《交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)》課堂教學(xué)模式探討*

馮天軍 梁春巖 吳立新

(吉林建筑大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130118)

0 引言

我國(guó)在交通工程領(lǐng)域起步較晚，學(xué)科發(fā)展相對(duì)滯后，相關(guān)的理論知識(shí)還不夠系統(tǒng)、深入，實(shí)用性受到一定限制．為解決日益突出的交通問(wèn)題［1］，深化交通工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)專(zhuān)門(mén)的高精尖人才，需要開(kāi)設(shè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程，而《交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)》是本專(zhuān)業(yè)的核心課程．

王艷等［2］總結(jié)了《交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)》課程的性質(zhì)和發(fā)展方向，鼓勵(lì)采用多種手段教學(xué)，適當(dāng)增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，并提出了進(jìn)一步改善措施;朱海燕［3］指出，課堂教學(xué)應(yīng)分為5個(gè)階段進(jìn)行，即新課導(dǎo)入、創(chuàng)設(shè)情境、任務(wù)實(shí)施、任務(wù)評(píng)價(jià)、小結(jié)及作業(yè)．這些學(xué)者對(duì)教學(xué)模式做了一些有益的探索研究，但對(duì)《交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)》課程特點(diǎn)分析不夠深入，提出的課堂教學(xué)方法針對(duì)性不強(qiáng)．

1 課程特點(diǎn)

《交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)》是交通工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修課程，培養(yǎng)學(xué)生具有獨(dú)立動(dòng)手設(shè)計(jì)的能力［4］，課程主要包括安全設(shè)施、管理設(shè)施、服務(wù)設(shè)施、道路景觀及綠化設(shè)施、機(jī)電設(shè)施等［5］，各章節(jié)前后聯(lián)系不緊密，體系相對(duì)松散，具有多課程交叉、規(guī)范指導(dǎo)性強(qiáng)、部分設(shè)施抽象難懂等特點(diǎn)．

1．1 多課程交叉

《交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)》是一門(mén)多門(mén)課程的交叉課程，涵蓋了交通安全、交通管理、交通規(guī)劃和交通流理論等知識(shí)，授課前要求學(xué)生具備基本的交通工程、道路工程及交通管理等知識(shí)．護(hù)欄設(shè)計(jì)中要求學(xué)生有一定的數(shù)學(xué)、物理知識(shí)基礎(chǔ)，對(duì)車(chē)輛與護(hù)欄碰撞進(jìn)行受力分析，計(jì)算交通標(biāo)志所受的風(fēng)荷載、重力荷載、彎矩、扭矩等，從而確定護(hù)欄型式和材料強(qiáng)度．同時(shí)，確定護(hù)欄強(qiáng)度還應(yīng)考慮交通流的一些基本特性，如碰撞速度、碰撞角度、碰撞車(chē)輛質(zhì)量等，將交通狀態(tài)用數(shù)學(xué)模型描述，由于學(xué)生缺少對(duì)交通流的觀察，對(duì)數(shù)學(xué)建模的過(guò)程了解不夠深入［6］，故需要一定的講授方法．在交通標(biāo)志和標(biāo)線(xiàn)章節(jié)，主要講述標(biāo)志和標(biāo)線(xiàn)的設(shè)置條件和形式，以及交通標(biāo)志的受力分析，涉及交通管理與控制的相關(guān)知識(shí)．此外，機(jī)電系統(tǒng)涉及電氣、概率論、通信技術(shù)等基礎(chǔ)知識(shí)．因此，本課程綜合性強(qiáng)，涵蓋多門(mén)學(xué)科及課程知識(shí)，學(xué)習(xí)難度較大．

1．2 規(guī)范指導(dǎo)性強(qiáng)

本課程涉及的規(guī)范是通過(guò)理論推導(dǎo)和實(shí)踐總結(jié)后形成的成果，具有較強(qiáng)的實(shí)用性、指導(dǎo)性．本專(zhuān)業(yè)的規(guī)范經(jīng)過(guò)幾次調(diào)整，目前基本能夠滿(mǎn)足教學(xué)生產(chǎn)需求．如《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線(xiàn)》，1985年第一次出版，分別在1999年和2009年進(jìn)行了兩次改版，對(duì)標(biāo)志和標(biāo)線(xiàn)分類(lèi)進(jìn)行了較大調(diào)整，增加了標(biāo)線(xiàn)顏色、樣式，重新界定了部分標(biāo)線(xiàn)尺寸．《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》中給定了若干種護(hù)欄形式，供在不同護(hù)欄設(shè)計(jì)條件下選用，其好處一是經(jīng)過(guò)理論計(jì)算、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定護(hù)欄形式，有效發(fā)揮護(hù)欄的作用;二是尺寸標(biāo)準(zhǔn)，方便設(shè)計(jì)、制造、安裝以及日后破損的維修，節(jié)約成本．

1．3 部分設(shè)施抽象難懂

課程出現(xiàn)一些比較抽象、難于理解的設(shè)施或系統(tǒng)，學(xué)生未曾接觸過(guò)，進(jìn)而增加了教學(xué)難度．如監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控單元、信息提供平臺(tái)等工作原理和結(jié)構(gòu)復(fù)雜;通信系統(tǒng)中，通信層次、數(shù)據(jù)交換、傳輸制式等原理包含通訊的相關(guān)知識(shí)已修課程未有介紹．

2 教學(xué)模式

針對(duì)本課程的特點(diǎn)，本文重點(diǎn)研究了以下5種教學(xué)模式，闡述每種模式的涵義，切實(shí)提高教師課堂的教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，獲得良好的教學(xué)效果．

2．1 應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)

在課堂講授過(guò)程中，適當(dāng)采用多樣化的教學(xué)手段，作為板書(shū)的有益補(bǔ)充．多媒體技術(shù)具有信息量大、音頻與視頻完美結(jié)合，以及圖片、flash動(dòng)畫(huà)演示功能詳盡，因此采用多媒體授課，能夠更加形象直觀地展示一些抽象設(shè)施形態(tài)、再現(xiàn)設(shè)施受力變形過(guò)程，了解設(shè)施的功能、形狀，使學(xué)生從枯燥晦澀的教材中解脫出來(lái)．隨著科技的不斷進(jìn)步，手工繪圖已逐漸淡出．在課堂上，引導(dǎo)學(xué)生利用繪圖軟件(如Autocad)或?qū)I(yè)的交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)自動(dòng)化成圖軟件(如緯地軟件)進(jìn)行設(shè)計(jì)．專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)軟件具有良好的交互界面，操作簡(jiǎn)單，修改容易，能夠增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和建立學(xué)好專(zhuān)業(yè)課的信心，促進(jìn)相互交流．強(qiáng)調(diào)采用信息化教學(xué)手段，適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)需求，提高教學(xué)水平．多媒體技術(shù)已應(yīng)用廣泛，網(wǎng)絡(luò)信息更新快速，使課堂教學(xué)突破時(shí)空障礙，緊隨時(shí)代步伐，有助于學(xué)生思維縱向拓展，形成發(fā)散式思維．

2．2 注重模型推導(dǎo)

本課程部分章節(jié)含有計(jì)算模型，通過(guò)模型推導(dǎo)，挖掘深層次的本質(zhì)規(guī)律，提高學(xué)生的理解程度．對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)模型推導(dǎo)是枯燥乏味的，也是困難的．如何能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這對(duì)教學(xué)提出了較高要求．在實(shí)際講解過(guò)程中，通過(guò)多媒體還原事物的內(nèi)在變化規(guī)律，通過(guò)圖形展示物體受力、位移、速度等的內(nèi)在關(guān)系，從而建立理論模型．例如，在交通標(biāo)志進(jìn)行受力分析過(guò)程中，根據(jù)交通設(shè)施受力狀態(tài)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模求解，確定設(shè)施的幾何尺寸、標(biāo)志立柱基礎(chǔ)埋深，選取合適的標(biāo)志板材料、立柱材料．對(duì)安全護(hù)欄的受力分析中，歸納車(chē)輛與護(hù)欄的碰撞速度、碰撞角度、碰撞位置，確定護(hù)欄的有效高度和強(qiáng)度，從而選擇合適的護(hù)欄類(lèi)型，盡量將交通事故嚴(yán)重度降到最低．

2．3 優(yōu)化設(shè)計(jì)點(diǎn)評(píng)

本課程涉及大量的設(shè)施設(shè)計(jì)，要求學(xué)生有較強(qiáng)的動(dòng)手能力．在停車(chē)場(chǎng)設(shè)計(jì)和交通標(biāo)志標(biāo)線(xiàn)章節(jié)中，適當(dāng)布置課后設(shè)計(jì)作業(yè)．學(xué)生通過(guò)實(shí)地調(diào)查，根據(jù)給定的設(shè)計(jì)資料，結(jié)合相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)案例，繪制設(shè)計(jì)圖紙．在繪圖過(guò)程中，同學(xué)相互之間共同磋商，集思廣益，以小組的形式提交設(shè)計(jì)作業(yè)．課堂上，老師和同學(xué)有針對(duì)性的對(duì)提交的作業(yè)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，指出設(shè)計(jì)的可取之處和不滿(mǎn)足規(guī)范要求的地方，同時(shí)建議學(xué)生如何修改優(yōu)化設(shè)計(jì)．通過(guò)這樣的點(diǎn)評(píng)，激勵(lì)學(xué)生向更優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方向追求，達(dá)到共同提高設(shè)計(jì)水平的目的．

2．4 闡述規(guī)范含義

規(guī)范是先前成果的集成和總結(jié)，具有普遍推廣應(yīng)用的價(jià)值．在利用規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要向?qū)W生闡述規(guī)范條款的由來(lái)．如《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線(xiàn)》(GB5768-2009)、《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG81-2006)，車(chē)輛與護(hù)欄碰撞角度，規(guī)定小汽車(chē)是20°．這個(gè)具體數(shù)值，是如何得出的沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明或理論推導(dǎo)．通過(guò)闡述規(guī)范含義，使學(xué)生了解規(guī)范的作用，為設(shè)施設(shè)計(jì)提供充分依據(jù)．除了介紹國(guó)內(nèi)相關(guān)的工程規(guī)范以外，還在課堂上介紹國(guó)外工程規(guī)范，講解二者不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并深入剖析二者數(shù)據(jù)不同的緣由．如法國(guó)高速公路路側(cè)水泥混凝土護(hù)欄中鋼筋配置簡(jiǎn)單而且數(shù)量較少，而我國(guó)護(hù)欄的配筋較為復(fù)雜，分析產(chǎn)生這些差異的原因，提高學(xué)生理解規(guī)范的能力，為以后工作奠定良好的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)．

2．5 展示設(shè)計(jì)成果

在課堂授課時(shí)，經(jīng)常以道路規(guī)劃設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)圖紙為范本，講解交通工程設(shè)施的設(shè)置條件、設(shè)置依據(jù)、結(jié)構(gòu)形式、幾何尺寸等，與規(guī)范進(jìn)行對(duì)照，找出缺陷和不足，力爭(zhēng)使學(xué)生的設(shè)計(jì)與工程實(shí)際案例接近，增強(qiáng)學(xué)生的觀察能力，進(jìn)而提高他們的動(dòng)手能力．

以上5種課堂教學(xué)手段是相互交叉運(yùn)用的，一般情況下采用幾種方法聯(lián)合教學(xué)，如學(xué)生設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)院的成果進(jìn)行對(duì)比，領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)思路，找出學(xué)生的設(shè)計(jì)問(wèn)題并提出改進(jìn)措施．

3 結(jié)語(yǔ)

本文闡述了《交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)》課程的3方面特點(diǎn)，并據(jù)此對(duì)課堂教學(xué)模式進(jìn)行了充分探討，結(jié)果表明文中研究的5種課堂教學(xué)模式效果較好，有助于探索一條適合《交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)》教學(xué)的有效方法，為本課程教學(xué)提供有力的理論指引和實(shí)踐嘗試．

［1］程 琳，王 煒，過(guò)秀成．交通工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式研究［J］．高教發(fā)展與評(píng)估，2006(22):58-61．

［2］王 艷，趙貴峰．“交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)”課程教學(xué)體會(huì)與思考［J］．科技文匯，2011(7):59-60．

［3］朱海燕．《交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)》教學(xué)探討［J］．卷宗，2013(7):94．

［4］馮天軍，吳立新，梁春巖．交通工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生工程能力提升策略［J］．吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，30(2):72-74．

［5］孟祥海，李洪萍．交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)［M］．哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2012:1-3．

［6］陳隊(duì)永，溫少芳．“交通工程設(shè)施設(shè)計(jì)”課程信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化［J］．中國(guó)電力教育，2012(7):61-62．