面向卓越工程師的“道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計”課程教學探討

王俊驊

（同濟大學 交通運輸工程學院，上海 201804）

【教法研究】

面向卓越工程師的“道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計”課程教學探討

王俊驊

（同濟大學 交通運輸工程學院，上海 201804）

面向卓越工程師的培養(yǎng)要求，分析了交通工程專業(yè)的特點以及道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程在交通工程專業(yè)中的地位和作用。通過對道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計的知識構(gòu)成和當前教學模式特點的分析，從內(nèi)容體系、教學形式和考核方式等方面提出了面向交通工程專業(yè)的道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計教學思路。

道路規(guī)劃與幾何設(shè)計；課程設(shè)計；實踐教學；PBGS教學法

道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計是道路工程領(lǐng)域的專業(yè)特色課，本課程主要研究道路平面、縱斷面及橫斷面設(shè)計方法。通過本課程的教學與實踐，使學生具有公路與城市道路規(guī)劃與幾何設(shè)計的原理與實用方法。從而，具備獨立進行道路路線勘測設(shè)計的能力，為就業(yè)后的設(shè)計工作及科學研究打下基礎(chǔ)。設(shè)定道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計的教學目標和內(nèi)容是制定教學計劃的先決問題。在設(shè)置有道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程的不同專業(yè)中，對具體的道路幾何設(shè)計方法要求掌握的側(cè)重點不同。有的側(cè)重理論分析能力，突出對道路幾何設(shè)計基礎(chǔ)汽車行駛理論的掌握；有的側(cè)重培養(yǎng)對規(guī)范的熟悉程度、軟件使用能力和制圖能力，突出對設(shè)計的熟練性掌握。因此在道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計的教學模式時，應(yīng)該針對交通土建工程的不同專業(yè)分工，有針對性地進行設(shè)計。但目前道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計在各相關(guān)專業(yè)的教學中卻是比較相似，在教學內(nèi)容、案例分析、課程實踐和考核方式等方面比較接近，都沒有系統(tǒng)考慮到不同專業(yè)分工的差異。“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”）是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》的重大改革項目，是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措，旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)。

因此，“卓越計劃”，提升教學質(zhì)量，使道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計真正為交通土建專業(yè)的特色課程，兼顧交通工程和道路工程專業(yè)的培養(yǎng)目標與要求，探索不同的教學模式。

一、課程內(nèi)容體系

1.“卓越計劃”的特點。根據(jù)教育部相關(guān)文件，“卓越計劃”的特色點為：一是行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程；二是學校按通用標準和行業(yè)標準培養(yǎng)工程人才；三是強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力。

而從交通工程專業(yè)的特性來看，“道路規(guī)劃與幾何設(shè)計”本身是主干課程，而道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計是要求學生對道路規(guī)劃與幾何設(shè)計教學內(nèi)容的綜合運用，所以交通工程專業(yè)的學生不但需要掌握扎實的專業(yè)知識，更需要掌握計算機輔助設(shè)計軟件、熟悉道路設(shè)計規(guī)范的基本能力。

2.交通工程專業(yè)特點。交通工程專業(yè)屬于工程技術(shù)與管理技術(shù)交叉復(fù)合型工程領(lǐng)域。該領(lǐng)域的特點是強調(diào)系統(tǒng)觀念和工程意識，重視研究對象的統(tǒng)籌規(guī)劃、整體優(yōu)化和綜合原理。因此，領(lǐng)域涉及的主要學科領(lǐng)域有數(shù)學、系統(tǒng)科學、工程技術(shù)、計算機科學等，綜合采用規(guī)劃手段、工程設(shè)計手段、管理手段來解決交通系統(tǒng)的問題。

從交通工程專業(yè)學生畢業(yè)后的就業(yè)情況看，大部分學生就業(yè)于道路設(shè)計、道路施工和監(jiān)理工作，而道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計和這些實際工作是密切相關(guān)的，甚至是一致的。所以，實踐性是本課程的最大特點。故而，本課程應(yīng)完全圍繞卓越計劃的特點進行課程內(nèi)容的設(shè)置和教學形式的展開。

3.課程內(nèi)容設(shè)置。由于道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計涉及的知識面廣，既包含基礎(chǔ)知識也包含計算繪圖知識，既要懂理論也要懂技術(shù)，而且很難通過教材將設(shè)計知識講得很透徹。本課程的主要教學內(nèi)容分成三個部分：第一部分為公路的選線與定線，主要包括：道路的總體布局與方案比較、道路選線的要求與步驟、自然條件對公路路線的影響、平原區(qū)道路選線、山嶺區(qū)道路選線和丘陵區(qū)道路選線、道路紙上定線和道路實地定線；第二部分內(nèi)容為計算機輔助設(shè)計軟件的使用，主要包括：文件的管理、數(shù)字地形模型的應(yīng)用、平縱橫設(shè)計工具的使用；第三部分為：讓學生獨立完成一山區(qū)低等級公路的道路平面、縱斷面和橫斷面設(shè)計，達到實際道路建設(shè)工程中初步設(shè)計文件編制的要求。

二、教學形式

1.現(xiàn)狀分析。以往的道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計的教學形式主要為：讓學生獨立在一張1∶2000的紙制地形圖上進行一條山區(qū)公路的紙上定線和道路平、縱、橫設(shè)計，設(shè)計路線的長度約為1.5km～2.2km。所有計算和繪圖工作要求手工完成。期間，教師對主要設(shè)計方法進行講述，并對主要設(shè)計過程進行監(jiān)督。通過多年教學，發(fā)現(xiàn)主要存在的問題為：（1）學生初次接觸設(shè)計問題，從原來的習題式作業(yè)變?yōu)榱藢嶋H工程作業(yè)，非常不適應(yīng)。（2）學生之間要么缺乏相互交流，要么交流過足直接抄襲。（3）手工繪圖工作量大，不利于反復(fù)修改提高設(shè)計經(jīng)驗，并與實際工程設(shè)計方法脫節(jié)較大。

2.完善課程實踐形式。完善課程實踐的首要任務(wù)就是要形成多樣化的實踐教學形式。PBGS，即Project-based Group Study（基于項目的團隊學習模式），在西方國家屬于比較流行的教學方式，就是將學習內(nèi)容與帶有復(fù)雜性與實用性的項目結(jié)合起來，以小組合作的方式讓學生互相幫忙解決項目中的各種問題，進而能夠了解和認識隱藏在問題背后的知識鏈，在學生的鍛煉過程中提高學生分析問題和獨立學習的能力。然而，PBGS在國內(nèi)本科教學中往往會碰到這樣一個障礙，即工作最終落到組內(nèi)一個優(yōu)秀學生的工作，而且其他組員卻很少干活兒，反而起到了不好的教學效果。故而，必須結(jié)合本課程的特點對PBGS進行改進，本課程提出：PBGS（Project-based Group Study基于項目的團隊學習模式）的設(shè)計校對審核制度。選擇新疆G207國道實際工程作為設(shè)計背景，每3個學生組成一個項目組，每個學生單獨完成一個設(shè)計，其他兩位學生分別擔任這一項目的校對和審核工作。如此，不但保證了每個學生獨立完成了設(shè)計，還保證了團隊內(nèi)的充分討論。進而，這與設(shè)計單位的實際設(shè)計工作的步驟也是一致的。根據(jù)道路幾何設(shè)計的特點，平縱橫設(shè)計的每一環(huán)節(jié)息息相關(guān)，如放坡方案不合理，直接導(dǎo)致導(dǎo)線方案不合理，也就不會有好的平縱橫方案。為保證學生設(shè)計工作的質(zhì)量，教師必須對每個學生的設(shè)計方案的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行一一把關(guān)，這些關(guān)節(jié)主要為：放坡方案、導(dǎo)線方案、平面方案、縱斷面方案。道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計的理論教學環(huán)節(jié)主要是道路的選線和定線，一般為6～8個學時。讓學生理解：如何根據(jù)規(guī)劃路線，初步確定路線總體布局，擬定路線的基本走向，如何選定路線的有利地帶，決定路線分段布局，選定輪廓線位；如何按照選定的路線方案，在地面上確定道路中線的具體位置就是道路定線。在此期間，須引入大量的實際工程，讓學生討論每個設(shè)計方案的優(yōu)缺點。以此，為后續(xù)的實際設(shè)計提供經(jīng)驗和幫助。同時在課堂教學方面教授學生設(shè)計實踐時基本步驟，即對山區(qū)復(fù)雜路段及重要路線，可利用1∶500～1∶2000比例的地形圖先在紙上定線，最后實地現(xiàn)場布線。紙上定線時，先按路線平均縱坡擬定導(dǎo)向線（零點線），再擬定交角點及曲線半徑，具體布設(shè)路線。同時繪出導(dǎo)向線的縱坡線，比較研究最后確定路線方案。另外，目前計算機輔助設(shè)計軟件技術(shù)已經(jīng)非常成熟，目前，國內(nèi)常用的道路輔助設(shè)計軟件主要有緯地道路、路線大師、EICAD、海地等。緯地道路輔助設(shè)計系統(tǒng)（HintCAD）是路線與互通式立交設(shè)計的大型專業(yè)CAD軟件。該系統(tǒng)具有專業(yè)性強，與實際工程設(shè)計結(jié)合緊密、符合國人習慣、實用靈活等特點。系統(tǒng)使用ObjectARX及 Visual C++編 程 ， 支 持 AutoCAD R2000-R2012平臺WindowsXP-Windows8等操作系統(tǒng)，系統(tǒng)主要功能包括：公路路線設(shè)計、互通立交設(shè)計、三維數(shù)字地面模型應(yīng)用、公路全三維建模（3DRoad）等適用于高速、一級、二、三四級公路主線、互通立交、城市道路及平交口的幾何設(shè)計。在學生設(shè)計實踐時，使學生在設(shè)計的過程中掌握軟件的使用也是非常重要的。

三、考核方式

當前道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計的考核方式與其他各類課程的考核方式幾乎類同。考核內(nèi)容主要包括兩大方面：一是平時成績，主要包括考查學生課程出勤情況、課堂討論與案例分析的參與程度、作業(yè)完成情況等，依據(jù)課堂記錄和作業(yè)情況評定分數(shù)；二是最終設(shè)計成果的評定，主要是由授課教師對學生的設(shè)計文件進行評閱，主要包括：設(shè)計說明、平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖及其他設(shè)計圖標等，以此判定學生對山區(qū)道路幾何設(shè)計的掌握情況。而在上述兩方面考核環(huán)節(jié)中，最終設(shè)計成果在學生總成績中的比重遠大于平時成績，不利于培養(yǎng)學生的設(shè)計能力。考核方式的改革主要是通過加強對平時教學環(huán)節(jié)的考核以完善課程的考核機制。平時成績的考核不能僅局限于學生的出勤和最終設(shè)計完成情況。最好能夠?qū)咐虒W及課程實踐結(jié)合起來，通過考查學生參與案例討論及課程實踐的表現(xiàn)，綜合評價學生的學習成績，同時還應(yīng)適當提高平時成績在總成績中所占的比重。例如，可以將學生最終方案演講和討論的成績計入課程成績。總之，這些課程考核的改革措施不僅能夠激勵交通工程專業(yè)的學生積極參與課程實踐，而且有利于提升學生創(chuàng)新能力。

本文基于卓越工程師的培養(yǎng)目標與要求，從教學內(nèi)容、教學形式和考核方式等方面入手，分析了道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計的教學現(xiàn)狀，并進一步探討適合交通工程專業(yè)和道路工程專業(yè)培養(yǎng)目標與道路規(guī)劃與幾何設(shè)計課程設(shè)計教學模式，以期為交通工程專業(yè)的實踐課程教學提供啟示與借鑒。

[1]康晶，冀鴻.多元化的管理學課程教學模式[J].長春理工大學學報：高教版，2007，2（4）：131-133.

[2]劉贊英，王嵐，等.構(gòu)建研究性教學模式的難點和突破口[J].中國高等教育，2008，（13）：40-42.

[3]沈洋.淺析PBGS教學法在應(yīng)用性本科專業(yè)教學中的角色定位[J].全國商情：經(jīng)濟理論研究，2010，（13）：74-75.

[4]張?zhí)m芳.面向交通工程專業(yè)的《機場運營與管理》課程教學探討[J].教育教學論壇，2012，（10）.

[5]王青，陳志剛.公共事業(yè)管理專業(yè)的《管理學》課程教學模式探討[J].文教資料，2010，（12）.

[6] 互 聯(lián) 網(wǎng) 文 檔 資 源 ，http：//wenku.baidu. com/view/59a4d978168884868762d6ba.html[DB/OL].卓越工程師教育培養(yǎng)計劃專輯-百度文庫.2012.

[7]辛嵩，劉音，陳靜.“知行合一”思想在高等教育卓越工程師培養(yǎng)中的實踐[J].中國電力教育，2012，（07）.

[8]王家臣，錢鳴高.卓越工程師人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略思考——科學采礦人才培養(yǎng)[J].煤炭高等教育，2011，（09）.

[9]徐讓書，牛玲，陳雷，寇志海，劉宇.“卓越計劃”合作模式探索研究[J].沈陽航空航天大學學報，2012，（12）.

G642.4

A

1674-9324（2014）43-0171-03