新工科建設(shè)背景下《路基路面工程》課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革與實(shí)踐①

柳力 黃優(yōu)

（長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院 湖南長沙 410114)

新工科是建立在傳統(tǒng)工科學(xué)校辦學(xué)理念和教學(xué)模式的基礎(chǔ)上的，根據(jù)未來經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的需求，創(chuàng)造學(xué)校特色，滿足地區(qū)新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，鋪設(shè)未來人才培養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新的道路。《路基路面工程》是土木工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，主要闡述路基工程和路面工程的結(jié)構(gòu)組成、設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)方法、道路材料、道路施工與養(yǎng)護(hù)技術(shù)等知識。路基路面工程教學(xué)改革主要在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段方面，教學(xué)內(nèi)容隨著專業(yè)規(guī)范體系和內(nèi)容的更新不斷更新優(yōu)化，并著力于“解決復(fù)雜工程問題”的能力培養(yǎng)，包括分析能力、設(shè)計(jì)能力和研究能力，在作業(yè)和課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)側(cè)重通過工程案例計(jì)算解，培養(yǎng)綜合運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力。

課程設(shè)計(jì)是將課程理念轉(zhuǎn)化為課程實(shí)踐活動的“橋梁”，是課程規(guī)劃中最具創(chuàng)造性的活動。通過《路基路面工程》課程設(shè)計(jì)，將原本孤立的各部分內(nèi)容系統(tǒng)地連貫起來、將各知識點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合起來，使學(xué)生對“路基路面工程”這門課程有一個全面的認(rèn)識與理解，并將所學(xué)知識應(yīng)用于工程實(shí)踐，使理論與實(shí)踐緊密聯(lián)系起來。《路基路面工程》課程設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)一個重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它對幫助學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識、獨(dú)立分析和解決實(shí)際工程設(shè)計(jì)問題的能力具有重要意義。

1 課程建設(shè)目標(biāo)與規(guī)劃

針對目前《路基路面工程》課程設(shè)計(jì)進(jìn)行中存在的不足，對設(shè)計(jì)體系、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)方法進(jìn)行全面優(yōu)化和改革，是專業(yè)教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變的重要過程，是培養(yǎng)適應(yīng)日益激烈的市場競爭的創(chuàng)新型人才的需要，也是培養(yǎng)交通土建類專業(yè)人才的重要途徑[1-2]，需完善“路基路面工程”課程設(shè)計(jì)建設(shè)目標(biāo)和規(guī)劃，使其符合新工科建設(shè)的需要。

1.1 課程建設(shè)目標(biāo)

（1）工程知識與問題分析。

掌握路基路面工程的基礎(chǔ)理論和基本知識，掌握路基邊坡穩(wěn)定性、路基重力式擋土墻特點(diǎn)、地基要求與路基材料要求，掌握瀝青路面和水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料特性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法[3]，使學(xué)生具有分析與解決路基路面工程實(shí)際問題的能力，并獲得有效結(jié)論，在路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、路基重力式擋土墻設(shè)計(jì)、水泥混凝土路面設(shè)計(jì)、瀝青路面設(shè)計(jì)等方面，具有獨(dú)立設(shè)計(jì)與計(jì)算的能力，并獲得有效結(jié)論。

（2）設(shè)計(jì)和開發(fā)解決方案。

熟悉瀝青路面和水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，在路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、路基重力式擋土墻設(shè)計(jì)、水泥混凝土路面設(shè)計(jì)、瀝青路面設(shè)計(jì)等方面[4]，具有獨(dú)立設(shè)計(jì)與計(jì)算的能力，并獲得有效結(jié)論，掌握公路重力式擋土墻設(shè)計(jì)，掌握水泥混凝土路面和瀝青路面設(shè)計(jì)。

（3）使用現(xiàn)代工具。

在路基重力式擋土墻土壓力計(jì)算理論和計(jì)算方法、路基重力式擋土墻優(yōu)化設(shè)計(jì)、水泥混凝土路面和瀝青路面設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法等方面具有必要的基本知識[5]，熟練使用Excel等軟件進(jìn)行路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化，熟練使用邊坡穩(wěn)定性分析、瀝青路面和水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。

1.2 課程規(guī)劃

《路基路面工程》課程設(shè)計(jì)是要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識，在教師指導(dǎo)下，通過兩周的課程設(shè)計(jì)，完成給定條件下的擋土墻路基和路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生初步掌握路基路面工程設(shè)計(jì)方法與計(jì)算理論，是對課堂教學(xué)的必要補(bǔ)充和深化。通過課程設(shè)計(jì)讓學(xué)生將所學(xué)過的抽象的專業(yè)理論和方法應(yīng)用于實(shí)體工程中，可以更加切合實(shí)際地和靈活地掌握路基路面的基本理論、設(shè)計(jì)理論體系，加深對路基路面設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)內(nèi)容的理解，為今后從事交通土建設(shè)計(jì)、施工、管理工作打下一定的基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計(jì)還可進(jìn)一步考查學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，查閱資料、運(yùn)用計(jì)算機(jī)等綜合能力，并發(fā)現(xiàn)存在的問題與不足，為進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)提供可靠依據(jù)。

2 課程教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

2.1 課程設(shè)計(jì)基本要求

給定擋土墻類型、相關(guān)工程背景和材料參數(shù)等資料，要求學(xué)生完成擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算和尺寸優(yōu)化；給定相關(guān)工程背景、交通荷載和材料參數(shù)等資料，完成瀝青路面和水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)組成設(shè)計(jì)、厚度計(jì)算以及方案的優(yōu)化和比選。通過路基路面工程課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐鍛煉，加深對路基路面工程教學(xué)的基本知識點(diǎn)的理解，提高根據(jù)所學(xué)的理論知識解決工程實(shí)際問題的能力[6]。通過路基路面工程課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐鍛煉，加深學(xué)生對路基路面工程設(shè)計(jì)體系的理解，提高學(xué)生專業(yè)知識運(yùn)用、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和綜合分析判斷能力。

2.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

課程設(shè)計(jì)通過對路基路面工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖，完成路基支擋結(jié)構(gòu)、瀝青路面和水泥路面的設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖及編制相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算書與圖紙說明，加深對路基路面工程教學(xué)的基本知識點(diǎn)的理解，系統(tǒng)鞏固并提高基礎(chǔ)理論課與專業(yè)知識，提高根據(jù)所學(xué)的理論知識解決工程實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和綜合分析判斷能力。

2.3 課程設(shè)計(jì)選題

選題時(shí)應(yīng)注意選擇具有工程代表性的重力式擋土墻結(jié)構(gòu)、水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)和瀝青路面結(jié)構(gòu)，盡量做到課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容來源于實(shí)際工程，且設(shè)計(jì)內(nèi)容具有顯著代表性和實(shí)用性[7]；通過調(diào)整結(jié)構(gòu)類型、材料參數(shù)、抗力參數(shù)和其他參數(shù)等方法，根據(jù)學(xué)號每一個同學(xué)布置一道不同的題目，杜絕題目雷同現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決工程問題的能力。

2.4 課程設(shè)計(jì)具體安排

課程設(shè)計(jì)時(shí)間為2周，主要分為5個階段，第一階段為：資料收集與整理、文獻(xiàn)查閱，時(shí)間為1d；第二階段為擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算與繪制設(shè)計(jì)圖紙，時(shí)間為4d，其中計(jì)算機(jī)上機(jī)時(shí)間為8學(xué)時(shí)；第三階段為：瀝青路面設(shè)計(jì)計(jì)算與繪制設(shè)計(jì)圖紙，時(shí)間為2d，其中計(jì)算機(jī)上機(jī)時(shí)間為8學(xué)時(shí)；第四階段為：水泥砼路面設(shè)計(jì)計(jì)算與繪制設(shè)計(jì)圖紙，時(shí)間為2d，其中計(jì)算機(jī)上機(jī)時(shí)間為8學(xué)時(shí)；第五階段為：編寫設(shè)計(jì)計(jì)算書和整理裝訂，時(shí)間為1d。通過制定詳細(xì)的課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排，可使學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，并從中找到問題，采用集中答疑或個別答疑的形式對學(xué)生進(jìn)行全過程指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題和思考問題的能力。

3 課程改革措施

3.1 建設(shè)理論知識扎實(shí)和工程應(yīng)用能力豐富的師資隊(duì)伍

教師需全過程參與教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)、課件制作、作業(yè)批改、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，深入熟悉本課程主要內(nèi)容，深刻理解重點(diǎn)知識，能剖析教學(xué)內(nèi)容中的疑難知識，及時(shí)跟蹤行業(yè)最新的規(guī)范更新，并融入課程教學(xué)當(dāng)中，保持課程教學(xué)及時(shí)跟上行業(yè)知識需求[8]。鼓勵教師參與路基路面工程各種教學(xué)與教改的研討會，如每兩年1次的全國《路基路面工程》教學(xué)研討會，吸收各兄弟院校在路基路面工程教學(xué)中的成功經(jīng)驗(yàn)、先進(jìn)的教學(xué)理念與教學(xué)方法，進(jìn)一步充實(shí)和完善《路基路面工程》課程師資隊(duì)伍，培養(yǎng)年輕教師盡快上手路基路面工程課程教學(xué)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。

3.2 課堂教學(xué)過程中提前布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)

課程設(shè)計(jì)的主要目的是鞏固課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，為了使同學(xué)們能盡快適應(yīng)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，可在課堂教學(xué)過程中提前布置課堂教學(xué)任務(wù)，如擋土墻設(shè)計(jì)內(nèi)容，可在《路基路面工程》課堂教學(xué)過程中，提前告知學(xué)生課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，使學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)，這樣不僅提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也可培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，在課程內(nèi)容學(xué)習(xí)完后，學(xué)生可以利用課余時(shí)間了解擋土墻的類型、設(shè)計(jì)的基本步驟等環(huán)節(jié)，便于學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)課程學(xué)習(xí)的不足之處，在下堂課時(shí)為學(xué)生提供答疑時(shí)間，及時(shí)解決學(xué)生的困難，提高課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，以此建立學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中找到上課中知識的薄弱點(diǎn)，通過自主學(xué)習(xí)解決問題，或通過老師答疑鞏固知識點(diǎn)的目的，形成學(xué)生帶著問題找答案的良性循環(huán)模式。

3.3 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)緊跟工程實(shí)際

課程設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)盡可能來自實(shí)際工程，讓學(xué)生提前了解實(shí)體工程設(shè)計(jì)的流程和資料，并了解相應(yīng)的工程背景，保證課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量。如在進(jìn)行瀝青路面設(shè)計(jì)內(nèi)容，任課教師可通過設(shè)計(jì)院、施工單位獲取一手的實(shí)際工程資料，整理成課程設(shè)計(jì)資料，并在課堂教學(xué)過程中提前給學(xué)生講解工程的情況，包括交通量、設(shè)計(jì)要求和材料參數(shù)等，使學(xué)生明白課程設(shè)計(jì)的必要性和重要性，這樣不僅可提高學(xué)生對課程設(shè)計(jì)的熱情，也可提升學(xué)生的成就感。

3.4 充分利用課程教學(xué)資源，提升學(xué)生設(shè)計(jì)質(zhì)量

在課程設(shè)計(jì)過程中，充分利用已有的課程教學(xué)資源，為隨時(shí)解決學(xué)生問題提供條件[9]，如目前已建立的《路基路面工程》國家級精品資源共享課程，已在超星“學(xué)銀在線”和高教社“愛課程”上線運(yùn)行，該教學(xué)資源中共制作了2454min的59段教學(xué)視頻、2段前沿技術(shù)解讀視頻和6段實(shí)驗(yàn)操作視頻，建立了涵蓋全部教學(xué)內(nèi)容的試題庫（980道）、作業(yè)庫（257道）和試卷庫（19套），并提供八大專題49個方面重點(diǎn)知識討論區(qū)和相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和前沿知識的學(xué)習(xí)資料，實(shí)現(xiàn)了“隨時(shí)隨地，想學(xué)就能學(xué)”的目標(biāo)，為學(xué)生高質(zhì)量、高效率完成課程設(shè)計(jì)提供良好的平臺資源。

3.5 建立設(shè)計(jì)過程中線上、線下多方位的指導(dǎo)機(jī)制

學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過程中不可避免將遇到各種各樣的問題，所以應(yīng)在安排課程設(shè)計(jì)任務(wù)后建立多方位的指導(dǎo)機(jī)制，第一，線下集中答疑機(jī)制，在課程設(shè)計(jì)開始后，指導(dǎo)教師應(yīng)每天開展集中答疑，著重解決設(shè)計(jì)過程中的普遍性問題；第二，個別學(xué)生線上答疑機(jī)制，指導(dǎo)教師應(yīng)建立答疑的QQ群或微信群，方便學(xué)生在課后咨詢，尤其是個別基礎(chǔ)不扎實(shí)的學(xué)生，可能在設(shè)計(jì)過程中會出現(xiàn)各種問題，影響學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)度，通過線上答疑方式，可快速解決學(xué)生疑惑，提高課程設(shè)計(jì)效率。

3.6 逐一過關(guān)，科學(xué)評定

課程設(shè)計(jì)的考核以學(xué)生最終提交的課程設(shè)計(jì)文件作為考查的主要依據(jù)，并參考平時(shí)的設(shè)計(jì)情況（如出勤情況、學(xué)習(xí)的主動性等方面）進(jìn)行綜合評定，其中課程設(shè)計(jì)成果占總成績的70%，主要根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算的方法、思路、公式和計(jì)算結(jié)果以及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性和經(jīng)濟(jì)性等來綜合確定，平時(shí)成績占總成績的30%，主要根據(jù)出勤情況、學(xué)習(xí)的主動性等方面確定。成績評定按五級（優(yōu)、良、中、及格和不及格）給出最終成績。

4 結(jié)語

《路基路面工程》課程設(shè)計(jì)作為一門實(shí)踐教學(xué)課程，在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動手能力和解決問題的能力方面起著至關(guān)重要的作用。在新工科建設(shè)背景下，應(yīng)依據(jù)社會的實(shí)際需求，對傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行改革，更新教學(xué)目標(biāo)和規(guī)劃，制定新的教學(xué)計(jì)劃，并提出相應(yīng)的改革措施，使學(xué)生通過課程設(shè)計(jì)，真正理解該門課程的教學(xué)內(nèi)容，掌握課程的核心知識，從而培養(yǎng)學(xué)生的解決復(fù)雜工程實(shí)際問題的能力。