“道路勘测设计”课程数字化教学初探

“道路勘测设计”课程数字化教学初探

[摘要]文章针对土木工程专业（道桥方向）“道路勘测设计”课程教学中现存的问题，从调整教学大纲与课程规划、整合教学内容、融入数字化教学手段、推进数字化实践教学、改革考核方式等方面入手，提出了该课程进行数字化教学的一些思路，拟实现课程教学、设计由传统的理论讲授、手工设计分离模式向多元化教学、数字化设计模式转变。以数字化教学贯穿于“道路勘测设计”“道路设计软件应用”等课程，并在实践和设计环节中加以应用，使学生掌握数字化道路设计的方法，将来更好地适应工作需求。

[关键词]道路勘测设计教学现状数字化教学

[作者简介]丁红霞（1980- ），女，江西宁都人，南昌大学科学技术学院，讲师，硕士，主要从事土木工程教学；李红（1979- ），女，山东莱芜人，南昌大学科学技术学院，讲师，硕士，主要从事土木工程教学。（江西南昌 330029）

[中图分类号]g642.3 [文献标识码]a [文章编号]1004-3985（2013）12-0152-02

“道路勘测设计”是土木工程专业（道路工程方向）的一门专业限选课，该课程理论知识宽厚，实践性强，其教学与实践活动历来受到各高校的重视。随着现代科技的发展，基于现代测绘技术、计算机辅助设计技术和虚拟现实技术的道路勘测设计数字化逐渐发

展成熟，并成为当今道路设计的主流。然而，传统的“道路勘测设计”课程教学中勘测和设计脱节、定线方法单一局限、线形评价滞

后，已使得教学模式落后于工程实际的需要。因此，将代表时代特征的道路勘测设计数字化设计技术引入该课程的教学十分必要。但考虑到不同层次高校学生毕业去向的差异，道路勘测设计数字化教学改革宜兼顾各院校的特点逐步推进。

一、教学现状及存在的问题

1.传统教材体系的固有缺陷。目前国内“道路勘测设计”课程主流教材的内容主要包括四大部分：第一部分为汽车行驶理论，介绍汽车的动力特性及其对道路的要求；第二部分为路线几何线形设计理论和方法，包括道路平、纵、横设计、选线和定线；第三部分为道路平、立面交叉设计；第四部分为附属设施及环保景观设计等。随着教学改革的深入，教材本身的一些弊病随之突显。其一，在普遍课时减少的大趋势下，教材的内容显得过于庞杂，很难在较少的课时内把全部内容讲清、讲透。其二，道路路线本是一有机的空间实体，历来为编写与教学方便，人为地把路线实体分成平面、纵断面和横断面三部分，这种分割式的教学无形中割裂了路线平、纵、横的有机联系。由于传统教学又缺乏有效的整合措施，学生对于知识点的记忆往往过于零散，有如盲人摸象，很难建立空间整体概念，更无法对路线设计成果的优劣作出评判。此外，有关的技术标准、规范都在不断更新，而教材的修订与此相比存在着滞后现象，都需要教师在教学过程中及时予以调整。

2.理论教学与计算机应用教学的脱节。现代道路设计已实现计算机化，使用设计软件进行设计、计算、绘图及修改，方便快捷高效，

大大减轻了设计人员重复劳动的强度，已是设计人员的必备能力之一，诸多院校也非常重视计算机应用教学这一块。然而，以笔者所在的院校为例，理论课程与计算机应用课程相隔一年之久，在理论教学时主要以设计基本原理、方法的讲解为主，因无以即时表现设计效果，略显枯燥，学生听而无趣，及至学习道路设计软件时，之前学过的理论和方法又忘得差不多了，这种教学安排上的不连贯导致理论与应用成了脱节的两大块，很多学生学习设计软件只学会了使用命令，对于设计的规范性毫无概念，设计出来的成果质量可想而知。

3.考核方式的单一。大多数院校都是将理论课程与课程设计、实习等分开考核，理论课程考试要求有统一的试题、标准划一的答案，手算依然占主导地位。而工程设计本无标准答案可言，每个人都可以有不同的设计理念，这种机械考核方式导致学生将更多的精力投入到应付考试中，对于没有标准答案的实例设计反倒很茫然，不敢放手做，这对于应用类的设计课程来说就显得本末倒置了。

二、数字化教学改革思路

1.调整教学大纲与课程规划。实现“道路勘测设计”课程数字化教学，不仅要在教学手段和方法上实现数字化，而且在课程规划、教学理念上都应有整体性的变革。为保证良好的教学效果，需要对系列课程进行合理规划、对教学大纲进行相应调整。如有意识地缩短理论课程与计算机应用课程的时间间隔，做到理论与应用齐头并进，融会贯通。

2.整合教学内容。为适应数字化教学目标需求，针对现存问题，教师应将教学内容删繁就简，突出重点、难点，精心组织教学内容，充分有效地利用大纲内教时，力求达到最好的教学效果。就本课程而言，道路的平、纵、横设计计算及选、定线是全书的重点和精髓所在，对于其中关键性的概念和原理应交代清楚，而对于一些与课程应用相关性不大的理论或与其他课程重复的内容如汽车行驶理论、交通概论等可略去不讲。同时，教师也要不断学习，拓宽知识面，将新标准、新规范及设计理念等内容渗透到教学中，有条件还应多参与一些道路工程现场工作，把工程实例纳入课堂丰富教学内容。

3.融入数字化教学手段。实现“道路勘测设计”课程数字化教学，除了要有现代化的教学设备外，更要有功能强大的集路线设计系统、三维线形评价系统和成果输出系统于一体的设计软件，如在国内一些大型公路规划设计院、科研院所应用较为成熟的德国card/1勘测设计一体化系统。但考虑到该一体化系统在大多数中、小设计院及普通院校较难普及，笔者以目前使用较多的纬地道路设计软件为例进行该课程数字化教学手段改革。在理论课程讲授时穿插介绍设计软件应用，把原在普通地图进行的手工路线设计转换到计算机数字地面模型上进行，可展示设计三维效果，使成果可视化，方便学生评价。如感受平面设计中同、反向曲线间夹短直线及小于7°转角的平曲线长度过小时引起的视觉误差，是否设置缓和曲线的视觉效果异同；在纵断面设计时直观地感觉平不包竖的路面扭曲、小

半径凸型竖曲线的视距不良、暗凹跳跃等不良路况；设计全部完成后还可利用实时漫游系统实现模拟行车，在设计阶段就可模拟建成后的全路线实况，切身感受平面线形连接变化、纵坡起伏以及超高过渡等的合理性。这种课堂即时设计、即时展示和即时评价的直观方式使抽象的内容具体化，比口头的说教与强调更让学生印象深刻。

4.积极推进数字化实践教学。“道路勘测设计”课程学习的目的归根结底还是在于将所学理论知识用于解决工程实际问题。在数字化教学模式下，应更新实践教学内容，合理设置实践教学环节。在理论教学阶段，课外习题及小作业强调手算与机算并重，要求先用手工设计计算，再用设计软件进行计算、验证。只有经过手算的环节，学生才能较好地熟悉规范，掌握设计理论、计算方法，合理选用各个设计参数，加深对线形设计的理解，在此基础上使用软件进行计算验证，才能使设计软件成为真正意义上的好帮手，而不至于让学生成为只会操作命令的机械手。而大作业、课程设计等则以综合性较强的面向实际设计的案例为主，以数字地形图为载体，生成数字地面模型，要求学生完成从路线方案反复的比选修改、定线到路线设计完成的全部工作，并进行三维动态模拟，尽可能地优化设计，超越传统手工选线的局限性，鼓励学生开拓思维。

5.改革考试与考核方式。为配合教学方式的改革，考试、考核内容和形式的改革也势在必行，重在加强对学习过程的考查。在考试形式上，除闭卷考试外，还可尝试半开卷、小型设计、案例答辩等