研发了道路线形安全与景观设计系统软件；东南大学李方教授团队结合道路勘测设计课程教学、实习及工程应用，开发了李方路线设计软件(EICAD)；交通部公路科研所会同中交第一公路勘察设计研究院有限公司进行公路运行速度设计方法与标准的研究，通过建立公路典型车型的速度模型，分析道路线形特征对运行速度的影响规律，为在国内推广基于运行速度的路线设计方法奠定了理论基础。从已有的研究结果来看，该课程的教学团队普遍注重将课堂教学与计算机实践教学相结合，使一些抽象难懂的知识变得更加容易理解。该方法虽具有直观、简单、现实性强的特点，但只有在学生打好理论基础的同时，才能更好地巩固和消化所学知识，因此需要不断优化路线设计理论教学。本文结合我校土木工程类、交通运输类等专业特点，在“道路勘测设计”课程教材选用及编写、教学方法与手段、教学内容安排等方面进行了一些有益的探讨。

1 教学条件

1.1 教材建设

教材具有公开性、规范性、指导性等特点，在教材编写过程中，教师可把有代表性的科研课题和科技项目内容写进讲义。目前，长安大学杨少伟教授主编的《道路勘测设计》(第3版)，作为面向21世纪交通版高等学校规划教材，已被大多数高校选用。该教材专业内容齐全、重点突出，但在章节编排及内容结构体系尚有一些不足，如“平面”、“纵面”、“横断面”等设计内容已分章编写，但后续又有“线形设计”章节，前后内容有重复。尽管教师在授课过程中，将该章部分内容分散到平面设计、纵断面设计、横断面设计等对应章节中讲述，但知识点之间并不连贯。为此，从2014-2015学年第2学期起，我校“道路勘测设计”课程组教师结合专业特点，申请立项编写讲义作为授课教材。其间，课程组教师调研了公路勘察设计单位，如中交第二公路勘察设计院、中铁第四勘察设计院、湖北省交通规划设计院等，充实了教材内容。该讲义特点为：

1)紧扣交通运输部2015年颁布的《公路工程技术标准》(JTGB01-2014)，修改和补充《道路勘测设计》教材课程内容。新编教材突出了新的设计理念、设计原则及设计指标等，使学生在学习中树立“规范”、“标准”意识。

2)按平面、纵面、横断面内容顺序单独成章。新编教材中各章节紧密结合工程实际，增加路线设计各部分工程案例，“线形连接及设计”不再单独成章，补充平、纵线形组合设计案例，除课堂讲述外，课后按知识点附练习题及综合性大题。

3)按路线平、纵、横设计章节，将“纬地路线设计软件”的应用列入教材，强调“数模”理论与应用，实现“二维设计”到 “三维设计”的概念转换。

在编写课程讲义的同时，编制配套的教学参考书，如编制《道路勘测实习指导书与任务书》、《道路勘测课程设计指导书与任务书》及《道路勘测设计习题集》等配套资料；使用交通部最新规范的公路桥梁通用图，通过“对图入座”，使学生对公路桥梁的设计图纸增加感性认识；另外，向学生重点推荐网络资源和专业期刊杂志作为课外读本。

1.2 配套实践教材

在道路勘测与设计领域不断出现新仪器、新技术的背景下，勘测设计研究及施工单位(公司)更看重毕业生对新技术及新仪器的掌握与运用能力，要求签约毕业生能快速适应岗位要求，这无疑对学生在校期间的课程实习环节提出了较高要求，因此实习内容及实习手段必须与用人单位接轨。如GPS和全站仪等仪器、纬地路线设计软件的功能及应用等，都要求写进实践教材。由于目前还没有道路勘测设计课程实习的相关教材，各高校结合自身专业办学条件，相应编写了一些实践性、应用性较强的指导书和任务书。

除此之外，理论课教授过程中穿插工程方案设计与施工的图像教学案例，也应一并编入实践教材中。

1.3 网络教学资源

网络教学在当今教学中逐渐普及，因其教学效率高、教学效果好等优势越来越受到重视。国家教育部组织专家开发网络教学平台，由建设各级精品课程到慕课网的推广、反转课堂；倡导课程分块、分知识点进行设计与讲授，每个知识点授课时间控制在20 min以内，同时将教学课件、教案、习题集、试题库及教研成果上网，实现资源师生共享，课堂课外师生互动，有关行业发展的实时、热点、难点等前瞻性理念和存在的问题进行跟帖式讨论与回复。这样，有些内容教师在课堂上不讲授，学生可在网上自学、提问、讨论并完成作业等。如绪论、现代道路勘测与设计新技术等章节，应鼓励学生自学并适时开展课堂或网络讨论。

1.4 交互式教学

为促进学生主动学习和扩大知识视野，在本课程的讲授过程中，根据课程内容体系结构，主讲教师按知识模块布置大作业或科技选题让学生练习。学生根据大作业的要求，分班或分小组完成，如路线平、纵、横设计大作业，学生单独完成后，教师对学生设计成果进行逐一讲评；道路交叉设计大作业，可组织学生到学校附近道路交叉口实时观测并获取数据，内业提出合理思路，进行交叉口设计；道路勘测理论与方法选题，要求学生查找文献，对勘测设计理论与方法写出文献综述报告，以PPT形式在课堂上展示并讨论。

另外，可到设计院和施工单位收集一些比较典型的与公路或桥梁相关的两阶段施工图图纸文件，供学生参考学习。

2 教学方法与教学手段

“道路勘测设计”是一门综合性、多学科交叉课程，好的教学方法与教学手段有助于学生更好地学习“道路勘测设计”课程。

2.1 教学方法设计

2.1.1 课堂教学与课后训练同步

在讲述路线设计以及选线与定线的理论知识同时，布置与教学内容相关的工程设计问题让学生解决，让学生分别进行平面设计、纵断面设计、横断面设计、平面交叉口设计等单项训练，以提高学生正确应用线形指标分析和解决工程问题的能力。如讲述旧路改扩建设计时，强调以“充分利用老路”为原则，选取路线指标时，将“外矢距”、“桥涵构造物标高”等作为选取平面半径和纵向坡度的主要控制因素。

路线是平、纵、横几方面的综合实体，在平面、纵面、横断面进行单项设计训练后，还应进行组合设计，以全面提高学生综合设计能力。可选择纸上定线课程设计为辅、以实地路线测设与设计相结合为主的教学方法，做到环环相扣，紧密相连。

2.1.3 课堂讨论、课上教学与学术报告相结合

我校“道路勘测设计”课程已改变“满堂灌” 的教学方法，目前采用启发式、互动式教学，以体现教师的主导作用与学生的主体作用。采用课堂讲授、讨论课和读书笔记相结合的教学方法，有效地调动学生的积极性。

为开阔学生视野，结合学生学习情况，围绕教学和当前行业的发展，邀请学科带头人分次为学生作相关课题的讲座，定期聘请校外专家作关于勘测设计新技术、道路安全方面的学术报告。这样，不仅可以激发学生对该课程学习的热情，还对学生参与大学生科技制作活动起到较好的推动作用。

2.2 教学手段设计

2.2.1 多媒体及网络教学

通过采用多媒体课件、动画仿真演示与图片展示、观看录像等，使学生较好地理解和掌握道路的组成、平面线形组合连接、超高完成过程等知识；对公路平纵线形的配合，可通过制作透视图、效果图等，分析判断线形组合质量。目前，我校课程组教师已完成“基于虚拟与现场相结合的道路勘测设计研究”教研课题，该项目旨在突出设计线形成果的计算机仿真与实地地形比较分析，评价设计成果的组合质量与合理性。同时，也对曲线超高尤其是S形曲线超高的形成过程进行了仿真研究。

另外，我校教务处开通了精品课程网络资源共享平台，“道路勘测设计”课程组教师分工协作完成任务，按对应模板上传相关内容，包括教学大纲与教学日历、教学录像、课件与教案、习题与试题库、讨论区等，可在线提问与答疑、在线完成作业、批改及考试等，实现教与学实时互动，使教师能够充分掌握学生的学习动态。

基于调研分析，发现35名协同成员间主要存在5类关联关系，如表2所示。使用三角模糊数方法确定协同成员间的关联关系强度，即成员节点间的边权权重，评价语言变量如表3所示。根据式(7)～式(14)，即可得到协同成员之间的关联关系强度。类似地，协同成员与知识点之间的关联关系、知识点与知识点之间的关联关系如表4和表5所示，进而可以得到协同产品创新知识超网络中的各类关联关系的边权权重。进一步地，根据式(15)～式(18)，可以得到协同成员与知识点的点权权重。同时，根据案例实际，采用加权平均方法对点权权重的二元组进行处理。基于上述分析，得到SAD项目的加权知识超网络拓扑结构，如图4所示。

2.2.2 传统板书教学

对于土石方调配、超高与加宽的计算、公路选线与定线等难度较大的内容，通过课堂板书并辅以作图，使教学难点内容条理化、步骤化、图表化，目的是使学生熟悉计算过程，真正掌握知识要点。

2.2.3 路线设计软件辅助教学

目前，诸如“纬地“、“李芳”等道路勘测路线设计软件，功能强大、设计步骤详细且具有较好的纠错效果，即设计成果的各项指标是否满足规范要求，设计时有专门窗口显示并提示结果是否合格，便于及时修改。因此，在课堂上向学生讲述软件的功能、软件的使用方法十分必要。另外，此类软件有助于学生进一步理解该课程的重点、难点内容，尤其是平纵横组合设计，可以在纵断面图上一目了然识别平纵曲线各自设置的位置以及判断其组合设计是否合理。

2.3 考试成绩评定

在教学过程中，充分发挥网络教学综合平台的作用，积极引导学生利用网络资源学习。所有教学资料由课程组教师发布到网络平台上，包括课程管理、教学资源、教学活动、课程建设等。要求学生不只是下载教师课件和授课录像，还要求学生参与网上教学活动，包括答疑讨论、提交作业、试题测试等。网络平台上设有按章节建立课程习题集或按题型设计测试库；按知识模块设计试题库以及贯穿全课程内容的模拟试卷和测试卷。网络平台上记录学生的学习情况及习题或试卷的完成质量，作为评定学生总评成绩的指标之一。

课程结束后，学校组织结业考试。考试由教务处随机抽题制作试卷，实现教考分离。采用集体阅卷、流水作业方式批改试卷。

3 教学内容设计

3.1 知识模块

基于教学大纲，将该课程划分为5个知识模块，即4个基础理论模块、1个实践模块。

3.1.1 理论模块

模块1：道路线形设计基础。包括：道路的分级与技术标准、道路勘测设计的程序、道路勘测设计的依据、汽车行驶理论等。

模块2：道路路线组成体系及设计原理。包括：平面线形设计、纵断面线形设计、横断面设计等。

模块3：道路勘测理论与方法。包括：选线、定线、外业勘测。

模块4：道路交叉设计。包括：道路平面交叉设计、道路立体交叉设计。

基础理论模块学时安排见表1。

表1 基础理论模块学时安排表

3.1.2 实践模块

模块5：道路勘测与设计。包括：道路勘测外业实习和课程设计两部分。外业实习分教学和参观两部分，时间为3周。外业实习主要是各小组独立完成1.5 km的平原微丘区3级公路实地选线、定线,纵、横断面测量,带状地形图测量以及建筑物拆迁、排水结构物及筑路材料调查等；参观实习为参观道路现场(已建、在建)和观摩设计单位的图纸，重在学生对线形的理解和指标的选用。内业课程设计是各小组同学根据外业实习测量的道路中线数据，进行纵、横断面设计，路基设计表填写以及土石方计算与调配，并完成外业平面路线设计资料整理和整个课程设计说明书的编写。

3.2 课程的重点、难点及解决办法

3.2.1 课程重点

该课程的重点内容主要是：道路技术标准与道路设计依据；汽车行驶特性与各要素间的关系；各种等级道路平面、纵断面、横断面的基本设计理论，方法和步骤；不同地形条件下路线布设要点、定线与放样方法；平面交叉和立体交叉的设计原理等。

3.2.2 课程难点

该课程的难点内容主要是：不同地形条件下路线技术指标的合理应用；公路的平面、纵面组合设计；超高设计；不同地形条件下的公路选线与定线方法；平面交叉的立面设计；立体交叉的方案与线形设计等。

3.2.3 解决办法

通过课堂重点授课、课程设计、勘测实习等建立完善的实践教学体系，分层次逐步加深课程重点的学习与巩固；采用以设计任务和设计课题为核心的课程教学方法，即理论学习与设计问题求解、设计实例剖析、设计训练同步的教学方法；采用计算机辅助教学和多媒体教学手段；利用公路勘测实习基地，进行现场实地训练，不断强化实践技能。

4 结束语

“道路勘测设计”是交通运输类、土木工程类专业主干课程，该课程所授内容是学生将来从事道路设计与施工工作应具备的基础知识与基本技能。学生在校期间普遍对该课程学习兴趣浓厚，认为路线设计理论知识点多且各章联系紧密，能完成一条道路的设计很有成就感。因此，为使学生学好、学懂、学透该课程，做好课程教学改革与创新研究十分必要。为了使课堂讲授与课程设计、课程实习更好地融合，使学生对道路勘测全过程有全面认识，开展教学条件、教学方法与教学手段改革探索研究十分必要。改革考试和成绩评定方式，以考促学，更能调动学生的积极性，使学生更注重平时知识的积累和学习过程的参与，不致出现为了考试分数而期末临时“抱佛脚”的现象。注重学生个性教学，软件上机练习与实际案例相结合，培养和提高了学生的思维能力和创新能力。

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(责任编辑 高 嵩)

Study on Innovation and Reform of Specialized Courses in Universities ——A Case Study of Course Road Survey and Design

ZhangHang,LiYueguang,WangXiaomin,WangHong

(School of Transportation,Wuhan University of Technology,Hubei Wuhan 430063)

The innovation and reform in specialized courses in universities is an important way to improve the teaching quality.Based on the current situation of teaching and practice of Wuhan University of Technology,this paper discusses the specific implementation plans and measures of innovation and reform in classroom teaching and the application of network resources platform,and the evaluation of students’ achievement from such aspects as the teaching facilities construction,the improvement of teaching methods and means,as well as the design of teaching contents,which provides related majors with

for the teaching of Road Survey & Design.

RoadSurveyandDesign;reform of teaching;teaching methods;research

2016-06-20

2015年武汉理工大学校级教学研究项目(项目编号：W2015005)。

张航,副教授,博士,研究方向:道路规划与设计。

10.3969/j.issn.2095-4565.2016.05.014

G642.0

A

2095-4565(2016)05-0068-05