面向卓越工程师的“道路规划与几何设计课程设计”课程教学探讨
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）43-0171-03
道路规划与几何设计课程设计是道路工程领域的专业特色课，本课程主要研究道路平面、纵断面及横断面设计方法。通过本课程的教学与实践，使学生具有公路与城市道路规划与几何设计的原理与实用方法。从而，具备独立进行道路路线勘测设计的能力，为就业后的设计工作及科学研究打下基础。设定道路规划与几何设计课程设计的教学目标和内容是制定教学计划的先决问题。在设置有道路规划与几何设计课程的不同专业中，对具体的道路几何设计方法要求掌握的侧重点不同。有的侧重理论分析能力，突出对道路几何设计基础汽车行驶理论的掌握；有的侧重培养对规范的熟悉程度、软件使用能力和制图能力，突出对设计的熟练性掌握。因此在道路规划与几何设计课程设计的教学模式时，应该针对交通土建工程的不同专业分工，有针对性地进行设计。但目前道路规划与几何设计课程设计在各相关专业的教学中却是比较相似，在教学内容、案例分析、课程实践和考核方式等方面比较接近，都没有系统考虑到不同专业分工的差异。“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010―2020年）》的重大改革项目，是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。
因此，“卓越计划”，提升教学质量，使道路规划与几何设计课程设计真正为交通土建专业的特色课程，兼顾交通工程和道路工程专业的培养目标与要求，探索不同的教学模式。
一、课程内容体系
1.“卓越计划”的特点。根据教育部相关文件，“卓越计划”的特色点为：一是行业企业深度参与培养过程；二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才；三是强化培养学生的工程能力和创新能力。
而从交通工程专业的特性来看，“道路规划与几何设计”本身是主干课程，而道路规划与几何设计课程设计是要求学生对道路规划与几何设计教学内容的综合运用，所以交通工程专业的学生不但需要掌握扎实的专业知识，更需要掌握计算机辅助设计软件、熟悉道路设计规范的基本能力。
2.交通工程专业特点。交通工程专业属于工程技术与管理技术交叉复合型工程领域。该领域的特点是强调系统观念和工程意识，重视研究对象的统筹规划、整体优化和综合原理。因此，领域涉及的主要学科领域有数学、系统科学、工程技术、计算机科学等，综合采用规划手段、工程设计手段、管理手段来解决交通系统的问题。
从交通工程专业学生毕业后的就业情况看，大部分学生就业于道路设计、道路施工和监理工作，而道路规划与几何设计课程设计和这些实际工作是密切相关的，甚至是一致的。所以，实践性是本课程的最大特点。故而，本课程应完全围绕卓越计划的特点进行课程内容的设置和教学形式的展开。
3.课程内容设置。由于道路规划与几何设计课程设计涉及的知识面广，既包含基础知识也包含计算绘图知识，既要懂理论也要懂技术，而且很难通过教材将设计知识讲得很透彻。本课程的主要教学内容分成三个部分：第一部分为公路的选线与定线，主要包括：道路的总体布局与方案比较、道路选线的要求与步骤、自然条件对公路路线的影响、平原区道路选线、山岭区道路选线和丘陵区道路选线、道路纸上定线和道路实地定线；第二部分内容为计算机辅助设计软件的使用，主要包括：文件的管理、数字地形模型的应用、平纵横设计工具的使用；第三部分为：让学生独立完成一山区低等级公路的道路平面、纵断面和横断面设计，达到实际道路建设工程中初步设计文件编制的要求。
二、教学形式
1.现状分析。以往的道路规划与几何设计课程设计的教学形式主要为：让学生独立在一张1∶2000的纸制地形图上进行一条山区公路的纸上定线和道路平、纵、横设计，设计路线的长度约为1.5km～2.2km。所有计算和绘图工作要求手工完成。期间，教师对主要设计方法进行讲述，并对主要设计过程进行监督。通过多年教学，发现主要存在的问题为：（1）学生初次接触设计问题，从原来的习题式作业变为了实际工程作业，非常不适应。（2）学生之间要么缺乏相互交流，要么交流过足直接抄袭。（3）手工绘图工作量大，不利于反复修改提高设计经验，并与实际工程设计方法脱节较大。
2.完善课程实践形式。完善课程实践的首要任务就是要形成多样化的实践教学形式。PBGS，即Project- based Group Study（基于项目的团队学习模式），在西方国家属于比较流行的教学方式，就是将学习内容与带有复杂性与实用性的项目结合起来，以小组合作的方式让学生互相帮忙解决项目中的各种问题，进而能够了解和认识隐藏在问题背后的知识链，在学生的锻炼过程中提高学生分析问题和独立学习的能力。然而，PBGS在国内本科教学中往往会碰到这样一个障碍，即工作最终落到组内一个优秀学生的工作，而且其他组员却很少干活儿，反而起到了不好的教学效果。故而，必须结合本课程的特点对PBGS进行改进，本课程提出：PBGS（Project-based Group Study基于项目的团队学习模式）的设计校对审核制度。选择新疆G207国道实际工程作为设计背景，每3个学生组成一个项目组，每个学生单独完成一个设计，其他两位学生分别担任这一项目的校对和审核工作。如此，不但保证了每个学生独立完成了设计，还保证了团队内的充分讨论。进而，这与设计单位的实际设计工作的步骤也是一致的。根据道路几何设计的特点，平纵横设计的每一环节息息相关，如放坡方案不合理，直接导致导线方案不合理，也就不会有好的平纵横方案。为保证学生设计工作的质量，教师必须对每个学生的设计方案的关键环节进行一一把关，这些关节主要为：放坡方案、导线方案、平面方案、纵断面方案。道路规划与几何设计课程设计的理论教学环节主要是道路的选线和定线，一般为6～8个学时。让学生理解：如何根据规划路线，初步确定路线总体布局，拟定路线的基本走向，如何选定路线的有利地带，决定路线分段布局，选定轮廓线位；如何按照选定的路线方案，在地面上确定道路中线的具体位置就是道路定线。在此期间，须引入大量的实际工程，让学生讨论每个设计方案的优缺点。以此，为后续的实际设计提供经验和帮助。同时在课堂教学方面教授学生设计实践时基本步骤，即对山区复杂路段及重要路线，可利用1∶500～1∶2000比例的地形图先在纸上定线，最后实地现场布线。纸上定线时，先按路线平均纵坡拟定导向线（零点线），再拟定交角点及曲线半径，具体布设路线。同时绘出导向线的纵坡线，比较研究最后确定路线方案。另外，目前计算机辅助设计软件技术已经非常成熟，目前，国内常用的道路辅助设计软件主要有纬地道路、路线大师、EICAD、海地等。纬地道路辅助设计系统（HintCAD）是路线与互通式立交设计的大型专业CAD软件。该系统具有专业性强，与实际工程设计结合紧密、符合国人习惯、实用灵活等特点。系统使用ObjectARX及Visual C++编程，支持AutoCAD R2000-R2012平台WindowsXP-Windows8等操作系统，系统主要功能包括：公路路线设计、互通立交设计、三维数字地面模型应用、公路全三维建模（3DRoad）等适用于高速、一级、二、三四级公路主线、互通立交、城市道路及平交口的几何设计。在学生设计实践时，使学生在设计的过程中掌握软件的使用也是非常重要的。 三、考核方式
当前道路规划与几何设计课程设计的考核方式与其他各类课程的考核方式几乎类同。考核内容主要包括两大方面：一是平时成绩，主要包括考查学生课程出勤情况、课堂讨论与案例分析的参与程度、作业完成情况等，依据课堂记录和作业情况评定分数；二是最终设计成果的评定，主要是由授课教师对学生的设计文件进行评阅，主要包括：设计说明、平面图、纵断面图、横断面图及其他设计图标等，以此判定学生对山区道路几何设计的掌握情况。而在上述两方面考核环节中，最终设计成果在学生总成绩中的比重远大于平时成绩，不利于培养学生的设计能力。考核方式的改革主要是通过加强对平时教学环节的考核以完善课程的考核机制。平时成绩的考核不能仅局限于学生的出勤和最终设计完成情况。最好能够将案例教学及课程实践结合起来，通过考查学生参与案例讨论及课程实践的表现，综合评价学生的学习成绩，同时还应适当提高平时成绩在总成绩中所占的比重。例如，可以将学生最终方案演讲和讨论的成绩计入课程成绩。总之，这些课程考核的改革措施不仅能够激励交通工程专业的学生积极参与课程实践，而且有利于提升学生创新能力。
本文基于卓越工程师的培养目标与要求，从教学内容、教学形式和考核方式等方面入手，分析了道路规划与几何设计课程设计的教学现状，并进一步探讨适合交通工程专业和道路工程专业培养目标与道路规划与几何设计课程设计教学模式，以期为交通工程专业的实践课程教学提供启示与借鉴。
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