中外《道路几何设计》课程教学模式与教学理念对比分析

王龙 解晓光

[摘 要]  通过HIT在《道路几何设计》与UIUC Geometric Design of Roads课程的系统对比分析可知，在教学理念和课程设置方面，UIUC比较注重理论知识的讲述和协作精神的培养，而HIT不仅注重学生理论知识的掌握，而且更注重实践环节和独立的工作能力培养;从课堂理论教学的主体内容上看，HIT强化学生的实践能力和知识面的扩展，而UIUC则侧重用如何优化设计;在两校的课堂教学模式方面，HIT应用的元素丰富，课堂气氛轻松活跃，以教师引导为主，而UIUC课堂教学重在逻辑性与条理性，课堂气氛以学生提问为主。可以看出，HIT和UIUC无论是课程设置、教学理念、教学方法和评价方法都具有一定的先进性与合理性，体现了两国学生就业方式和学习态度的差异。

[关键词] 道路几何设计;课程设置;教学内容;教学理念;教学方法;差异性

[作者简介] 王 龙（1968—），男，黑龙江哈尔滨人，博士，副教授（通信作者），研究方向为道路材料与结构;解晓光（1975—），女，黑龙江哈尔滨人，博士，教授，研究方向为道路路表功能。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）35-0296-03    [收稿日期] 2019-05-27

本文以美国伊利诺伊大学香槟分校（简称UIUC）和哈尔滨工业大学（简称HIT）为例，对《道路几何设计》在教学方面的差异性进行对比分析。HIT在《道路几何设计》设置了三个独立的教学环节，分别是课堂理论教学环节，64学时，课程设计环节，为期2周，野外生产实习2周，其前修课程为《交通工程》和《测量学》;美国UIUC Geometric Design of Roads的课程设置如下，课堂理论教学72学时，课程设计10学时，其前修课程为Introduction to Transportation Engineering。

一、中美《道路几何设计》课程讲授的内容差异性

目前，HIT《道路几何设计》课程采用的是国家统编教材[1]，HIT《道路几何设计》课程的教学内容主要包括四大部分，分为十一章：第一部分绪论，介绍道路的组成、分类、分级、技术标准和勘测设计程序;第二部分汽车的行驶理论和通行能力，主要讲解通行能力理论、设计速度、汽车的行驶理论、动力特性及其对道路的要求;第三部分道路路线设计，主要包括平面设计、纵断面设计、横断面设计、选线和定线，主要讲解设计理论、设计方法和和各等级道路的设计指标以及在地形图上选线、定线原则、方法和步骤及工程量的计算;第四部分道路交叉设计，主要包括的内容有道路平面交叉和道路立体交叉，主要介绍交叉口的交通组织，交叉口的形式，交叉口的设计原则和方法等。

UIUC Geometric Design of Roads课程主要理论教学的内容包括交通设施设计影响因素分析、交通、车辆和驾驶特性，公路工程安全要素，公路几何设计标准;规划和选址原则，交叉和互通设计要素，街道和站点设计，排水分析和设计等。

从课堂理论教学的主体内容上看，两校的主体教学内容基本相同，HIT理论讲授的内容包含了《测量学》的部分内容，来强化学生的实践能力，城市道路的相关内容所占比重也较大;而UIUC则大幅度增加了排水分析与设计环节，水是影响道路工程耐久性的关键因素，水的问题得以解决，公路的耐久性就会大幅度增加，两校的理论教学差异在于HIT重在设计指标的理论基础和对设计指标的遵守，而UIUC则侧重对设计指标的理解，和合理运用指标进行设计优化，并在设计中重点强调排除或消除对工程耐久性不利影响的因素。

二、中美《道路几何设计》课程教学理念的差异性

1.HIT《道路几何设计》课程教学理念。在HIT，《道路几何设计》课程已经具有了50年的教学积累，在不同的历史时期，提出了不同的教学理念，根据目前社会对交通运输人才的要求和课程特点，提出了“跟随行业最新科技发展，提升学生理论实践能力，实现学习工作无缝对接”的教学理念，在具体的理论教学与实践教学中形成了“懂理论，重理念，精设计，善操作”的教学思想，其中“懂理论，善操作”是一直坚持的传统，“重理念，精设计”是适应与时代发展的特色，使不但学生不但有技术而且还要有思想，使硬功夫和软功夫均衡发展[2]。

“懂理论”—理论是技术的基础，体现在《道路几何设计》课堂教学中，主要讲授汽车行驶理论、道路通行能力理论和道路设计理论，讲解规范各技术指标和技术标准的来源。

“精设计”—技术是理论的提炼，体现在为期2周的《道路几何课程设计》中，在给定适当难度的地形图上，应用专业路线设计软件，参照国内外灵活性的设计理念，对规定等级的道路进行反复优化设计，力争技术标准最高、造价最低、车流快捷、人流安全的路线。

“重理念”—理念是技术的升华，在课堂教学中不但讲授书本知识、设计实现、规范要求等知识，还对国内外的道路设计新方法、新技术和新理念进行广泛的讲解，如德国道路设计技术指标与中国的差别，在水土保持、动、植物的保护等环境保护方面的新方法的新理念，美国道路设计灵活性思维，中国道路设计新理念发展状态等，使其学生不但开阔眼界，而且还要融入其设计思想中，为提高我国公路的设计水平打下基础。

“善操作”—操作是理论的实现，体现在为期2周的《道路几何生产实习》教学环节中，在生产实习基地，经对一阶段施工图设计应进行一次定测，根据计划任务书确定的修建原则和路线基本走向方案，在现场进行具体方案的勘测落实，采用先進的测量仪器（全站仪、GPS、RTK）并进行路线局部方案选定、定线和角度、距离、中桩、基平、高程、横断面、地形、小桥涵、路线交叉和其它勘测资料的数据采集、调查及内业工作，为一阶段施工图的设计和现场路线标定等外业工作，为毕业后勘测数据采集和放样打下基础。

以上的教学思想虽针对三种教学环节提出，但三者是相符相承的，如在理论教学中融入了大量的设计内容，通过CARD/1设计软件的即时显现功能，可以把合理和欠合理的设计即时地呈现出来，结合点评，使学生印象更加深刻;在设计和实习阶段由于有理论的支撑，对技术指标的选取则更加合理和科学，更好地体现人性化[3]。

2.UIUC Geometric Design of Roads课程教学理念。UIUC该课程的教学理念是“Theroy，Applicaion and Cooperation”，并在课堂教学和实践教学环节中进行彻底贯彻。“Theroy”是指在课堂教学环节让学生系统掌握路线几何设计的理论基础、设计指标的选取原则，设计指标的推荐范围以及相关设计指标对行车安全的影响等，通过理论的学习，明确各等级道路的技术要求、路线的设计方法，实现对设计优劣的判别。“Applicaion”是指根据掌握的理论、方法和规范对不同道路技术指标的要求，在给定条件下完成一条等级道路的初步设计，此过程是在课堂教学期间，学生在计算机上完成，旨在巩固、消化课堂理论知识，学会路线的选取原则和方法，应用专业知识解决工程实际问题。“Cooperation”是指学生在完成设计过程中来锻炼学生的团结协作精神和沟通技巧;在Applicaion环节，是以项目为基础，以团队为形式，共同完成，协作具有两方面的含义，一是同层面合作，指的是同专业的学生在相同知识背景下完成项目内容的主体工作，设计是集体的力量，同时也是个人主观思想的表达，通过深入交流，从别人的idea中来提高自己的创新水平，其中体现了合作、竞争和协作的思想，这是一种纵向的协作;二是项目上下游工序的协作，项目中路线的几何设计是主体，而排水设计是辅助，但需要排水专业的学生来完成，因此，上游工序的完成要兼顾下游工序的要求，上下游专业的知识也会在学生间传递，这是一种横向的协作。

从HIT和UIUC两校在《道路几何设计》课程教学理念的差异分析可知，两校具有相同点，也存在差异性：①HIT和UIUC均注重教师对课程理论的传授和学生对理论知识的掌握，在理论教学的时间投入上具有相同性;②在实践教学方面，HIT“善操作“的思想更注重学生动手能力的培养，其实践教学环境的课时和上机时间为UIUC的2倍，而UIUC更强调理念的表达。③HIT学生的实践环节为个人独立完成，个人独立工作能力得到了锻炼，但缺乏同行见间的交流和协作精神的培养，更缺乏上下游专业知识的拓展。

三、中美《道路几何设计》课程教学方法的差异性

HIT认为，坚持新课程的理念，加强课程教学改革，制订正确的教学策略，采用适宜的教学手段，是提高教学质量、实现教学目的的重要保证;因此，《道路几何设计》的授课教师在教学的同时，还结合工程实践，不断反思、总结，探索出了一系列很有效的教学模式。

1.精心组织教学内容。该课程虽然内容驳杂，但条理清晰，三大部分内容各有主次。为了达到最优的教学效果，授课深入分析课程知识结构与教学大纲、精心领会，将知识系统化、层次化，讲课时努力做到重点突出、层次分明、点面结合，鼓励和要求学生自学部分内容，在课前提问时强调关键性、规律性的东西，引导学生举一反三，充分理解和掌握已授内容。

2.重视增强课程之间的联系。该课程与工程地质、测量学、交通工程学、路基路面工程等课程关系密切。而在目前大学教学中，各科知识教授各自为政现象严重，为了避免知识的重复与脱节，注意加强了本课程与相关课程知识之间的过渡与衔接，教学中鼓励学生主动思考与挖掘专业课间的交叉性。如学生自己查找资料，准备《水文条件对道路选线的影响》PPT，并上台演讲，增强了雪水对路线几何设计与工程地质，路基路面工程相互制约关系的理解。

3.改革教学方式，开展启发式教学。①充分发挥多媒体生动性、形象性效用。图片、动画、图表、工程实例、CARD/1有效穿插，从“平面”到“空间教学”，使教学过程生动形象，增加了知识的说服力与感染力，从而大幅提高了课堂教学的教学质量与教学效率。但应注意过犹不及，从以往完全板书到完全PPT，效果同样不好，两者应有效结合。②增加课前提问环节，回答正确将计入平时分。从实践来看，提问方式应多样化，方可保证其激励作用。③开展启发式教学。授课过程中就争议性内容引发讨论，每逢此时课堂定是百家争鸣，激扬文字，互动良好。若合适便寻找志愿者课下准备，之后上台演讲[4]。从调查问卷反馈的信息来看，同学对此法很认同，它充分调动了学生的积极性，使学生变被动为主动、自觉获取知识，也培养学生独立分析问题、解决问题的能力。

4.将专业设计软件引入课堂。根据目前本行业发展的现实，将专业设计软件的应用引入课堂，如CARD/1软件以其优越的性能化抽象为具体，极大的生动了教学气氛，丰富了教学信息，激发了学生的学习兴趣，培养了学生的动手能力，使学生能将理论知识与软件应用联系起来，既培养了学生软件应用能力，又能更好的适应高速发展的计算机时代，提高学生的工作适应能力[5]。

5.理论联系实际，强化实践环节。课程设计是学生在教师指导下独立地分析和解决实际问题的重要环节，而课程实习则更加直接的培养了学生的实践动手能力，巩固了学生对知识的理解与掌握。实践教学使学生把课堂上所学的理论知识真正应用到实践中去，能充分培养学生的综合能力，是教学过程中不可缺少的环节。理论与实践是一个有机整体，两者是不能割裂的，因此在讲理论知识时注意结合实际工程问题，在课程设计，生产实习时严格要求学生熟悉规范，一切按规范进行，培养其职业素质和实践能力[6]。

UIUC的课程ppt结合板书进行，文字性内容和图片采用ppt展示，而公式内容则采用板书推导，但相关的图片资料偏少，课堂的活跃度不足，气氛略显呆板，但教师给学生准备的课后阅读资料种类较多，内容丰富。

对比两校的课堂教学模式可知，国内可以根据教学内容，采用灵活多变的教学模式和方法来提高教学质量，图片、案例和多媒体被广泛应用，其主要目的是调动学生学习的积极性，是被动地迎合学生的学习需求，其原因国内学生进入高年级时，学习的主动性普遍降低;而UIUC课堂教学重在逻辑性与条理性，以讲清楚为目的，因为学生选课是以興趣为主导，因此其自主学习能力很强，课堂气氛生动与否不影响教学质量。

四、结论

通过两校该课程的系统对比分析可知：1.在课程设置方面，UIUC比较注重理论知识的讲述，而HIT不仅注重理论知识的掌握，而且更注重实践环节，这主要与本科毕业生的工作去向有关。2.从课堂理论教学的主体内容上看，两校的主体教学内容基本相同，HIT强化学生的实践能力和扩展知识面，侧重于会设计与会修建，而UIUC则侧重用如何优化设计。3.在教学理念方法面，HIT更注重学生动手能力和独立的工作能力培养，而UIUC更强调理念的表达和交流和协作精神的培养4.在两校的课堂教学模式方面，HIT应用的元素丰富，课堂气氛轻松活跃，以教师引导为主，而UIUC课堂教学重在逻辑性与条理性，课堂气氛以学生提问为主。

参考文献

[1]杨少伟.道路勘测设计：第五版[M].北京：人民交通出版社，2018.

[2]王龙，解晓光.《道路勘测设计》课堂教学改革实践[J].中国电力育，2008（1）：78-79.

[3]李国春.关于CARD/1软件在实际工程中的应用[J].中外公路，2006（26）：36-38.

[4]黄文雄，张系斌，谭利英.道路勘测设计课程教学改革的研究[J].高教论坛，2007（1）：100-104.

[5]吴夯，张颖.CARD/1应用教程[M].兰州：兰州大学出版社，2000：31-123.

[6]王龙，解晓光，万海军.产学相结合的道路勘测设计实习教学改革研究[J].中国电力教育.2008（10）：161-163.