新工科建设背景下《路基路面工程》课程设计教学改革与实践①

柳力 黄优

（长沙理工大学交通运输工程学院 湖南长沙 410114)

新工科是建立在传统工科学校办学理念和教学模式的基础上的，根据未来经济和科技发展的需求，创造学校特色，满足地区新的经济发展需求，铺设未来人才培养和技术创新的道路。《路基路面工程》是土木工程专业的核心专业课程，主要阐述路基工程和路面工程的结构组成、设计理论与设计方法、道路材料、道路施工与养护技术等知识。路基路面工程教学改革主要在教学内容和教学手段方面，教学内容随着专业规范体系和内容的更新不断更新优化，并着力于“解决复杂工程问题”的能力培养，包括分析能力、设计能力和研究能力，在作业和课程设计实践环节侧重通过工程案例计算解，培养综合运用知识解决实际问题的能力。

课程设计是将课程理念转化为课程实践活动的“桥梁”，是课程规划中最具创造性的活动。通过《路基路面工程》课程设计，将原本孤立的各部分内容系统地连贯起来、将各知识点有机地结合起来，使学生对“路基路面工程”这门课程有一个全面的认识与理解，并将所学知识应用于工程实践，使理论与实践紧密联系起来。《路基路面工程》课程设计是土木工程专业一个重要的实践教学环节，它对帮助学生进一步巩固所学的理论知识、培养学生综合运用所学的理论知识、独立分析和解决实际工程设计问题的能力具有重要意义。

1 课程建设目标与规划

针对目前《路基路面工程》课程设计进行中存在的不足，对设计体系、设计内容、设计方法进行全面优化和改革，是专业教育向素质教育转变的重要过程，是培养适应日益激烈的市场竞争的创新型人才的需要，也是培养交通土建类专业人才的重要途径[1-2]，需完善“路基路面工程”课程设计建设目标和规划，使其符合新工科建设的需要。

1.1 课程建设目标

（1）工程知识与问题分析。

掌握路基路面工程的基础理论和基本知识，掌握路基边坡稳定性、路基重力式挡土墙特点、地基要求与路基材料要求，掌握沥青路面和水泥混凝土路面的结构特点、材料特性、结构设计理论和设计方法[3]，使学生具有分析与解决路基路面工程实际问题的能力，并获得有效结论，在路基边坡稳定性设计、路基重力式挡土墙设计、水泥混凝土路面设计、沥青路面设计等方面，具有独立设计与计算的能力，并获得有效结论。

（2）设计和开发解决方案。

熟悉沥青路面和水泥混凝土路面的结构设计方法，在路基边坡稳定性设计、路基重力式挡土墙设计、水泥混凝土路面设计、沥青路面设计等方面[4]，具有独立设计与计算的能力，并获得有效结论，掌握公路重力式挡土墙设计，掌握水泥混凝土路面和沥青路面设计。

（3）使用现代工具。

在路基重力式挡土墙土压力计算理论和计算方法、路基重力式挡土墙优化设计、水泥混凝土路面和沥青路面设计理论和设计方法等方面具有必要的基本知识[5]，熟练使用Excel等软件进行路基路面结构设计与优化，熟练使用边坡稳定性分析、沥青路面和水泥路面结构设计软件。

1.2 课程规划

《路基路面工程》课程设计是要求学生运用所学的知识，在教师指导下，通过两周的课程设计，完成给定条件下的挡土墙路基和路面结构设计，使学生初步掌握路基路面工程设计方法与计算理论，是对课堂教学的必要补充和深化。通过课程设计让学生将所学过的抽象的专业理论和方法应用于实体工程中，可以更加切合实际地和灵活地掌握路基路面的基本理论、设计理论体系，加深对路基路面设计方法和设计内容的理解，为今后从事交通土建设计、施工、管理工作打下一定的基础。通过课程设计还可进一步考查学生的学习质量，查阅资料、运用计算机等综合能力，并发现存在的问题与不足，为进一步改进教学提供可靠依据。

2 课程教学实施计划

2.1 课程设计基本要求

给定挡土墙类型、相关工程背景和材料参数等资料，要求学生完成挡土墙设计计算和尺寸优化；给定相关工程背景、交通荷载和材料参数等资料，完成沥青路面和水泥混凝土路面结构组成设计、厚度计算以及方案的优化和比选。通过路基路面工程课程设计的实践锻炼，加深对路基路面工程教学的基本知识点的理解，提高根据所学的理论知识解决工程实际问题的能力[6]。通过路基路面工程课程设计的实践锻炼，加深学生对路基路面工程设计体系的理解，提高学生专业知识运用、发现问题、解决问题和综合分析判断能力。

2.2 课程设计内容

课程设计通过对路基路面工程结构进行具体的设计、计算和绘图，完成路基支挡结构、沥青路面和水泥路面的设计、计算、绘图及编制相应的设计计算书与图纸说明，加深对路基路面工程教学的基本知识点的理解，系统巩固并提高基础理论课与专业知识，提高根据所学的理论知识解决工程实际问题的能力，培养综合运用所学知识发现问题、解决问题和综合分析判断能力。

2.3 课程设计选题

选题时应注意选择具有工程代表性的重力式挡土墙结构、水泥混凝土路面结构和沥青路面结构，尽量做到课程设计的内容来源于实际工程，且设计内容具有显著代表性和实用性[7]；通过调整结构类型、材料参数、抗力参数和其他参数等方法，根据学号每一个同学布置一道不同的题目，杜绝题目雷同现象，培养学生独立思考和解决工程问题的能力。

2.4 课程设计具体安排

课程设计时间为2周，主要分为5个阶段，第一阶段为：资料收集与整理、文献查阅，时间为1d；第二阶段为挡土墙设计计算与绘制设计图纸，时间为4d，其中计算机上机时间为8学时；第三阶段为：沥青路面设计计算与绘制设计图纸，时间为2d，其中计算机上机时间为8学时；第四阶段为：水泥砼路面设计计算与绘制设计图纸，时间为2d，其中计算机上机时间为8学时；第五阶段为：编写设计计算书和整理装订，时间为1d。通过制定详细的课程设计时间安排，可使学生在规定时间内完成相应设计内容，并从中找到问题，采用集中答疑或个别答疑的形式对学生进行全过程指导，培养学生发现问题，解决问题和思考问题的能力。

3 课程改革措施

3.1 建设理论知识扎实和工程应用能力丰富的师资队伍

教师需全过程参与教学内容设计、课堂教学、课件制作、作业批改、课程设计、毕业设计等环节，深入熟悉本课程主要内容，深刻理解重点知识，能剖析教学内容中的疑难知识，及时跟踪行业最新的规范更新，并融入课程教学当中，保持课程教学及时跟上行业知识需求[8]。鼓励教师参与路基路面工程各种教学与教改的研讨会，如每两年1次的全国《路基路面工程》教学研讨会，吸收各兄弟院校在路基路面工程教学中的成功经验、先进的教学理念与教学方法，进一步充实和完善《路基路面工程》课程师资队伍，培养年轻教师尽快上手路基路面工程课程教学、课程设计和毕业设计。

3.2 课堂教学过程中提前布置课程设计任务

课程设计的主要目的是巩固课堂学习内容，培养学生理论联系实际的能力，为了使同学们能尽快适应课程设计内容，可在课堂教学过程中提前布置课堂教学任务，如挡土墙设计内容，可在《路基路面工程》课堂教学过程中，提前告知学生课程设计内容，使学生带着问题去学习，这样不仅提高学生学习的积极性，也可培养学生发现问题和解决问题的能力，在课程内容学习完后，学生可以利用课余时间了解挡土墙的类型、设计的基本步骤等环节，便于学生及时发现课程学习的不足之处，在下堂课时为学生提供答疑时间，及时解决学生的困难，提高课程设计的质量，以此建立学生在课程设计中找到上课中知识的薄弱点，通过自主学习解决问题，或通过老师答疑巩固知识点的目的，形成学生带着问题找答案的良性循环模式。

3.3 课程设计内容应紧跟工程实际

课程设计内容应尽可能来自实际工程，让学生提前了解实体工程设计的流程和资料，并了解相应的工程背景，保证课程设计的质量。如在进行沥青路面设计内容，任课教师可通过设计院、施工单位获取一手的实际工程资料，整理成课程设计资料，并在课堂教学过程中提前给学生讲解工程的情况，包括交通量、设计要求和材料参数等，使学生明白课程设计的必要性和重要性，这样不仅可提高学生对课程设计的热情，也可提升学生的成就感。

3.4 充分利用课程教学资源，提升学生设计质量

在课程设计过程中，充分利用已有的课程教学资源，为随时解决学生问题提供条件[9]，如目前已建立的《路基路面工程》国家级精品资源共享课程，已在超星“学银在线”和高教社“爱课程”上线运行，该教学资源中共制作了2454min的59段教学视频、2段前沿技术解读视频和6段实验操作视频，建立了涵盖全部教学内容的试题库（980道）、作业库（257道）和试卷库（19套），并提供八大专题49个方面重点知识讨论区和相关的设计规范和前沿知识的学习资料，实现了“随时随地，想学就能学”的目标，为学生高质量、高效率完成课程设计提供良好的平台资源。

3.5 建立设计过程中线上、线下多方位的指导机制

学生在课程设计过程中不可避免将遇到各种各样的问题，所以应在安排课程设计任务后建立多方位的指导机制，第一，线下集中答疑机制，在课程设计开始后，指导教师应每天开展集中答疑，着重解决设计过程中的普遍性问题；第二，个别学生线上答疑机制，指导教师应建立答疑的QQ群或微信群，方便学生在课后咨询，尤其是个别基础不扎实的学生，可能在设计过程中会出现各种问题，影响学生的设计进度，通过线上答疑方式，可快速解决学生疑惑，提高课程设计效率。

3.6 逐一过关，科学评定

课程设计的考核以学生最终提交的课程设计文件作为考查的主要依据，并参考平时的设计情况（如出勤情况、学习的主动性等方面）进行综合评定，其中课程设计成果占总成绩的70%，主要根据设计计算的方法、思路、公式和计算结果以及设计结构的合理性和经济性等来综合确定，平时成绩占总成绩的30%，主要根据出勤情况、学习的主动性等方面确定。成绩评定按五级（优、良、中、及格和不及格）给出最终成绩。

4 结语

《路基路面工程》课程设计作为一门实践教学课程，在培养学生实际动手能力和解决问题的能力方面起着至关重要的作用。在新工科建设背景下，应依据社会的实际需求，对传统的教学模式进行改革，更新教学目标和规划，制定新的教学计划，并提出相应的改革措施，使学生通过课程设计，真正理解该门课程的教学内容，掌握课程的核心知识，从而培养学生的解决复杂工程实际问题的能力。