道路规划与几何设计实验课程教学改革

刘硕 张兰芳 上官强强

[摘 要] 道路线形设计是道路规划与几何设计课程中最重要的内容，传统教学中学生往往能熟练掌握基本理论与方法，但对设计指标的灵活选取及线形安全评价技能的培养有待加强。为弥补传统教学的不足，将基于驾驶模拟的道路线形安全评价实验融入课程教学中，对实验教学内容、教学手段、评分体系进行改革。实验课程教学改革实施两年来，加深了学生对道路线形设计的理解，提升了实践能力、创新能力和研究能力，获得了良好的教学效果。

[关键词] 道路规划与几何设计;线形安全评价实验;教学改革

[中图分类号] G642.0        [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）41-0165-02    [收稿日期] 2019-12-10

道路规划与几何设计是道路交通工程专业的主干必修课程。目前该课程主要采用课堂理论教学和课程设计相结合的模式。其中道路线形课程设计是在学生掌握道路线形与勘测设计等理论知识的基础上进行的设计实践活动，目的是培养学生运用道路线形设计基本概念、基本理论、计算方法进行道路线形设计的技能，是学生实践应用与创新能力培养的重要教学环节，具有突出的实践性和工程应用性。

一、道路规划与几何设计实验课程存在的问题

通过总结以往教学效果发现，学生往往能熟练掌握道路线形基本理论与设计方法，但在实验课程设计过程中对于设计指标的选取尤其是线形组合或多或少存在按照规范生搬硬套，不够灵活的现象，同时随着行业发展，对于学生线形安全性评价技能的掌握也提出新的要求，该项技能的培养和训练一直未纳入道路交通工程教学中;因此，有必要对道路规划与几何设计实验课程教学进行系统有效的改革，解决传统教学中存在的问题，应对行业发展对人才培养的新需求。

二、道路规划与几何设计实验课程改革方案

实验课程的改革是在原有24个学时课程设计进行后，学生完成约10公里的公路选线及线形设计基础上，增设12个学时道路线形设计安全性评价实验，以培养学生的应用能力，创新素质和综合能力，激发学生学习的内在动力，适应道路工程人才培养的新要求，提高培养质量，满足行业需求[1，2]。本次实验课程主要从教学内容、教学手段、考核体系等方面进行系统改革。

（一）一体化的教学内容

采用“集中指导、自主设计、协同实验、相互评价”的一体化教学方法。①对道路线形设计及安全评价理论及方法、道路线形课程设计、线形安全评价实验等内容进行集中教学指导，培养学生的专业理论素养。②学生根据路线设计起点和终点，结合道路线形设计理论及设计要点，独立完成道路平纵横线形设计。③学生基于自主完成的课程设计成果，采用驾驶模拟软件进行三维仿真场景构建，分组开展面向线形设计安全性评价的驾驶模拟实验。④基于实验采集的数据，学生采用不同的评价指标，分析道路线形对行车特征的影响，结合相关评价标准和方法，进行道路线形安全性评价。⑤学生完成线形安全性评价实验报告，发现道路线形设计中存在的安全问题，提出完善优化建议，并进行成果汇报，包括路线设计方案及安全性评价结果。（图1）

（二）多样化的教学方法

1.实验题目多样化。传统的道路规划与几何设计课程设计题目只有一个，所有学生采用同一张地形图。为进一步调动学生的积极性和主动性，适应不同学生的能力和需求，在设计题目和内容上采用多样化的方式。一方面，制定多种设计题目供学生选择，设定多个不同起终点的路线、不同的道路等级、不同的设计车速。另一方面，道路线形安全评价实验中设立多个评价指标，包括车速一致性、超速值、最大加速度、横向偏移等[3]，使学生从不同角度理解线形设计对安全的影响，更全面地掌握安全评价技能。同时可有效避免实验成果相互抄袭，提升学生独立思考、自主研究的能力。

2.实验手段多样化。将手工设计绘图和虚拟仿真有机结合。先采用手工计算设计，进行道路线形绘制，使学生较好地掌握设计理论、计算方法，了解各设计参数选用依据，熟悉设计规范，加深对线形设计的理解。再采用驾驶模拟器进行道路三维模型的形象展示，通过驾驶模拟器在自己设计的道路线形上进行驾驶实验，实现身临其境的交互体验[4]，使学生对设计指标的理解更加直观形象，从而弥补传统教学实践的不足，提高学生工程应用的学习兴趣，促进实践教学质量的提升。同时，通过对模拟驾驶实验数据的处理分析，使学生学习掌握道路线形各因素与行车安全之间的关系，对路线方案进行可视化分析、评价及比选，充分锻炼和培养学生实践运用能力、个性化创新能力及研究分析能力。

（三）科学的评分体系

在既有课程设计合理性、规范性及出勤率等基础上，融入安全评价实验的评分内容，包括实验方案设计合理性、安全评价指标及方法选择科学性;实验仪器操作规范性、数据采集准确性;实验分析严谨性、评价结论和改善建议合理性及现场答辩表现等方面进行综合评分，并建立了细化考核标准，形成了“优、良、中、及格、不及格”的量化区分。

三、实验課程改革成效

实验课程教学改革已开展了两个学年，总体效果良好。学生们完成了从道路线形课程设计、道路三维模型建立、驾驶模拟实验、线形设计安全性评价报告等一整套面向工程应用的实验课程。从课程设计和实验效果来看，学生给出的路线设计方案、实验数据和分析结论正确合理，表明学生对道路线形设计理论及参数选取、驾驶模拟实验操作及流程、安全评价指标及方法都能较好地掌握和理解，两个年级的学生均顺利完成本实验课程，对实验教学也给予了较高评价。

四、结语

道路规划与几何设计实验课程教学改革是综合性、一体化、全过程的实验课程改革。将实验课程与理论教学紧密结合，弥补传统理论教学的不足，充分调动学生的学习积极性，加强学生对道路线形设计的直观理解，掌握开展道路线形安全性评价的技能，锻炼和提高学生实践能力和研究分析问题能力，真正体现理论和实践相结合的教学目标，这对于道路交通类本科生具有重要意义。

参考文献

[1]马万经，李莉，林典超，刘兴永.交通设计驾驶模拟教学实验辅助系统[J].实验室研究与探索，2015，34（10）：172-175.

[2]刘宏升，刘晓华，王正，等.精英人才培养模式下创新实践基地的建设与探索[J].实验技术与管理，2011，28（10）：156-158.

[3]闵泉.基于模拟驾驶的道路交通安全评价方法及应用[D].武汉理工大学，2014.

[4]王艳丽，吴兵，李林波.基于VISSIM的“交通管理与控制”实验课程设计[J].实验室研究与探索，2016，35（03）：210-212+216.