新工科建設背景下《路基路面工程》課程設計教學改革與實踐①

柳力 黃優

（長沙理工大學交通運輸工程學院 湖南長沙 410114)

新工科是建立在傳統工科學校辦學理念和教學模式的基礎上的，根據未來經濟和科技發展的需求，創造學校特色，滿足地區新的經濟發展需求，鋪設未來人才培養和技術創新的道路。《路基路面工程》是土木工程專業的核心專業課程，主要闡述路基工程和路面工程的結構組成、設計理論與設計方法、道路材料、道路施工與養護技術等知識。路基路面工程教學改革主要在教學內容和教學手段方面，教學內容隨著專業規范體系和內容的更新不斷更新優化，并著力于“解決復雜工程問題”的能力培養，包括分析能力、設計能力和研究能力，在作業和課程設計實踐環節側重通過工程案例計算解，培養綜合運用知識解決實際問題的能力。

課程設計是將課程理念轉化為課程實踐活動的“橋梁”，是課程規劃中最具創造性的活動。通過《路基路面工程》課程設計，將原本孤立的各部分內容系統地連貫起來、將各知識點有機地結合起來，使學生對“路基路面工程”這門課程有一個全面的認識與理解，并將所學知識應用于工程實踐，使理論與實踐緊密聯系起來。《路基路面工程》課程設計是土木工程專業一個重要的實踐教學環節，它對幫助學生進一步鞏固所學的理論知識、培養學生綜合運用所學的理論知識、獨立分析和解決實際工程設計問題的能力具有重要意義。

1 課程建設目標與規劃

針對目前《路基路面工程》課程設計進行中存在的不足，對設計體系、設計內容、設計方法進行全面優化和改革，是專業教育向素質教育轉變的重要過程，是培養適應日益激烈的市場競爭的創新型人才的需要，也是培養交通土建類專業人才的重要途徑[1-2]，需完善“路基路面工程”課程設計建設目標和規劃，使其符合新工科建設的需要。

1.1 課程建設目標

（1）工程知識與問題分析。

掌握路基路面工程的基礎理論和基本知識，掌握路基邊坡穩定性、路基重力式擋土墻特點、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構特點、材料特性、結構設計理論和設計方法[3]，使學生具有分析與解決路基路面工程實際問題的能力，并獲得有效結論，在路基邊坡穩定性設計、路基重力式擋土墻設計、水泥混凝土路面設計、瀝青路面設計等方面，具有獨立設計與計算的能力，并獲得有效結論。

（2）設計和開發解決方案。

熟悉瀝青路面和水泥混凝土路面的結構設計方法，在路基邊坡穩定性設計、路基重力式擋土墻設計、水泥混凝土路面設計、瀝青路面設計等方面[4]，具有獨立設計與計算的能力，并獲得有效結論，掌握公路重力式擋土墻設計，掌握水泥混凝土路面和瀝青路面設計。

（3）使用現代工具。

在路基重力式擋土墻土壓力計算理論和計算方法、路基重力式擋土墻優化設計、水泥混凝土路面和瀝青路面設計理論和設計方法等方面具有必要的基本知識[5]，熟練使用Excel等軟件進行路基路面結構設計與優化，熟練使用邊坡穩定性分析、瀝青路面和水泥路面結構設計軟件。

1.2 課程規劃

《路基路面工程》課程設計是要求學生運用所學的知識，在教師指導下，通過兩周的課程設計，完成給定條件下的擋土墻路基和路面結構設計，使學生初步掌握路基路面工程設計方法與計算理論，是對課堂教學的必要補充和深化。通過課程設計讓學生將所學過的抽象的專業理論和方法應用于實體工程中，可以更加切合實際地和靈活地掌握路基路面的基本理論、設計理論體系，加深對路基路面設計方法和設計內容的理解，為今后從事交通土建設計、施工、管理工作打下一定的基礎。通過課程設計還可進一步考查學生的學習質量，查閱資料、運用計算機等綜合能力，并發現存在的問題與不足，為進一步改進教學提供可靠依據。

2 課程教學實施計劃

2.1 課程設計基本要求

給定擋土墻類型、相關工程背景和材料參數等資料，要求學生完成擋土墻設計計算和尺寸優化；給定相關工程背景、交通荷載和材料參數等資料，完成瀝青路面和水泥混凝土路面結構組成設計、厚度計算以及方案的優化和比選。通過路基路面工程課程設計的實踐鍛煉，加深對路基路面工程教學的基本知識點的理解，提高根據所學的理論知識解決工程實際問題的能力[6]。通過路基路面工程課程設計的實踐鍛煉，加深學生對路基路面工程設計體系的理解，提高學生專業知識運用、發現問題、解決問題和綜合分析判斷能力。

2.2 課程設計內容

課程設計通過對路基路面工程結構進行具體的設計、計算和繪圖，完成路基支擋結構、瀝青路面和水泥路面的設計、計算、繪圖及編制相應的設計計算書與圖紙說明，加深對路基路面工程教學的基本知識點的理解，系統鞏固并提高基礎理論課與專業知識，提高根據所學的理論知識解決工程實際問題的能力，培養綜合運用所學知識發現問題、解決問題和綜合分析判斷能力。

2.3 課程設計選題

選題時應注意選擇具有工程代表性的重力式擋土墻結構、水泥混凝土路面結構和瀝青路面結構，盡量做到課程設計的內容來源于實際工程，且設計內容具有顯著代表性和實用性[7]；通過調整結構類型、材料參數、抗力參數和其他參數等方法，根據學號每一個同學布置一道不同的題目，杜絕題目雷同現象，培養學生獨立思考和解決工程問題的能力。

2.4 課程設計具體安排

課程設計時間為2周，主要分為5個階段，第一階段為：資料收集與整理、文獻查閱，時間為1d；第二階段為擋土墻設計計算與繪制設計圖紙，時間為4d，其中計算機上機時間為8學時；第三階段為：瀝青路面設計計算與繪制設計圖紙，時間為2d，其中計算機上機時間為8學時；第四階段為：水泥砼路面設計計算與繪制設計圖紙，時間為2d，其中計算機上機時間為8學時；第五階段為：編寫設計計算書和整理裝訂，時間為1d。通過制定詳細的課程設計時間安排，可使學生在規定時間內完成相應設計內容，并從中找到問題，采用集中答疑或個別答疑的形式對學生進行全過程指導，培養學生發現問題，解決問題和思考問題的能力。

3 課程改革措施

3.1 建設理論知識扎實和工程應用能力豐富的師資隊伍

教師需全過程參與教學內容設計、課堂教學、課件制作、作業批改、課程設計、畢業設計等環節，深入熟悉本課程主要內容，深刻理解重點知識，能剖析教學內容中的疑難知識，及時跟蹤行業最新的規范更新，并融入課程教學當中，保持課程教學及時跟上行業知識需求[8]。鼓勵教師參與路基路面工程各種教學與教改的研討會，如每兩年1次的全國《路基路面工程》教學研討會，吸收各兄弟院校在路基路面工程教學中的成功經驗、先進的教學理念與教學方法，進一步充實和完善《路基路面工程》課程師資隊伍，培養年輕教師盡快上手路基路面工程課程教學、課程設計和畢業設計。

3.2 課堂教學過程中提前布置課程設計任務

課程設計的主要目的是鞏固課堂學習內容，培養學生理論聯系實際的能力，為了使同學們能盡快適應課程設計內容，可在課堂教學過程中提前布置課堂教學任務，如擋土墻設計內容，可在《路基路面工程》課堂教學過程中，提前告知學生課程設計內容，使學生帶著問題去學習，這樣不僅提高學生學習的積極性，也可培養學生發現問題和解決問題的能力，在課程內容學習完后，學生可以利用課余時間了解擋土墻的類型、設計的基本步驟等環節，便于學生及時發現課程學習的不足之處，在下堂課時為學生提供答疑時間，及時解決學生的困難，提高課程設計的質量，以此建立學生在課程設計中找到上課中知識的薄弱點，通過自主學習解決問題，或通過老師答疑鞏固知識點的目的，形成學生帶著問題找答案的良性循環模式。

3.3 課程設計內容應緊跟工程實際

課程設計內容應盡可能來自實際工程，讓學生提前了解實體工程設計的流程和資料，并了解相應的工程背景，保證課程設計的質量。如在進行瀝青路面設計內容，任課教師可通過設計院、施工單位獲取一手的實際工程資料，整理成課程設計資料，并在課堂教學過程中提前給學生講解工程的情況，包括交通量、設計要求和材料參數等，使學生明白課程設計的必要性和重要性，這樣不僅可提高學生對課程設計的熱情，也可提升學生的成就感。

3.4 充分利用課程教學資源，提升學生設計質量

在課程設計過程中，充分利用已有的課程教學資源，為隨時解決學生問題提供條件[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“學銀在線”和高教社“愛課程”上線運行，該教學資源中共制作了2454min的59段教學視頻、2段前沿技術解讀視頻和6段實驗操作視頻，建立了涵蓋全部教學內容的試題庫（980道）、作業庫（257道）和試卷庫（19套），并提供八大專題49個方面重點知識討論區和相關的設計規范和前沿知識的學習資料，實現了“隨時隨地，想學就能學”的目標，為學生高質量、高效率完成課程設計提供良好的平臺資源。

3.5 建立設計過程中線上、線下多方位的指導機制

學生在課程設計過程中不可避免將遇到各種各樣的問題，所以應在安排課程設計任務后建立多方位的指導機制，第一，線下集中答疑機制，在課程設計開始后，指導教師應每天開展集中答疑，著重解決設計過程中的普遍性問題；第二，個別學生線上答疑機制，指導教師應建立答疑的QQ群或微信群，方便學生在課后咨詢，尤其是個別基礎不扎實的學生，可能在設計過程中會出現各種問題，影響學生的設計進度，通過線上答疑方式，可快速解決學生疑惑，提高課程設計效率。

3.6 逐一過關，科學評定

課程設計的考核以學生最終提交的課程設計文件作為考查的主要依據，并參考平時的設計情況（如出勤情況、學習的主動性等方面）進行綜合評定，其中課程設計成果占總成績的70%，主要根據設計計算的方法、思路、公式和計算結果以及設計結構的合理性和經濟性等來綜合確定，平時成績占總成績的30%，主要根據出勤情況、學習的主動性等方面確定。成績評定按五級（優、良、中、及格和不及格）給出最終成績。

4 結語

《路基路面工程》課程設計作為一門實踐教學課程，在培養學生實際動手能力和解決問題的能力方面起著至關重要的作用。在新工科建設背景下，應依據社會的實際需求，對傳統的教學模式進行改革，更新教學目標和規劃，制定新的教學計劃，并提出相應的改革措施，使學生通過課程設計，真正理解該門課程的教學內容，掌握課程的核心知識，從而培養學生的解決復雜工程實際問題的能力。