道路勘测课程的教学设计

摘要：传统的道路勘测设计课程的教学模式有诸多不足之处，翻转课堂的教学方法提供了一种新的教学思路。本文分析了道路勘测设计课程的特点，提出了基于翻转课堂的教学模型，设计了较为系统的基于翻转课堂的课堂教学与课程设计教学实施方案，为道路勘测设计课程的教学改革提供了一种较新的探索方向。

关键词：道路勘测设计；翻转课堂；教学模型；教学效果

道路勘测设计课程的教学目的是通过该课程的学习，使学生了解道路线形组合设计与综合选线，掌握道路设计方法与计算机辅助设计技术，培养学生从事道路规划与总体设计的初步能力。由于道路勘测设计课程理论性和实践性都很强，而传统的课堂教学模式囿于主客观条件的限制，普遍采取从上而下的理论教学模式，教学手段单调、僵化、效率低下、脱离实践。虽然近些年来所倡导的课程教学改革，包括教学体系、教学方法等做了大量工作，引入了多种新的教学手段和模式，这些手段、方法的实施对课程的教学效果和质量的提高起到一定的作用，但在教和学的角色定位中，教师的“教”仍然占据主动地位、学生的“学”是被动的，两者之间相对稳定而固化的定位使教学改革难以有较大的成效。近年来兴起的翻转课堂则颠覆了传统的教学模式，在教和学的定位中，将两者的角色进行了调换，在国内外的翻转课堂的实践中取得了一定的效果，也给道路勘测设计的课堂教学提供了一种新的思路。

1翻转课堂教学理论

翻转课堂的概念最初来源于美国的两位化学老师：乔纳森·伯尔曼和亚伦·萨姆斯[1]，2007年他们为了给因故不能上学的学生补课，先使用录屏软件将授课内容录成视频发给学生自学，然后在课堂进行集中讨论和讲解、答疑，随后经过传播和改进，成为一种世界范围内的新型教学模式。

翻转课堂教学理论框架如图1所示，其中教育技术和学习活动用于构建个性化、信息化的协作学习环境，属于核心要素；教育技术依赖以软硬件条件为基础的信息技术的支持，对教学者和学习者提出较高的计算机技术应用能力的要求；同时由于学习的第一阶段属于主动学习阶段，故对学生也有一定的自主学习的能力要求[2]。

相对于传统的教学模式，翻转课堂强调以学生为中心，将教学内容的学习置于课堂讲授之前，即让学生在课前通过教师录制的视频进行自学，课堂的讲授则以小组讨论及教师答疑为主，在知识迁移过程中，学生实现了主动学习而不再仅仅是传统的课堂教育的被动接受者，教师的角色则转变为学习活动的组织者、学习材料的提供者和疑难问题的解惑者，从传统课堂教学的绝对主宰者变成了学习活动的辅助者和引导者[3]，从而完全实现了教学活动中的角色颠倒，使学生学习的积极性和主动性最大程度地被激发出来。

2课程特点分析

教学模式的选择和改革取决于教学对象、教学任务、教学课程和课程特点，对课程特点的把控是其中极为重要的环节，往往能决定课程教学模式变革的成败。道路勘测设计课程的教学具有以下特点：

（1）内容体量大，计划课时少。这门课程包括道路的平纵横设计、道路选线定线、平交立交设计，内容甚多，知识点繁杂，教学任务繁重。我校该课程开设40课时，课程设计一周。在有限的课时内，按教学大纲的要求在深度和广度上完成教学任务，这就要求一方面对教学内容有所取舍，另一方面更要有效利用课内时间，提高教学的效率。

（2）知识点间的逻辑关系复杂。道路勘测设计课程内容前后承接，各章节之间的逻辑关系衔接紧密，在讲授过程中把所学的零散知识点加以条理化、系统化，充分理解知识体系的内在联系。

（3）课程设计的教学难度较大。课程设计时间一周，要求学生完成一条道路的选线、平纵横设计。在有限的课时内，让众多学生完成课程设计并掌握道路设计的方法、取得满意的设计结果是相当困难的，特别是当前的课程设计教学模式仅依靠授课教师的短暂讲授及有限辅导，常常是部分学生没有真正掌握课程设计的内容，最终导致实践环节教学效果达不到要求。

（4）传统的教学模式呆板，教学手段落后，教学效果较差。作为一门实践性很强的专业课程，即便随着技术的进步，引入了多媒体教学的手段，加强师生间的互动，引入网络辅导平台进行课后辅导和答疑，改变了过去“黑板+粉笔”的落后模式，但教和学的顺序并无根本性的改变，仍然是教在先，学在后，教占主导地位，学处于被动和从属的地位，教学中没有考虑学生的个体差异，教学的进度很难兼顾到所有学生。这种传统教学模式让学生感到乏味、单调，学生学习的积极性和主动性差。

3基于翻转课堂的课程教学设计

3.1课程模型

一般情况下翻转课堂教学模型包括课前和课中两部分[4]，本文则认为课程的学习应当根据知识内化的规律将翻转课堂分为预习、课堂讲授、课后巩固三个阶段，将课后的辅导和知识的巩固包含到翻转课程的教学模型之内。按这种思路，本文建立了基于流程要素划分的包括课前、课中和课后三个阶段的翻转课堂教学模型（图2）：课前，学生通过教师预先在网络平台的视频进行自我学习，并完成教师布置的课程作业；课中，教师收集学生未掌握的部分内容，与学生进行讨论和互动、答疑；课后，学生对讲授的内容进行复习、巩固、自我测试，并通过与教师的互动进行进一步释疑，最终完成知识的迁移和内化。

3.2课堂讲授的教学设计

3.2.1课前准备工作

（1）微视频的录制。视频资源可以自己录制或利用别人已经录制好的资源，由于微视频的录制要综合考虑教学内容、知识点的性质、前后学习内容的连贯性、学习者的特点等要求，而这些要求具有较强的个性差异，本研究采用自录的方法，每段视频的时间一般控制在5～15分钟，因为时间较短，不能涵盖所有教学内容，内容的选择非常重要，每段录像的知识点限制在三个以内。除视频资料外，笔者建议最好还能提供相应的PPT课件、习题或电子版的其他辅导材料，以方便学生的学习。

（2）及交流平台的选择。比较专业的视频资料及答疑辅导交流平台宜采用专用的服务器搭建，但鉴于成本及技术条件限制，本文的研究采用社交软件的共享服务及文字、语音交流平台，其优点是经济、方便、无技术障碍，能做到与学生习惯用的社交平台的无缝衔接而被乐于接受。

（3）课前习题的设计。习题的内容涵盖基本的原理和概念，在视频和教材中一般都能直接找到答案，考虑到学习的深度和广度，也会提出一些附加的问题供学有余力的同学思考和进一步学习，同时要求学生在观看视频前阅读一遍这些课前习题，带着问题观看视频，可以节省时间。

3.2.2课堂教学的设计

本文采用轻量级的翻转课堂方式。由于这门课程一般都是安排两节课连上，即可将课堂教学的时间分为两部分：一节课时进行课堂知识的讲授，大部分知识采取概括性讲解方式，难点和重点则做较为详细的讲述；另一节课时用于答疑和讨论。同时为保证讨论的质量和效率，教师须先安排好相对固定的论题，在讨论过程中还要进行积极的引导，保证讨论不偏离教学的预先设计，并保持讨论的活跃度。

3.2.3教学效果的评价

为对教学的效果进行评估，了解学生对知识掌握的程度，进行了两种方式的评价方式：课堂提问和课后的卷面测试，并可与传统课堂教学方法的班级进行对照。

3.3课程设计教学设计

课程设计的教学设计相对简单，基本流程与课堂教学一致。主要不同点有：（1）教师自己制作视频比较困难，故采用第三方专业人员制作好的视频进行教学，教师自己可以制作设计过程、原理动画等加以辅助教学[5]。（2）课程设计课的课前不安排习题，只结合课程设计指导书提出设计的注意要点，特别是方案比选的关键步骤。（3）课程设计课由于人数较多，讲授分组进行，设计提问答疑环节及讨论环节。

4应用示例

本文以第二章道路平面设计中圆曲线设计为例设计2个课时的翻转课堂教学。

4.1视频制作

内容主要有三个方面：汽车在曲线上行驶时的横向稳定性；圆曲线半径及圆曲线长度；圆曲线应用。用车辆在弯道上行驶时发生倾覆的视频引出汽车在曲线上行驶时满足横向稳定性的重要性，以促进对概念的认识和具体化；绘制车辆在曲线上受力分析图，推导出车辆满足抗滑移、抗倾覆的条件；用图片展示曲线上横断面超高的设置，将抽象的概念与工程实际结合，便于认识和理解；横向力系数和超高横坡度这两个概念较为抽象，除了给出计算公式外，要强调其在车辆行驶过程中的意义；用大量图表、案例分析圆曲线半径在公路实际设计中的应用。

4.2提出问题

课前所提出的问题仅限于加深学生对基本概念的初步认识和理解，包括以下内容：车辆在弯道上行驶的受力特点，可能会发生哪些事故形态；可以采取哪些措施保证车辆在圆曲线上行驶的稳定（包括新建道路及已建道路）；直线段及立交匝道在横断面设计上有什么区别；讨论圆曲线半径大小及长度对行车的影响等。

4.3课堂讲解及讨论

首先分析车辆在曲线上受力特点，建立平衡方程式，得出半径与行车速度、横向力系数及超高值的关系，依据车辆在曲线上满足抗滑移及抗抗倾覆条件推导出车辆行驶稳定的条件；接着分析横向力系数、超高值的取值范围推导出三种最小半径，并分析其适用条件；依据驾驶员特性推导圆曲线最小长度；最后结合统计图、表分析半径大小与交通事故率的关系，通过七条已建高速公路圆曲线半径采用情况进行统计分析，了解大多数公路实际设计中圆曲线半径的取值范围及超高横坡度的设置，促进知识与工程实际的结合。

5结论和建议

（1）翻转课堂作为一种颠覆性的教学模式，在道路勘测设计课程的教学中有一定的应用价值，如果能够在实践中不断完善，这种异于传统的模式对于改善教学效果、增加学习的兴趣、促进道路勘测设计课程教改具有积极的意义。（2）翻转课堂的教学设计是整个系统的关键环节，其合理与否直接影响到教学改革的成败。由于其对教师有一定的要求，同时也会在一定程度上增加教师的工作量，同时需要对原有的软硬件配置作大幅度的调整，势必需要教学管理部门的政策、投入、意识的转换及跟进。（3）本文的研究局限于道路勘测设计课程的课堂教学及课程设计教学，对于公共课或其他专业基础课等是否可以推广应用，需要进一步研究。

参考文献：

[1]海伦·克朗普顿,朱迪思·邓克利-比恩,彭一为,等.翻转高等教育课堂:翻转课堂框架的设计研究[J].中国远程教育,2017(8):34-43.

[2]陈怡,赵呈领.基于翻转课堂模式的教学设计及应用研究[J].现代教育技术,2014,24(2):49-54.

[3]张金磊,王颖,张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志,2012,30(4):46-51.

作者:马志平 彭曙光 王芳 韦璐 陶明霞 单位：安徽建筑大学土木工程学院