“双碳”发展背景下《道路勘测设计》课程教学改革与探索

张 聪 周 潮 万红梅

淮阴工学院，江苏 淮安 223001

近年来，气候变暖已成为全世界共同面临的危机。为应对全球气候危机，中国适时提出了2030 年“碳达峰”和2060 年“碳中和”的“双碳”目标，以期为全球碳减排贡献中国力量［1］。在此背景下，教育部强调高等院校要加强绿色低碳教育，加大“双碳”领域课程、教材等教学资源建设力度，推进“双碳”相关专业人才的高质量培养［2］。高校作为科技创新与人才培养的前沿，应主动将“双碳”发展理念融入传统课程教学，将高校人才培养体系和双碳目标充分结合。

二氧化碳主要产生于化石燃料燃烧，2020 年交通运输业碳排放占全球碳排放总量的26%，其中仅公路运输碳排放量占比达72%。在我国，公路运输承担了35．1%的运输量，碳排放量约占交通运输领域80%以上。随着城镇化工业化进一步发展，我国公路运输需求仍在稳定快速增长，仅“十四五”期间就规划完成新改建高速公路达2．5万公里，可见公路建设运营全生命周期的碳排放控制是实现“双碳”目标的重要环节。公路路线设计是公路工程的总体性工作，方案一旦确定，其全生命周期的经济技术和环保特征等就随之确定。因此，从道路的勘测设计阶段便针对碳排放等绿色指标进行把控最为主动。

《道路勘测设计》是土木工程专业道路工程方向的核心基础课程之一。本课程的核心目标是帮助学生掌握道路勘测设计的基本原理与方法，熟悉道路设计依据和指标，了解不同地形特征和地质条件下道路选线原则和要点，并科学设计道路平面、纵断面和横断面，最终形成合理的道路方案。在“双碳”背景下，将碳排放控制理念融入课程教学是《道路勘测设计》课程教学改革与探索的必要之举。

当前，国内高校教师在“双碳”发展目标与课程教学内容相互融合的教学改革方面开展了有意义的探索。例如李芳芹等［3］结合新时代“双碳”背景下能源动力类研究生培养目标，对《高等燃烧学》适应时代发展的教学改革进行了研究。石荣亮等［4］针对电气与自动化的革新，分析了《电力电子技术》课程的现状与问题，重点从教学目标与方法等角度进行了改革探索。刘浩等［5］以“双碳”目标下环境类研究生《高等大气污染控制工程》课程教学改革为目标，改进了教学方式和教学评估指标。张楚虹等［6］结合自身实践，针对材料工程《材料科学与工程选论》课程，探讨了“双碳”背景下具有全球可持续发展视野的科技创新人才培养模式。

以上研究，虽然对“双碳”建设目标，与不同专业课程教学体系和人才培养方案的融合进行了有益的探索，但是仍未涉及针对《道路勘测设计》课程教学改革探索。因此，本文主要分析“双碳”背景下《道路勘测设计》课程的教学现状及所存在问题；结合淮阴工学院土木工程专业的本课程教学实际情况，从课程教学目标、内容、方法等方面，探索课程教学改革的举措。本文的研究以提高《道路勘测设计》课程教学水平，改善课堂教学效果，从而提高“双碳”发展目标下道路工程人才的培养水平。

一、课程教学现状与存在的问题

《道路勘测设计》理论概念多，课程的综合性、实践性均较强，同时还与多学科交叉，对学生的知识储备要求高，教学难度大。此外，当前的“双碳”发展目标又对课程教学赋予了新的挑战。

（一）授课内容前沿性不强，滞后于行业发展

近年来，随着国内外交通基础设施建设的飞速发展，道路工程勘测设计涉及的规范、标准更新换代快，设计理念变化迅速。例如，道路设计的核心规范——《公路路线设计规范》已从JTG D20-2006 更新至JTG D20-2017，设计理念也发展到当前的绿色道路设计，更注重人与环境的和谐共存。行业发展需要高校相关课程适时补充前沿性知识点，满足其对高校毕业生人才的需要。但目前《道路勘测设计》相关教材及对应的教辅材料更新换代的速度，远滞后于道路工程行业的发展速度，导致授课内容前沿性不强。

当前“双碳”发展背景又对道路工程发展提出了新的要求。研究表明，公路工程运营期的碳排放量远超建设期产生的碳排放量。公路工程一旦建造完成，其经济技术特征基本已定格。因此，从勘察设计阶段即考虑其全生命周期的碳排放可较为主动地进行调控。在勘测设计过程中贯彻绿色低碳的理念，这是道路工程设计理念的转变方向，也是对本课程教学赋予的全新挑战。

（二）偏重理论教学，忽视实践教学

本课程内容较多，而教学课时又相对有限。为在有限的课时里帮助学生掌握道路勘测设计的基本原理与设计流程，任课教师先利用大部分课时讲授道路勘测设计的基础理论和方法，然后利用1 ～2 周的课程设计环节，针对具体的道路工程项目开展课程设计，借此帮助学生掌握设计流程。

但是，本课程属强实践性专业课，结合自身经历，在基础理论知识教学过程中，部分学生表现出兴趣不足，掌握不牢固，最终导致课程设计无法在较短的时间内完成。这导致了教学效果不良，学生对道路勘测设计的具体环节掌握不熟练。

因此，在相对有限的课时中，将理论知识的教学工作与课程相关的实践内容充分融合起来，同步教学，相互促进，相得益彰，进而探索符合本课程的教学要求与人才培养目标的教学方式，这也是本课程教学改革的重要之举。

二、课程教学改革举措

针对“双碳”发展背景下《道路勘测设计》课程的教学现状及其存在的问题，结合淮阴工学院土木工程专业《道路勘测设计》课程教学内容、授课特点与教学现状，从课程教学的目标、内容、方法出发，探索教学改革的有效举措，提高与“双碳”发展相匹配的人才培养水平。

（一）结合“双碳”建设目标和道路工程行业发展前沿动态，优化教学内容

1．课程内容融入“双碳”发展理念

首先，从传统的绿色环保道路的定义和理念入手，在理解绿色道路勘测设计要点的基础上，重点阐述其与“双碳”目标下道路勘测设计的异同点。在分析道路建设碳排放指标应用现状及排放量主要影响因素的基础上，结合相关设计规范，探讨如何在道路设计中落实“双碳”目标，设计低碳道路。因此，教学过程中，教师要有意识引导学生将道路设计的理论知识点与碳减排相关概念融合起来，从而对低碳道路的设计形成定性和定量化的认识。

其次，从道路工程全生命周期出发考虑碳排放量，有针对性地优化道路设计建造方案。道路工程的寿命周期包含了工程规划、设计、施工、运营管理乃至改扩建的全过程。道路设计初期的指标选取，直接影响运营期车辆的二氧化碳排放水平。例如，道路曲线半径大小影响车辆的转弯能耗，而限制坡度的大小又直接影响车辆越岭时的能耗。这些能耗直接体现在道路运营期间车辆的碳排放水平。因此，从全生命周期出发选取合适的设计指标，也是教学时应该增设的内容。

最后，通过相应的理论知识学习、课程设计和实践等阶段，提炼出低碳环保的道路勘测设计要点，引导学生在充分掌握传统道路勘测设计原理方法的基础上，对公路全周期的碳排放具备理性认知，从而在学习、生活和将来的从业过程中，有意识地贯彻低碳意识，形成可持续发展、绿色环保的理念。

2．教学内容融入新型规范标准和设计理念

《道路勘测设计》是一门与计算机信息、智能勘测等高新技术紧密结合的应用型学科。本课程不仅覆盖经典的基础理论知识，而且需要紧跟行业内的科技发展前沿。例如，在复杂道路工程勘测中，当前已广泛使用了无人机等高精度测量技术辅助设计；在路线设计中，智能选线技术也得到了充分的应用。科技的进步已经给道路勘测设计带来了较为明显的发展，但是目前本课程所使用的教材更新速度较慢，滞后于行业的发展速度。此外，高校馆藏资料中未及时更新最新的设计规范和标准，这导致学生难以获取有效的教辅资料。针对这些困难，可以引入“线上微课堂”的方式补充现有教材、教辅资料的不足。主要操作方法如下。

第一，授课教师可围绕某个重要本学科相关规范和标准，制作简短、新颖的小视频，利用微信和QQ 等交流群进行讨论学习并答疑，由此提高学生的学习兴趣和主动性，同时完成课程相关知识点的补充。这样可通过学生容易接受的方式完成对学科知识点的补充。

第二，授课教师也要及时更新自身知识结构，通过互联网或者企业交流的方式了解行业发展的前沿动态，熟悉规范标准的变化过程和缘由。在教学过程中，授课教师也应关注前沿科技在本领域的应用，例如基于计算机技术的三维辅助设计技术，可以利用技术专题或课外兴趣咨询等形式进行介绍与讨论，保证学生能够积极参与到课程内容教学过程中。

（二）创新教学方法，引入“理论+案例+实践”融合式教学等教学方法

《道路勘测设计》课程教学存在理论课时多，交叉学科知识点多，教学内容多，实践课时少，野外实习无法开展等困难。针对这些难点，从教学方法入手，围绕以下三个方面展开。

1．《道路勘测设计》与相关学科存在大量的交叉学科知识点，例如一级公路的线路高程确定，需先确定行经地区百年一遇的洪水位，这就对学生的知识广度（特别是地质水文方向）提出了要求。如果完全依靠课堂教学来拓展相应的知识点，则可能导致课程压力加大。但若交由学生课下自行拓展，则可能导致学生压力过大，最终流于形式。

为解决该困难，可采用“翻转课堂”教学方法。使用录播软件将工程地质、工程测量等需要延伸掌握的知识点录制成视频以便学生自学。例如，针对不良地质（泥石流、滑坡等）的灾害特征、识别、风险防控等录制视频供学生学习。然后在课堂上预留相应的时间集中地讨论、答疑。采用该方法，既可降低学生搜集相关的学科知识点难度，又能有针对性地减少知识点的数量。

2．受理论课时量的挤压，本课程实践课时设置偏少，以至学生在完成理论课时后，难以利用尚未熟练掌握的理论知识点在相对有限的实践课时中合格完成课程设计。

针对该困难，可将课程设计的任务拆解，同步贯穿于理论教学中。例如，在理论课时的道路平面、纵断面、横断面设计阶段，以课程设计的工程项目为案例，对相应理论知识点的应用予以讲解，将涉及的规范予以全面介绍，并利用课堂时间指导学生完成课程设计中该阶段的基础设计内容。由此，待理论课程结束后，学生即完成了该课程设计的初步方案，然后利用最后一周的课程，对初步方案进行优化和完善，可大幅度提高课程设计的质量。

3．《道路勘测设计》本质上是一门实践性课程，需要结合具体工程项目和实际的地形地质条件开展路线的勘测设计。但是受场地条件的限制等原因，当前大部分高校组织大规模学生野外实习难度较大，野外实习一度流于形式，勘察设计工作仅在室内开展。针对野外实习无法开展问题，可结合三维地图软件和高精度的航天卫星高清图片，对不同的地形及地质条件进行判识，以建立起对于地形的具象认识，而避免仅仅从等高线地形图上“纸上谈兵”，以为后期的选线设计奠定基础。然而值得注意的是，航片、卫片及网络地图并不能取代野外实习，授课老师应争取合适的机会组织相应的野外实习。

三、结束语

本文结合淮阴工学院土木工程专业《道路勘测设计》教学特点，以“双碳”背景下本课程教学改革为目标，分析其现状及存在的问题，主要表现为授课内容前沿性不强，滞后于行业发展；偏重理论教学，忽略了实践教学。针对现存问题，提出融入“双碳”政策优化教学内容，采用“理论+案例+研讨”方式创新教学模式，强化实践教学等改革探索。本文研究有助于推动“双碳”发展背景下，高校土木工程专业《道路勘测设计》课程建设，更有助于培养符合时代发展需求的“双碳”科技创新人才。