中外《道路幾何設計》課程教學模式與教學理念對比分析

王龍 解曉光

[摘 要]? 通過HIT在《道路幾何設計》與UIUC Geometric Design of Roads課程的系統對比分析可知，在教學理念和課程設置方面，UIUC比較注重理論知識的講述和協作精神的培養，而HIT不僅注重學生理論知識的掌握，而且更注重實踐環節和獨立的工作能力培養;從課堂理論教學的主體內容上看，HIT強化學生的實踐能力和知識面的擴展，而UIUC則側重用如何優化設計;在兩校的課堂教學模式方面，HIT應用的元素豐富，課堂氣氛輕松活躍，以教師引導為主，而UIUC課堂教學重在邏輯性與條理性，課堂氣氛以學生提問為主。可以看出，HIT和UIUC無論是課程設置、教學理念、教學方法和評價方法都具有一定的先進性與合理性，體現了兩國學生就業方式和學習態度的差異。

[關鍵詞] 道路幾何設計;課程設置;教學內容;教學理念;教學方法;差異性

[作者簡介] 王 龍（1968—），男，黑龍江哈爾濱人，博士，副教授（通信作者），研究方向為道路材料與結構;解曉光（1975—），女，黑龍江哈爾濱人，博士，教授，研究方向為道路路表功能。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）35-0296-03? ? [收稿日期] 2019-05-27

本文以美國伊利諾伊大學香檳分校（簡稱UIUC）和哈爾濱工業大學（簡稱HIT）為例，對《道路幾何設計》在教學方面的差異性進行對比分析。HIT在《道路幾何設計》設置了三個獨立的教學環節，分別是課堂理論教學環節，64學時，課程設計環節，為期2周，野外生產實習2周，其前修課程為《交通工程》和《測量學》;美國UIUC Geometric Design of Roads的課程設置如下，課堂理論教學72學時，課程設計10學時，其前修課程為Introduction to Transportation Engineering。

一、中美《道路幾何設計》課程講授的內容差異性

目前，HIT《道路幾何設計》課程采用的是國家統編教材[1]，HIT《道路幾何設計》課程的教學內容主要包括四大部分，分為十一章：第一部分緒論，介紹道路的組成、分類、分級、技術標準和勘測設計程序;第二部分汽車的行駛理論和通行能力，主要講解通行能力理論、設計速度、汽車的行駛理論、動力特性及其對道路的要求;第三部分道路路線設計，主要包括平面設計、縱斷面設計、橫斷面設計、選線和定線，主要講解設計理論、設計方法和和各等級道路的設計指標以及在地形圖上選線、定線原則、方法和步驟及工程量的計算;第四部分道路交叉設計，主要包括的內容有道路平面交叉和道路立體交叉，主要介紹交叉口的交通組織，交叉口的形式，交叉口的設計原則和方法等。

UIUC Geometric Design of Roads課程主要理論教學的內容包括交通設施設計影響因素分析、交通、車輛和駕駛特性，公路工程安全要素，公路幾何設計標準;規劃和選址原則，交叉和互通設計要素，街道和站點設計，排水分析和設計等。

從課堂理論教學的主體內容上看，兩校的主體教學內容基本相同，HIT理論講授的內容包含了《測量學》的部分內容，來強化學生的實踐能力，城市道路的相關內容所占比重也較大;而UIUC則大幅度增加了排水分析與設計環節，水是影響道路工程耐久性的關鍵因素，水的問題得以解決，公路的耐久性就會大幅度增加，兩校的理論教學差異在于HIT重在設計指標的理論基礎和對設計指標的遵守，而UIUC則側重對設計指標的理解，和合理運用指標進行設計優化，并在設計中重點強調排除或消除對工程耐久性不利影響的因素。

二、中美《道路幾何設計》課程教學理念的差異性

1.HIT《道路幾何設計》課程教學理念。在HIT，《道路幾何設計》課程已經具有了50年的教學積累，在不同的歷史時期，提出了不同的教學理念，根據目前社會對交通運輸人才的要求和課程特點，提出了“跟隨行業最新科技發展，提升學生理論實踐能力，實現學習工作無縫對接”的教學理念，在具體的理論教學與實踐教學中形成了“懂理論，重理念，精設計，善操作”的教學思想，其中“懂理論，善操作”是一直堅持的傳統，“重理念，精設計”是適應與時代發展的特色，使不但學生不但有技術而且還要有思想，使硬功夫和軟功夫均衡發展[2]。

“懂理論”—理論是技術的基礎，體現在《道路幾何設計》課堂教學中，主要講授汽車行駛理論、道路通行能力理論和道路設計理論，講解規范各技術指標和技術標準的來源。

“精設計”—技術是理論的提煉，體現在為期2周的《道路幾何課程設計》中，在給定適當難度的地形圖上，應用專業路線設計軟件，參照國內外靈活性的設計理念，對規定等級的道路進行反復優化設計，力爭技術標準最高、造價最低、車流快捷、人流安全的路線。

“重理念”—理念是技術的升華，在課堂教學中不但講授書本知識、設計實現、規范要求等知識，還對國內外的道路設計新方法、新技術和新理念進行廣泛的講解，如德國道路設計技術指標與中國的差別，在水土保持、動、植物的保護等環境保護方面的新方法的新理念，美國道路設計靈活性思維，中國道路設計新理念發展狀態等，使其學生不但開闊眼界，而且還要融入其設計思想中，為提高我國公路的設計水平打下基礎。

“善操作”—操作是理論的實現，體現在為期2周的《道路幾何生產實習》教學環節中，在生產實習基地，經對一階段施工圖設計應進行一次定測，根據計劃任務書確定的修建原則和路線基本走向方案，在現場進行具體方案的勘測落實，采用先進的測量儀器（全站儀、GPS、RTK）并進行路線局部方案選定、定線和角度、距離、中樁、基平、高程、橫斷面、地形、小橋涵、路線交叉和其它勘測資料的數據采集、調查及內業工作，為一階段施工圖的設計和現場路線標定等外業工作，為畢業后勘測數據采集和放樣打下基礎。

以上的教學思想雖針對三種教學環節提出，但三者是相符相承的，如在理論教學中融入了大量的設計內容，通過CARD/1設計軟件的即時顯現功能，可以把合理和欠合理的設計即時地呈現出來，結合點評，使學生印象更加深刻;在設計和實習階段由于有理論的支撐，對技術指標的選取則更加合理和科學，更好地體現人性化[3]。

2.UIUC Geometric Design of Roads課程教學理念。UIUC該課程的教學理念是“Theroy，Applicaion and Cooperation”，并在課堂教學和實踐教學環節中進行徹底貫徹?！癟heroy”是指在課堂教學環節讓學生系統掌握路線幾何設計的理論基礎、設計指標的選取原則，設計指標的推薦范圍以及相關設計指標對行車安全的影響等，通過理論的學習，明確各等級道路的技術要求、路線的設計方法，實現對設計優劣的判別。“Applicaion”是指根據掌握的理論、方法和規范對不同道路技術指標的要求，在給定條件下完成一條等級道路的初步設計，此過程是在課堂教學期間，學生在計算機上完成，旨在鞏固、消化課堂理論知識，學會路線的選取原則和方法，應用專業知識解決工程實際問題。“Cooperation”是指學生在完成設計過程中來鍛煉學生的團結協作精神和溝通技巧;在Applicaion環節，是以項目為基礎，以團隊為形式，共同完成，協作具有兩方面的含義，一是同層面合作，指的是同專業的學生在相同知識背景下完成項目內容的主體工作，設計是集體的力量，同時也是個人主觀思想的表達，通過深入交流，從別人的idea中來提高自己的創新水平，其中體現了合作、競爭和協作的思想，這是一種縱向的協作;二是項目上下游工序的協作，項目中路線的幾何設計是主體，而排水設計是輔助，但需要排水專業的學生來完成，因此，上游工序的完成要兼顧下游工序的要求，上下游專業的知識也會在學生間傳遞，這是一種橫向的協作。

從HIT和UIUC兩校在《道路幾何設計》課程教學理念的差異分析可知，兩校具有相同點，也存在差異性：①HIT和UIUC均注重教師對課程理論的傳授和學生對理論知識的掌握，在理論教學的時間投入上具有相同性;②在實踐教學方面，HIT“善操作“的思想更注重學生動手能力的培養，其實踐教學環境的課時和上機時間為UIUC的2倍，而UIUC更強調理念的表達。③HIT學生的實踐環節為個人獨立完成，個人獨立工作能力得到了鍛煉，但缺乏同行見間的交流和協作精神的培養，更缺乏上下游專業知識的拓展。

三、中美《道路幾何設計》課程教學方法的差異性

HIT認為，堅持新課程的理念，加強課程教學改革，制訂正確的教學策略，采用適宜的教學手段，是提高教學質量、實現教學目的的重要保證;因此，《道路幾何設計》的授課教師在教學的同時，還結合工程實踐，不斷反思、總結，探索出了一系列很有效的教學模式。

1.精心組織教學內容。該課程雖然內容駁雜，但條理清晰，三大部分內容各有主次。為了達到最優的教學效果，授課深入分析課程知識結構與教學大綱、精心領會，將知識系統化、層次化，講課時努力做到重點突出、層次分明、點面結合，鼓勵和要求學生自學部分內容，在課前提問時強調關鍵性、規律性的東西，引導學生舉一反三，充分理解和掌握已授內容。

2.重視增強課程之間的聯系。該課程與工程地質、測量學、交通工程學、路基路面工程等課程關系密切。而在目前大學教學中，各科知識教授各自為政現象嚴重，為了避免知識的重復與脫節，注意加強了本課程與相關課程知識之間的過渡與銜接，教學中鼓勵學生主動思考與挖掘專業課間的交叉性。如學生自己查找資料，準備《水文條件對道路選線的影響》PPT，并上臺演講，增強了雪水對路線幾何設計與工程地質，路基路面工程相互制約關系的理解。

3.改革教學方式，開展啟發式教學。①充分發揮多媒體生動性、形象性效用。圖片、動畫、圖表、工程實例、CARD/1有效穿插，從“平面”到“空間教學”，使教學過程生動形象，增加了知識的說服力與感染力，從而大幅提高了課堂教學的教學質量與教學效率。但應注意過猶不及，從以往完全板書到完全PPT，效果同樣不好，兩者應有效結合。②增加課前提問環節，回答正確將計入平時分。從實踐來看，提問方式應多樣化，方可保證其激勵作用。③開展啟發式教學。授課過程中就爭議性內容引發討論，每逢此時課堂定是百家爭鳴，激揚文字，互動良好。若合適便尋找志愿者課下準備，之后上臺演講[4]。從調查問卷反饋的信息來看，同學對此法很認同，它充分調動了學生的積極性，使學生變被動為主動、自覺獲取知識，也培養學生獨立分析問題、解決問題的能力。

4.將專業設計軟件引入課堂。根據目前本行業發展的現實，將專業設計軟件的應用引入課堂，如CARD/1軟件以其優越的性能化抽象為具體，極大的生動了教學氣氛，豐富了教學信息，激發了學生的學習興趣，培養了學生的動手能力，使學生能將理論知識與軟件應用聯系起來，既培養了學生軟件應用能力，又能更好的適應高速發展的計算機時代，提高學生的工作適應能力[5]。

5.理論聯系實際，強化實踐環節。課程設計是學生在教師指導下獨立地分析和解決實際問題的重要環節，而課程實習則更加直接的培養了學生的實踐動手能力，鞏固了學生對知識的理解與掌握。實踐教學使學生把課堂上所學的理論知識真正應用到實踐中去，能充分培養學生的綜合能力，是教學過程中不可缺少的環節。理論與實踐是一個有機整體，兩者是不能割裂的，因此在講理論知識時注意結合實際工程問題，在課程設計，生產實習時嚴格要求學生熟悉規范，一切按規范進行，培養其職業素質和實踐能力[6]。

UIUC的課程ppt結合板書進行，文字性內容和圖片采用ppt展示，而公式內容則采用板書推導，但相關的圖片資料偏少，課堂的活躍度不足，氣氛略顯呆板，但教師給學生準備的課后閱讀資料種類較多，內容豐富。

對比兩校的課堂教學模式可知，國內可以根據教學內容，采用靈活多變的教學模式和方法來提高教學質量，圖片、案例和多媒體被廣泛應用，其主要目的是調動學生學習的積極性，是被動地迎合學生的學習需求，其原因國內學生進入高年級時，學習的主動性普遍降低;而UIUC課堂教學重在邏輯性與條理性，以講清楚為目的，因為學生選課是以興趣為主導，因此其自主學習能力很強，課堂氣氛生動與否不影響教學質量。

四、結論

通過兩校該課程的系統對比分析可知：1.在課程設置方面，UIUC比較注重理論知識的講述，而HIT不僅注重理論知識的掌握，而且更注重實踐環節，這主要與本科畢業生的工作去向有關。2.從課堂理論教學的主體內容上看，兩校的主體教學內容基本相同，HIT強化學生的實踐能力和擴展知識面，側重于會設計與會修建，而UIUC則側重用如何優化設計。3.在教學理念方法面，HIT更注重學生動手能力和獨立的工作能力培養，而UIUC更強調理念的表達和交流和協作精神的培養4.在兩校的課堂教學模式方面，HIT應用的元素豐富，課堂氣氛輕松活躍，以教師引導為主，而UIUC課堂教學重在邏輯性與條理性，課堂氣氛以學生提問為主。

參考文獻

[1]楊少偉.道路勘測設計：第五版[M].北京：人民交通出版社，2018.

[2]王龍，解曉光.《道路勘測設計》課堂教學改革實踐[J].中國電力育，2008（1）：78-79.

[3]李國春.關于CARD/1軟件在實際工程中的應用[J].中外公路，2006（26）：36-38.

[4]黃文雄，張系斌，譚利英.道路勘測設計課程教學改革的研究[J].高教論壇，2007（1）：100-104.

[5]吳夯，張穎.CARD/1應用教程[M].蘭州：蘭州大學出版社，2000：31-123.

[6]王龍，解曉光，萬海軍.產學相結合的道路勘測設計實習教學改革研究[J].中國電力教育.2008（10）：161-163.