“雙碳”發展背景下《道路勘測設計》課程教學改革與探索

張 聰 周 潮 萬紅梅

淮陰工學院，江蘇 淮安 223001

近年來，氣候變暖已成為全世界共同面臨的危機。為應對全球氣候危機，中國適時提出了2030 年“碳達峰”和2060 年“碳中和”的“雙碳”目標，以期為全球碳減排貢獻中國力量［1］。在此背景下，教育部強調高等院校要加強綠色低碳教育，加大“雙碳”領域課程、教材等教學資源建設力度，推進“雙碳”相關專業人才的高質量培養［2］。高校作為科技創新與人才培養的前沿，應主動將“雙碳”發展理念融入傳統課程教學，將高校人才培養體系和雙碳目標充分結合。

二氧化碳主要產生于化石燃料燃燒，2020 年交通運輸業碳排放占全球碳排放總量的26%，其中僅公路運輸碳排放量占比達72%。在我國，公路運輸承擔了35．1%的運輸量，碳排放量約占交通運輸領域80%以上。隨著城鎮化工業化進一步發展，我國公路運輸需求仍在穩定快速增長，僅“十四五”期間就規劃完成新改建高速公路達2．5萬公里，可見公路建設運營全生命周期的碳排放控制是實現“雙碳”目標的重要環節。公路路線設計是公路工程的總體性工作，方案一旦確定，其全生命周期的經濟技術和環保特征等就隨之確定。因此，從道路的勘測設計階段便針對碳排放等綠色指標進行把控最為主動。

《道路勘測設計》是土木工程專業道路工程方向的核心基礎課程之一。本課程的核心目標是幫助學生掌握道路勘測設計的基本原理與方法，熟悉道路設計依據和指標，了解不同地形特征和地質條件下道路選線原則和要點，并科學設計道路平面、縱斷面和橫斷面，最終形成合理的道路方案。在“雙碳”背景下，將碳排放控制理念融入課程教學是《道路勘測設計》課程教學改革與探索的必要之舉。

當前，國內高校教師在“雙碳”發展目標與課程教學內容相互融合的教學改革方面開展了有意義的探索。例如李芳芹等［3］結合新時代“雙碳”背景下能源動力類研究生培養目標，對《高等燃燒學》適應時代發展的教學改革進行了研究。石榮亮等［4］針對電氣與自動化的革新，分析了《電力電子技術》課程的現狀與問題，重點從教學目標與方法等角度進行了改革探索。劉浩等［5］以“雙碳”目標下環境類研究生《高等大氣污染控制工程》課程教學改革為目標，改進了教學方式和教學評估指標。張楚虹等［6］結合自身實踐，針對材料工程《材料科學與工程選論》課程，探討了“雙碳”背景下具有全球可持續發展視野的科技創新人才培養模式。

以上研究，雖然對“雙碳”建設目標，與不同專業課程教學體系和人才培養方案的融合進行了有益的探索，但是仍未涉及針對《道路勘測設計》課程教學改革探索。因此，本文主要分析“雙碳”背景下《道路勘測設計》課程的教學現狀及所存在問題；結合淮陰工學院土木工程專業的本課程教學實際情況，從課程教學目標、內容、方法等方面，探索課程教學改革的舉措。本文的研究以提高《道路勘測設計》課程教學水平，改善課堂教學效果，從而提高“雙碳”發展目標下道路工程人才的培養水平。

一、課程教學現狀與存在的問題

《道路勘測設計》理論概念多，課程的綜合性、實踐性均較強，同時還與多學科交叉，對學生的知識儲備要求高，教學難度大。此外，當前的“雙碳”發展目標又對課程教學賦予了新的挑戰。

（一）授課內容前沿性不強，滯后于行業發展

近年來，隨著國內外交通基礎設施建設的飛速發展，道路工程勘測設計涉及的規范、標準更新換代快，設計理念變化迅速。例如，道路設計的核心規范——《公路路線設計規范》已從JTG D20-2006 更新至JTG D20-2017，設計理念也發展到當前的綠色道路設計，更注重人與環境的和諧共存。行業發展需要高校相關課程適時補充前沿性知識點，滿足其對高校畢業生人才的需要。但目前《道路勘測設計》相關教材及對應的教輔材料更新換代的速度，遠滯后于道路工程行業的發展速度，導致授課內容前沿性不強。

當前“雙碳”發展背景又對道路工程發展提出了新的要求。研究表明，公路工程運營期的碳排放量遠超建設期產生的碳排放量。公路工程一旦建造完成，其經濟技術特征基本已定格。因此，從勘察設計階段即考慮其全生命周期的碳排放可較為主動地進行調控。在勘測設計過程中貫徹綠色低碳的理念，這是道路工程設計理念的轉變方向，也是對本課程教學賦予的全新挑戰。

（二）偏重理論教學，忽視實踐教學

本課程內容較多，而教學課時又相對有限。為在有限的課時里幫助學生掌握道路勘測設計的基本原理與設計流程，任課教師先利用大部分課時講授道路勘測設計的基礎理論和方法，然后利用1 ～2 周的課程設計環節，針對具體的道路工程項目開展課程設計，借此幫助學生掌握設計流程。

但是，本課程屬強實踐性專業課，結合自身經歷，在基礎理論知識教學過程中，部分學生表現出興趣不足，掌握不牢固，最終導致課程設計無法在較短的時間內完成。這導致了教學效果不良，學生對道路勘測設計的具體環節掌握不熟練。

因此，在相對有限的課時中，將理論知識的教學工作與課程相關的實踐內容充分融合起來，同步教學，相互促進，相得益彰，進而探索符合本課程的教學要求與人才培養目標的教學方式，這也是本課程教學改革的重要之舉。

二、課程教學改革舉措

針對“雙碳”發展背景下《道路勘測設計》課程的教學現狀及其存在的問題，結合淮陰工學院土木工程專業《道路勘測設計》課程教學內容、授課特點與教學現狀，從課程教學的目標、內容、方法出發，探索教學改革的有效舉措，提高與“雙碳”發展相匹配的人才培養水平。

（一）結合“雙碳”建設目標和道路工程行業發展前沿動態，優化教學內容

1．課程內容融入“雙碳”發展理念

首先，從傳統的綠色環保道路的定義和理念入手，在理解綠色道路勘測設計要點的基礎上，重點闡述其與“雙碳”目標下道路勘測設計的異同點。在分析道路建設碳排放指標應用現狀及排放量主要影響因素的基礎上，結合相關設計規范，探討如何在道路設計中落實“雙碳”目標，設計低碳道路。因此，教學過程中，教師要有意識引導學生將道路設計的理論知識點與碳減排相關概念融合起來，從而對低碳道路的設計形成定性和定量化的認識。

其次，從道路工程全生命周期出發考慮碳排放量，有針對性地優化道路設計建造方案。道路工程的壽命周期包含了工程規劃、設計、施工、運營管理乃至改擴建的全過程。道路設計初期的指標選取，直接影響運營期車輛的二氧化碳排放水平。例如，道路曲線半徑大小影響車輛的轉彎能耗，而限制坡度的大小又直接影響車輛越嶺時的能耗。這些能耗直接體現在道路運營期間車輛的碳排放水平。因此，從全生命周期出發選取合適的設計指標，也是教學時應該增設的內容。

最后，通過相應的理論知識學習、課程設計和實踐等階段，提煉出低碳環保的道路勘測設計要點，引導學生在充分掌握傳統道路勘測設計原理方法的基礎上，對公路全周期的碳排放具備理性認知，從而在學習、生活和將來的從業過程中，有意識地貫徹低碳意識，形成可持續發展、綠色環保的理念。

2．教學內容融入新型規范標準和設計理念

《道路勘測設計》是一門與計算機信息、智能勘測等高新技術緊密結合的應用型學科。本課程不僅覆蓋經典的基礎理論知識，而且需要緊跟行業內的科技發展前沿。例如，在復雜道路工程勘測中，當前已廣泛使用了無人機等高精度測量技術輔助設計；在路線設計中，智能選線技術也得到了充分的應用。科技的進步已經給道路勘測設計帶來了較為明顯的發展，但是目前本課程所使用的教材更新速度較慢，滯后于行業的發展速度。此外，高校館藏資料中未及時更新最新的設計規范和標準，這導致學生難以獲取有效的教輔資料。針對這些困難，可以引入“線上微課堂”的方式補充現有教材、教輔資料的不足。主要操作方法如下。

第一，授課教師可圍繞某個重要本學科相關規范和標準，制作簡短、新穎的小視頻，利用微信和QQ 等交流群進行討論學習并答疑，由此提高學生的學習興趣和主動性，同時完成課程相關知識點的補充。這樣可通過學生容易接受的方式完成對學科知識點的補充。

第二，授課教師也要及時更新自身知識結構，通過互聯網或者企業交流的方式了解行業發展的前沿動態，熟悉規范標準的變化過程和緣由。在教學過程中，授課教師也應關注前沿科技在本領域的應用，例如基于計算機技術的三維輔助設計技術，可以利用技術專題或課外興趣咨詢等形式進行介紹與討論，保證學生能夠積極參與到課程內容教學過程中。

（二）創新教學方法，引入“理論+案例+實踐”融合式教學等教學方法

《道路勘測設計》課程教學存在理論課時多，交叉學科知識點多，教學內容多，實踐課時少，野外實習無法開展等困難。針對這些難點，從教學方法入手，圍繞以下三個方面展開。

1．《道路勘測設計》與相關學科存在大量的交叉學科知識點，例如一級公路的線路高程確定，需先確定行經地區百年一遇的洪水位，這就對學生的知識廣度（特別是地質水文方向）提出了要求。如果完全依靠課堂教學來拓展相應的知識點，則可能導致課程壓力加大。但若交由學生課下自行拓展，則可能導致學生壓力過大，最終流于形式。

為解決該困難，可采用“翻轉課堂”教學方法。使用錄播軟件將工程地質、工程測量等需要延伸掌握的知識點錄制成視頻以便學生自學。例如，針對不良地質（泥石流、滑坡等）的災害特征、識別、風險防控等錄制視頻供學生學習。然后在課堂上預留相應的時間集中地討論、答疑。采用該方法，既可降低學生搜集相關的學科知識點難度，又能有針對性地減少知識點的數量。

2．受理論課時量的擠壓，本課程實踐課時設置偏少，以至學生在完成理論課時后，難以利用尚未熟練掌握的理論知識點在相對有限的實踐課時中合格完成課程設計。

針對該困難，可將課程設計的任務拆解，同步貫穿于理論教學中。例如，在理論課時的道路平面、縱斷面、橫斷面設計階段，以課程設計的工程項目為案例，對相應理論知識點的應用予以講解，將涉及的規范予以全面介紹，并利用課堂時間指導學生完成課程設計中該階段的基礎設計內容。由此，待理論課程結束后，學生即完成了該課程設計的初步方案，然后利用最后一周的課程，對初步方案進行優化和完善，可大幅度提高課程設計的質量。

3．《道路勘測設計》本質上是一門實踐性課程，需要結合具體工程項目和實際的地形地質條件開展路線的勘測設計。但是受場地條件的限制等原因，當前大部分高校組織大規模學生野外實習難度較大，野外實習一度流于形式，勘察設計工作僅在室內開展。針對野外實習無法開展問題，可結合三維地圖軟件和高精度的航天衛星高清圖片，對不同的地形及地質條件進行判識，以建立起對于地形的具象認識，而避免僅僅從等高線地形圖上“紙上談兵”，以為后期的選線設計奠定基礎。然而值得注意的是，航片、衛片及網絡地圖并不能取代野外實習，授課老師應爭取合適的機會組織相應的野外實習。

三、結束語

本文結合淮陰工學院土木工程專業《道路勘測設計》教學特點，以“雙碳”背景下本課程教學改革為目標，分析其現狀及存在的問題，主要表現為授課內容前沿性不強，滯后于行業發展；偏重理論教學，忽略了實踐教學。針對現存問題，提出融入“雙碳”政策優化教學內容，采用“理論+案例+研討”方式創新教學模式，強化實踐教學等改革探索。本文研究有助于推動“雙碳”發展背景下，高校土木工程專業《道路勘測設計》課程建設，更有助于培養符合時代發展需求的“雙碳”科技創新人才。