數字化背景下路基路面工程課程大作業教學探索

摘 "要 "課程大作業是課程中實踐教學的重要組成部分，在分析路基路面工程課程大作業的特點及目前存在的問題基礎上，探索一種結合數字化軟件WPS Office開展課程大作業的教學方式，總結基于數字化軟件的路基路面工程課程大作業教學要點，以期更好地發揮課程大作業的作用。

關鍵詞 "數字化；路基路面工程；課程大作業；教學探索

中圖分類號：G712 " "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）24-00-04

0 "引言

路基路面工程是高職道路橋梁工程專業的核心課程，在教育部發布的高等職業學校道路橋梁工程技術專業教學標準的培養規格中明確要求，本專業畢業生應掌握路基路面的設計原理及設計方法，具有基本的工程勘察與路橋設計能力，能夠參與完成路基路面設計工作。因此，讓學生掌握路基路面設計的相關理論知識，具備一定的工程設計能力，是本課程的主要教學目標之一。

路基路面工程課程的大作業是在課程中的某個項目教學結束后，基于真實的工程案例設置的綜合性的實踐任務，是課程實踐教學的重要組成部分。在課程教學過程中，設置大作業是提升學生解決實際問題能力、調動學生學習積極性的一種重要手

段[1]。不同于常規的作業，大作業更貼近真實崗位的實際工作內容，具備較強的工程屬性。它不僅考查學生對理論知識的掌握情況，更要求學生具備靈活運用所學知識解決工程實際問題的綜合能力。由此可見，如何做好課程大作業的教學，發揮大作業的作用，更好地培養符合教學標準的專業人才，是非常值得探究的問題。

1 "路基路面工程課程大作業的特點

1.1 "整體難度不高，但計算量大

課程大作業雖然是基于真實的工程案例設置的實踐任務，但它一般都有相對固定的計算流程和計算公式，參數也較為明確。同時，為保證學生能夠按時完成作業，提高學生的學習自信，課程大作業還會做一些簡化，提前給出一些參數或限定一些范圍，因此，課程大作業整體的難度并不會很大。不過，雖然難度不大，但完成大作業的計算流程與真實的工程案例還是一樣的，學生需按同樣的步驟完成設計計算。例如公路水泥混凝土路面設計，其實際工程的設計計算流程包括交通荷載分析計算、擬定路面結構、選取路面材料參數、荷載應力計算、溫度應力計算、結構極限狀態校核六個單元，即便大作業設置時提前給出交通荷載及路床的相關設計參數，也僅僅是降低了某個單元的設計計算難度，整體的計算流程依舊相同，計算量并未減少很多，在最終校核時，也同樣有可能會遇到驗算不通過而需重復進行計算的情況，整體的計算量較大。

1.2 "綜合性較強

路基路面工程課程大作業是對學生較為綜合性的考查，它不僅需運用到該項目的專業知識，而且會涉及其他專業基礎課程中的相關知識，有時還需要查閱相關的規范、案例、參考書等資料。例如公路重力式擋土墻設計，在重心計算、穩定性驗算、偏心距驗算時需運用基礎課程工程力學中的相關知識；在選擇墻身砌筑材料時需查閱《公路路基設計手冊》（第三版）獲取其設計參數；設計完成后，還需要利用CAD繪制出擋土墻的設計圖。整個設計過程除了擋土墻的專業知識外，還運用到了力學知識、CAD制圖知識，且需學生自主查閱相關資料，涉及的知識點較多。

2 "目前路基路面工程課程大作業存在的問題

一直以來，路基路面工程課程的大作業教學效果都不太理想，經調研和教學反饋，其主要問題有以下幾方面。

2.1 "課程大作業的題目不合理

一方面，基于課程大作業計算量較大的考慮，教師在設置題目時，往往會設定好某些條件，一是可以降低整體的難度，二是要減少學生重復計算的可能性，以盡量減少計算量。但此舉往往會將學生學習的重點轉移到機械地套用公式運算上，而不是靈活運用所學去解決實際的工程設計問題。例如公路擋土墻設計的大作業中，教師會提前給出擋土墻的形式及尺寸、墻身砌筑材料的設計參數，學生只需根據給出的條件參數，按照設計流程的相關計算公式完成驗算即可。但在實際的重力式擋土墻工程設計時，其擋土墻的形式及尺寸、墻身的砌筑材料均需由工程設計人員根據實際情況初步確定，而將后續的驗算交給軟件完成，根據軟件的計算結果不斷調整擋土墻尺寸以滿足設計要求。因此，目前的課程大作業與實際的工作內容還是有區別的，并未做到基于真實工作崗位的內容設定大作業的題目。

另一方面，教師為便于評價課程大作業的教學效果，往往給出的題目條件參數是相同的，無法做到“一人一題”，即便是分小組給出不同的條件參數，仍很難避免學生的抄襲現象。雖然一再強調發現抄襲的按0分計，但學習態度較差，自覺性不高的學生依舊不加以思考，最終通過抄襲提交作業。

2.2 "整體完成率較低，錯誤率較高

一方面，因大作業綜合性較強，計算量較大，很多學生的學習興趣和學習積極性會隨著作業的進程而逐漸降低，一些自覺性較差的學生很容易半途而廢。另一方面，雖然課程大作業的計算一般都有固定的公式，學生大部分時候只需代入參數運算即可，但當計算參數和計算步驟較多時，仍然很容易出現計算錯誤，一旦未及時發現，則會導致后續的計算連續出錯。即使在最終校核時發現錯誤，也沒有時間全部進行修改，只能草草提交作業。我們從多年的教學實踐中發現，能夠完整地按照要求完成課程大作業的學生人數比例不足60%，其中能夠做到完全正確的不超過10%。

2.3 "互動交流少

課程大作業期間，教師和學生仍需要正常上課，這就導致教師每日的輔導時間有限且并不固定，而學生也需要將一部分精力放在其他課程上，經常出現教師與學生的時間無法協調一致的情況，學生在完成作業過程中遇到問題無法及時得到教師的輔導。雖然學習積極性較高的學生會通過微信、QQ等其他方式進行提問，但教師也很難在短時間內進行回復。這極大地降低了學生的學習積極性，致使最后的大作業完成效果不理想。

2.4 "考核評價難

路基路面工程課程大作業的計算步驟多，學生人數多時，教師很難在短時間內對每位學生的大作業教學效果作出準確的評價，多數時候只能根據計算結果的正確性給出綜合成績，這就使一些抄襲的學生很容易蒙混過關，甚至出現抄襲學生的分數比獨立完成的學生分數還高。這對獨立完成作業的學生非常不公平，教師也無法準確地評估課程大作業的整體效果。

3 "結合數字化軟件的路基路面工程課程大

作業教學方式

針對目前路基路面工程課程大作業出現的問題，筆者嘗試利用數字化手段，對課程大作業的教學進行改革，充分發揮大作業的作用。WPS Office作為完全擁有自主知識產權的國產數字化辦公軟件，已被廣泛應用于教育教學。教師將WPS Office應用于教學已是常態，其中的WPS表格不僅有很強的編程計算能力，還具備非常實用方便的在線協作功能。

教師可利用WPS表格的編程功能，依據真實崗位的工作內容、學生的特征、教學目標，編制作業分發程序、答疑輔導程序、計算程序和評價程序，讓學生通過WPS的在線協作功能領取作業，使用計算程序和答疑輔導程序完成大作業，最終由評價程序自動進行評價并輸出班級的課程大作業整體分析圖表，以解決目前路基路面工程課程大作業存在的問題。

1）學生利用計算程序完成課程大作業，弱化了計算過程，極大地減少了計算量，可有效提高課程大作業的完成率和準確性。

2）計算量的降低，使教師可以利用程序更合理地設置課程大作業題目，靈活地考查學生的綜合能力。

3）通過編制的程序，可以方便地為每個學生的課程大作業設置不同的條件參數，從根源上避免學生的抄襲現象。

4）通過在線答疑輔導程序，學生可以及時地提出在完成大作業期間遇到的各類問題，教師也便于收集問題，并及時有效地統一進行回復。

5）通過自動評價程序，不僅可以即時對每個學生的大作業教學效果作出評價，也能快速地統計并輸出班級整體的完成情況，方便教師總結課程大作業的學習效果，不斷地進行優化和改進。

4 "結合數字化軟件的路基路面工程課程大

作業教學要點

4.1 "課程大作業題目設置要貼近工程實際

課程大作業應以學生所學的理論知識為基礎，緊密結合真實工程案例，按實際的工作內容科學設計作業題目，培養學生的綜合實踐能力，真正做到“學以致用”。利用數字化軟件WPS Office編制基于課程大作業的計算程序，極大地降低了學生的計算量，教師可以設置更貼近于工程實際的題目條件，讓學生把主要精力放在設計參數的正確選擇、計算結果的判斷、設計方案的調整等方面，更有效地培養學生解決實際問題的能力。

4.2 "做好“一人一題”，引導學生獨立思考

為盡可能地避免抄襲現象發生，課程大作業應做到“一人一題”，引導學生獨立思考。利用WPS Office的表格功能，建立班級所有學生名單的工作表，按照大作業的題目條件設定相同設計參數下的多個不同參數值，通過程序隨機分配給每位學生。為每位學生單獨創建具備課程大作業計算程序的工作表，學生進入登錄頁面選擇學號并核對姓名之后，點擊自動生成的超鏈接，即可進入對應的工作表，實現每位同學一個工作表，獨立在線完成課程大作業。

4.3 "課程大作業的計算程序應符合學生的學習習慣

基于課程大作業編制計算程序是整個教學設計中最關鍵的環節，它不僅要求教師具備較高的數字化素養，還要有豐富的工程實踐經驗。不同于行業中經常使用的商業軟件，基于課程大作業編制的計算程序應符合學生的學習習慣，不僅要能夠完整體現具體的計算步驟和詳細的計算方法，以便于學生理解和掌握相關知識，更要充分利用WPS Office中表格的計算功能、可視化功能、批注功能等，有效降低學生完成課程大作業的計算量，引導和幫助學生自主思考，獨立完成課程大作業，達到“學中做，做中學”的目的。目前，WPS表格的在線協作功能僅支持公式化編程，因此，計算程序全部采用函數形式的公式化編程，編制程序時要做好以下兩個方面。

4.3.1 "計算程序的整體設計要能體現實際工作流程

為了讓學生能夠掌握實際工作的具體步驟，計算程序編制時應做好步驟引導設計。同時，因每位學生都有獨立的課程大作業工作表，計算程序須在一個工作表中編制完成。程序編制時，按照實際工作流程分解為不同的計算單元，將各單元設置于不同的工作表區域，通過WPS表格的超鏈接功能進行各計算單元的切換。以課程大作業公路重力式擋土墻設計為例，可將其按實際工作流程分解為八個單元，包括：參數輸入單元、換算土層厚度計算單元、擋土墻自重及重心計算單元、土壓力計算單元、抗滑動穩定性驗算單元、抗傾覆穩定性驗算單元、偏心距及基底應力驗算單元、墻身截面強度驗算單元。所有單元處于同一工作表中的不同區域，每個單元區域均設置按流程分解的八個單元標題，學生在任意一個單元都可點擊單元標題，通過超鏈接功能進行計算單元的切換。

4.3.2 "計算程序編制要充分利用WPS表格各項功能

目前，路基路面設計的相關商業軟件已非常成熟，但其更關注于設計結果的輸出，對于相關的設計參數及計算過程并不作過多的解釋，不適用于學生的過程學習。因此，在編制課程大作業的計算程序時，不能僅僅只是利用WPS表格的計算功能輸出計算結果，還應充分利用WPS表格的其他功能，引導和幫助學生掌握各計算單元的設計計算要點。

1）設置數據有效性，幫助學生正確輸入參數。調整后的課程大作業更注重培養學生應用所學解決實際問題的能力，很多設計參數設置均由學生根據所學知識自主輸入。為使學生能夠正確地輸入相關設計參數，程序編制時應對有規定的設計參數設置數據有效性，當學生輸入錯誤時，能夠即時進行出錯警告并輸出警告信息，提示錯誤原因，以便學生及時修改設計參數。以公路重力式擋土墻設計中的幾何設計參數墻面坡度1∶m1為例，《公路擋土墻設計與施工細則》中規定，其不宜緩于1∶0.3，故在m1參數輸入單元格可按最小值0，最大值0.3的方式設置數據有效性，并在出錯警告的錯誤信息中輸入墻面坡度不宜緩于1∶0.3的錯誤提示，以此幫助學生快速掌握該參數的正確范圍。

2）多用批注功能，引導學生自主學習。對課程大作業中需要通過查閱相關資料獲取的參數，還可通過設置批注的方式提示出處，引導學生自主學習。同時，對于一些重要的計算公式，也可通過批注的方式寫出該公式的函數編程方式，讓學生自己輸入編程公式以獲取計算結果，進一步熟悉計算公式，同時也提高學生的數字素養。

3）善用圖表功能進行知識可視化，方便學生理解。圖表功能是WPS表格中非常強大的功能，它不僅可以方便地對數據進行統計分析，還能根據設計參數繪制各種圖形。用好圖表功能，可以很方便地將知識進行可視化處理，把復雜難懂的內容用直觀的圖形展示，便于學生理解。

以公路重力式擋土墻設計中的土壓力計算單元為例，其中的破裂面判斷一般采用“假定—計算—校核”的方法，學生在校核階段經常出錯，導致土壓力計算錯誤。而借助WPS表格的圖表功能，可將計算結果以可視化的圖形展示，學生只需根據圖形即可完成校核，正確地選擇破裂面。如圖1所示，學生分別選擇三個不同的假定破裂面位置，程序根據相應的公式自動完成計算，將計算破裂面位置以圖形的形式展示，學生只需根據圖形便可看出，只有圖1b中的假定破裂面位置與計算破裂面位置相同，從而快速地作出判定，即破裂面交于荷載內。

4.4 "發揮在線協作優勢，做好師生互動交流

WPS表格的在線協作功能為師生的互動交流提供了很好的解決方案。在每個學生的課程大作業工作表中均設置答疑區域，并將其分為問題輸入區域、問題回復區域、統一回復區域，學生可將遇到的問題填入問題輸入區域，通過WPS表格程序，實時匯總至答疑輔導工作表。教師可根據學生普遍出現的問題進行統一回復并做出提醒，也可對個別問題進行單獨回復。WPS表格的在線協作功能可以很好地解決交流少、互動難的教學痛點，提高學生的學習積極性。

4.5 "設定考核指標，量化考核課程大作業

一直以來，路基路面工程課程大作業均是按作業的完成度和計算結果的準確度來進行綜合評價，并不能真實反映學生靈活運用所學知識解決實際問題的能力。而利用計算程序完成課程大作業，更多的是要求學生能根據計算結果合理地調整設計參數，形成最優的設計方案。故在評價學生課程大作業時，可以工程設計中的安全性和經濟性為原則，分別提取相關的參數作為考核指標，進行量化考核，以此培養學生的職業素養。以公路重力式擋土墻課程大作業為例，其考核評分如表1所示。

安全性考核及經濟性考核均通過程序提取相關參數或計算結果，根據教師規定的考核方式自動進行評分，最后按安全性考核占比70%、經濟性考核占比30%形成綜合評價，并實時輸出綜合評價的分析圖表，有效分析課程大作業的整體效果，進一步優化和調整課程大作業的題目、程序編制、考核指標等，提升課程大作業的效能。

5 "結束語

推進教育數字化，是黨的二十大作出的重大戰略決策，符合人類社會發展大勢，必須貫徹落實[2]。作業設計是教師專業能力的重要標志之一[3]，將數字化軟件應用于課程大作業，解決其中的難點、痛點問題是非常值得研究的課題。本文基于目前路基路面工程課程大作業中存在的問題，借助數字化軟件WPS Office，探索了一種新的課程大作業教學方式。教學實踐證明，該方式很好地解決了目前大作業中的問題，極大地提高了教師的工作效率，可以為其他課程的大作業教學提供參考，共同推進教育數字化轉型。

6 "參考文獻

[1] 吳峻，曾杰偉，余佩倡.將重大創新工程項目引入自動檢測技術課程大作業教學的探索[J].教育教學論壇，

2020（16）：1-3.

[2] 李芒，張華陽，葛楠.教育數字化轉型的要義與進路[J].中國電化教育，2023（8）：1-6.

[3] 顏荊京，李欽芳，梁林梅.基于案例的教師教育類MOOC課程大作業設計研究[J].電化教育研究，2021，42（6）：

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