基于CDIO理念的混凝土結構設計課程教學改革★

盧召紅 薛景宏

(東北石油大學土木建筑工程學院，黑龍江 大慶 163318)

混凝土結構設計是高等學校土木工程專業(yè)學生必須掌握精通的專業(yè)課，該課程對培養(yǎng)學生的混凝土結構工程概念、設計方法、工程意識、解決實際工程問題的能力和創(chuàng)新能力等方面具有重要意義，在土木工程專業(yè)系列課程中占有十分重要的地位。該課程是理論密切聯(lián)系實踐的工程類課程，所學內(nèi)容與其他各門結構課程的學習緊密聯(lián)系，也是工作中應用最多、最廣的專業(yè)知識，并對學生在專業(yè)方向的進一步學習和發(fā)展起到至關重要的決定性作用。而在課程的教學過程中，傳統(tǒng)的教學方法是以課堂教師講授為主，以課程設計、畢業(yè)生設計和生產(chǎn)實際等實踐教學為輔助的教學模式已顯露出諸多的弊端。學生在學習過程中只注重課程理論學習而疏忽了實際操作和創(chuàng)新能力。隨著我國確定“到2020年進入創(chuàng)新型國家行列”的科技發(fā)展總目標，我國教育改革的重點將轉向探索如何培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。基于此，現(xiàn)行的混凝土結構設計課程的教學模式已不適應新型人才的培養(yǎng)，尋求新的教學方法已勢在必行。當前，“CDIO”教育模式是國際工程教育與人才培養(yǎng)的最新創(chuàng)新模式教育之一，該教育模式自提出至今逐漸受到了國內(nèi)外工科教育界的普遍認可和積極響應。實施探究式學習、參與學習和主動實踐學習是該教育模式的特點，幫助學生明確所學內(nèi)容在學科知識體系中的位置，找到建立和優(yōu)化自身知識系統(tǒng)的方向和學習方法，確定學習的方向性和主動性，提高輕松活躍的課堂氛圍。

1 CDIO工程教育理念

CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)，即“構想—設計—實施—操作”四個過程，涵蓋了絕大多數(shù)工程師的專業(yè)實踐過程。該教育模式包括個人的學術知識水平，學習者終生學習能力、團隊交流能力、項目整體掌控和駕馭能力，該教育模式的前景是培養(yǎng)有專業(yè)技能、有社會意識和有企業(yè)家素質的高級工程師。CDIO工程教育大綱包含復雜的工程系統(tǒng)、成熟思維的個體、基于工程環(huán)境的現(xiàn)代團隊、構思—設計—實現(xiàn)—運作4個層面。在該大綱指導下，培養(yǎng)出來的工程人才能夠具備:專業(yè)技術知識、個人專業(yè)技能水平和職業(yè)道德標準、團隊協(xié)作能力和項目運作能力。該模式下的課程體系主要表現(xiàn)為:1)能夠激發(fā)學生的學習興趣;2)能夠明確學習方向并轉變學習態(tài)度;3)能夠提高專業(yè)基礎水平;4)能夠提高團隊合作意識;5)能夠提高教師的任教水平和專業(yè)能力;6)能夠提供更多更好的課程評價方法和教學效果驗證標準。

2 基于CDIO理念的混凝土結構設計課程改革實踐

教學方法上實施探究式學習、參與學習和主動實踐學習，該方法主要體現(xiàn)對“構思”環(huán)節(jié)的需求分析，幫助學生找準所學課程內(nèi)容在該學科體系中的位置，明確學習的目的和方法，提高學習的主動性和學習的興趣。并使學生能夠將所學的知識迅速應用到實際的工程中。將理論知識和實際工程設計聯(lián)系起來調(diào)動學生的學習積極性，活躍課堂氣氛并讓學生感覺學有所長，學有所用。

2.1 建立CDIO模式下新型課堂授課體制

課堂上，教師應緊密結合專業(yè)特點，知識面廣但又重點突出，結合工程實際以及國內(nèi)外前沿的知識，開闊學生的視野，調(diào)動學生的求知欲望，賦予課堂時代氣息?；A知識講解過程中，必須嚴格要求學生知識點的掌握程度，要博學多問，重點突出。對重點、難點和關鍵點要著重講解并要求學生理解透徹，記得清晰。以專業(yè)知識為載體培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。對于混凝土結構設計原理的具體分析過程、分析方法、重點和難點的講解，用傳統(tǒng)的教學手段，以便學生能夠跟著教師的思路逐步領會;同時注重多媒體輔助教學的配合運用，使課堂教學能更生動、更形象的進行講解，提高授課效率和教學效果，發(fā)揮教師的主導作用，與學生進行雙向交流，充分調(diào)動學生學習的積極性和主動性。教學過程中，可以通過不同的教學形式或手段對不同的教學內(nèi)容進行講解。為激發(fā)學生的學習興趣，調(diào)動學生的學習主動性可組織學生分組討論、各抒己見，然后派代表發(fā)言或以辯論的形式對復雜和爭議的問題進行討論，相對于傳統(tǒng)單獨提問的形式，這樣效果要好得多。同時，還要注重培養(yǎng)學生獨立思考和解決問題的能力，讓學生變被動為主動，充分發(fā)揮每個學生的主觀能動性。

2.2 加強實踐教學環(huán)節(jié)，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識

混凝土結構設計是實踐性非常強的課程，要求學生實際操作或模擬實際操作設計的能力很高，因此實踐教學同樣是本課程教學環(huán)節(jié)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)對于學生培養(yǎng)學有所長學有所用的能力和未來的從業(yè)方向起到了至關重要的作用，甚至關系到整個課程的教學。為此，按照圍繞該課程的教學目標設計課程設計、建立實習基地、畢業(yè)實習及社會調(diào)查等實踐教學。

課程設計是鞏固加深理論知識和綜合使用技能的重要環(huán)節(jié)。通過一個具體的結構單元或體系，如鋼筋混凝土樓蓋設計、多層框架結構設計等，讓學生將理論知識運用到設計中，并采用計算機軟件進行輔助設計，對兩種設計結果進行比對分析，促進學生設計操作能力和綜合分析能力的培養(yǎng)。理論課程完成后，讓學生進入設計基地，進入一個工作團隊，通過一個具體實際建筑的設計過程，讓學生來驗證“設計—實現(xiàn)”的環(huán)節(jié)，掌握混凝土結構設計的方法和設計流程，培養(yǎng)學生團隊協(xié)作的能力;在遇到問題時，通過教師或工程師的開導啟發(fā)，讓學生自己分析失敗原因，幫助學生對相關知識的理解，起到活學活用的作用。在設計總結提交設計成果時，注重設計計算書和設計圖紙的規(guī)范性，嚴格按照正規(guī)設計圖紙和計算書的標準驗收學生的設計成果。根據(jù)CDIO理念，改革現(xiàn)有實踐教學模式，調(diào)整實踐教學內(nèi)容，開放實驗室和實習基地，充分利用教學資源，做好每次實驗和操作訓練，給每位學生充足的操作、思考和理解時間，成績考核遍布整個教學過程的始終，促使學生重視每一個教學環(huán)節(jié)，激勵學生的學習自覺性和主動性，避免學生突擊應付考試，顯著增強課程的教學效果。

2.3 基于工程項目學習教學方法

教學過程中以實際工程項目為載體，結合結構工程學科知識，從實際設計項目中引出工程實際問題，通過實際的問題讓學生在解決和學習的過程中掌握學科知識、鍛煉工程設計能力。在解決實際工程問題過程中，應用課程教學為學生提供牢靠的專業(yè)基礎知識，進一步解決學生學習本課程的目的和怎樣應用等一系列問題。通過混凝土結構的計算與施工圖繪制的工程設計實例，分析設計方法和設計過程，使學生了解本課程主要知識點與混凝土結構施工圖的關系，從一個工程師應具有的專業(yè)素質和靈敏度去面對課程學習，提高學習興趣。通過混凝土結構概念設計，結構內(nèi)力計算，結構構件設計計算和結構施工圖的繪制直至施工圖交底，工程竣工驗收的全過程，完整地展開“構思—設計—實現(xiàn)—運用”四大環(huán)節(jié)于一個完整的項目，完成一個混凝土結構設計的全過程。培養(yǎng)學生在掌握理論知識的基礎上，通過知識的不斷運用和再學習的過程，讓學生不斷的提高對知識的綜合應用能力，擴大學生專業(yè)視野，增強學生社交和專業(yè)實踐能力，提高專業(yè)知名度，檢驗專業(yè)辦學質量和辦學方向。

2.4 考核模式的改革

學生成績的計算由期末考試成績、平時成績、實驗成績和課程設計成績四個部分組成。期末考試方式采用開卷和閉卷雙重模式，即考試分兩部分進行，前段基礎理論和概念題目采用閉卷方式，后段采用開卷考試，主要考察設計計算型題目，可借鑒結構工程師專業(yè)課考試的題型和方式。課程設計成績根據(jù)平時成績(30%)，設計成績(50%)，答辯成績(20%)三部分構成。期末考試成績按照評分標準嚴格評定，評定結果應該是透明化即讓學生對評分標準和自己的卷面有清晰的了解，知道失分點和失分原因。平時成績包括課堂表現(xiàn)力和平時出勤率等，以保證學生的學習時間和學習態(tài)度，并加強平時作業(yè)和平時測試的力度，讓學生注重平時的學習過程和學習效果。實踐環(huán)節(jié)可分組進行評定，不同的設計小組由于設計的具體內(nèi)容不同，為了讓每位學生都涉及到不同知識點，避免學習中出現(xiàn)片面和死角。設計完成后，由負責老師組織學生答辯，每組隨機抽取一個學生進行答辯，答辯成績作為該小組每位成員的基礎分數(shù)，該工程是將整個設計小組模擬成一個設計團隊，每位隊員都必須均衡學習，每個人努力的結果是大家獲得好成績的前提，以培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作和互助互學的意識。上述考查評價方式有利于提高學生學習的自覺性和主動性，避免學生突擊應付考試，從而顯著增強教學效果。

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