基于CDIO理念的特種結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

陸金鈺等

摘要：CDIO是當(dāng)前高等教育較為先進(jìn)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)理念?；贑DIO理念，文章以東南大學(xué)土木工程專業(yè)卓越工程師的培養(yǎng)為目標(biāo)，系統(tǒng)介紹了特種結(jié)構(gòu)課程的改革措施，即課程的教與學(xué)以項(xiàng)目的形式開展，從教案、授課、研討、考核等幾個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施系列改革。教學(xué)實(shí)踐表明，該模式有助于提高大學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)造能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，也能為其后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)與工作奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：特種結(jié)構(gòu)；CDIO理念；研究性學(xué)習(xí)；課程改革

中圖分類號(hào)：G423.07；U 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2014）04-0096-04

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（ 2010—2020年）》明確指出： 將“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”列為未來(lái) 10 年內(nèi)中國(guó)全日制工科高等教育的重大改革項(xiàng)目[1]。土木工程專業(yè)是工科中的傳統(tǒng)專業(yè)與基礎(chǔ)專業(yè)。和大部分工科專業(yè)一樣，其具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，與人類的生產(chǎn)、生活及社會(huì)發(fā)展關(guān)系密切。專業(yè)內(nèi)容涵蓋建筑、橋梁、地下空間等方向，構(gòu)成基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)最重要的行業(yè)。建筑結(jié)構(gòu)建造技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了社會(huì)和科技的進(jìn)步，新型的建筑結(jié)構(gòu)往往成為一個(gè)城市乃至一個(gè)國(guó)家的標(biāo)志。如何順應(yīng)國(guó)際高等教育的發(fā)展趨勢(shì)與工科高等教育的發(fā)展需求，落實(shí)土木工程行業(yè)的“卓越工程師”計(jì)劃，培養(yǎng)大批高質(zhì)量的土木工程技術(shù)人才，已成為目前土木工程教育亟待解決的問(wèn)題。

2000年以來(lái)，麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)組成的跨國(guó)研究機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)4年的探索研究創(chuàng)立了CDIO工程教育理念。CDIO分別代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程知識(shí)[2]。這種教學(xué)模式通過(guò)將理論與實(shí)踐結(jié)合的方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。教學(xué)中把學(xué)生作為課堂的中心，用項(xiàng)目取代傳統(tǒng)的課本，而教師則以豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)學(xué)生。CDIO作為近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果在工程教學(xué)中具有一定的推廣價(jià)值[3-5]。

一、特種結(jié)構(gòu)課程傳統(tǒng)教學(xué)存在的問(wèn)題

特種結(jié)構(gòu)課程是東南大學(xué)土木工程專業(yè)方向的一門選修課，課程主要涉及煙囪、筒（貯）倉(cāng)、輸電塔、廣告牌結(jié)構(gòu)等。課程教學(xué)的主要目的是通過(guò)特種結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解工程結(jié)構(gòu)中特種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式、受力特點(diǎn)、分析方法、截面設(shè)計(jì)和施工技術(shù)及構(gòu)造要求，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)特種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)計(jì)算，以及利用工具書解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生具有更為全面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，為今后從事同類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該課程是在結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、土木工程施工等前期課程基礎(chǔ)上開設(shè)的。

多數(shù)學(xué)生認(rèn)為該課程內(nèi)容多、專業(yè)性強(qiáng)，并且比較抽象。同時(shí)，由于授課內(nèi)容繁雜，學(xué)時(shí)有限，因而教師在教學(xué)內(nèi)容的取舍上也較難把握[6]。以教師為中心的傳統(tǒng)課堂教學(xué)較為枯燥，課堂上更多的是教師機(jī)械地講授理論知識(shí)，導(dǎo)致學(xué)生在接受知識(shí)時(shí)較為被動(dòng)，缺乏學(xué)生參與的課堂教學(xué)不利于學(xué)生的思考，也限制了學(xué)生的思維。

傳統(tǒng)的考核模式也比較單一，教師以考試或?qū)W生提交的課程論文作為最終的評(píng)判依據(jù)，并不能真正檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，大多數(shù)學(xué)生只是應(yīng)付了事，甚至相互抄襲或從網(wǎng)上抄襲。而且，單一的考查方式無(wú)法根據(jù)課程特點(diǎn)、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)難度靈活地考查學(xué)生的解題思路和分析問(wèn)題的方式和方法，無(wú)法科學(xué)地評(píng)價(jià)學(xué)生掌握知識(shí)的程度，更重要的是無(wú)法科學(xué)地評(píng)價(jià)學(xué)生所具備的知識(shí)、能力、素質(zhì)的綜合情況。自主式學(xué)習(xí)[7]是最基本、最有效的學(xué)習(xí)形式，無(wú)論合作式、參與式、互動(dòng)式，其學(xué)習(xí)過(guò)程均以自主式學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，因此，提高學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的自主性尤為重要。

二、基于CDIO教育理念的特種結(jié)構(gòu)課程改革

為適應(yīng)教學(xué)改革的需要，依據(jù)CDIO教育理論的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作四部分內(nèi)容，探索新的教學(xué)手段和模式。在教學(xué)新模式下，課程教學(xué)以項(xiàng)目的形式開展，教案、授課、研討、考核等教學(xué)環(huán)節(jié)均隨之有所改變，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，只有主動(dòng)學(xué)習(xí)才能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鼓勵(lì)學(xué)生參與學(xué)術(shù)交流和學(xué)術(shù)研討等活動(dòng)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情[3]。

在構(gòu)思與設(shè)計(jì)階段，鼓勵(lì)學(xué)生自由組隊(duì)，結(jié)合特種結(jié)構(gòu)課程要求及自身興趣，搜集文獻(xiàn)資料，把握特種結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)的重點(diǎn)難點(diǎn)，對(duì)構(gòu)思難度適中且適合大學(xué)生開展的課題，以項(xiàng)目的形式進(jìn)行實(shí)施，特別是要與大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（RP）以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽相結(jié)合，以最大程度地發(fā)揮學(xué)生的聰明才智。

RP項(xiàng)目研究作為培養(yǎng)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力和探索精神、提高學(xué)生整體素質(zhì)的一項(xiàng)重要舉措，是一種新型實(shí)踐教學(xué)形式[8]。在實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作階段，學(xué)生可以憑借課程考核成果進(jìn)一步參與到RP項(xiàng)目中，利用所學(xué)知識(shí)以項(xiàng)目的形式進(jìn)行拓展性研究。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的立項(xiàng)評(píng)審、中期檢查及結(jié)題答辯等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，學(xué)生綜合能力得到較大提升，對(duì)課程知識(shí)的掌握也更加牢固。教師則以控制項(xiàng)目研究方向和項(xiàng)目研究進(jìn)度的把關(guān)人角色參與其中，為學(xué)生答疑解惑。實(shí)施過(guò)程中以大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐基地和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)，為實(shí)踐活動(dòng)提供有利條件。如提供項(xiàng)目實(shí)施所必需的加載測(cè)試設(shè)備及裝置（振動(dòng)臺(tái)、切割機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、多向靜力加載裝置、激光位移計(jì)、加速度計(jì)等）、模型制作所需要的竹材、木材、膠水等材料以及活動(dòng)場(chǎng)所。另外，課外研學(xué)指導(dǎo)小組及大學(xué)生科技協(xié)會(huì)的全程參與也為過(guò)程管理提供了強(qiáng)有力的保障。

該課程考核也改變以往單一的論文形式，以論文答辯、創(chuàng)新模型展示、模型加載三種方式進(jìn)行，由學(xué)生自由組隊(duì)選擇。論文答辯需選擇一種或一類特種結(jié)構(gòu)形式，撰寫課程論文，并制作PP進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)答辯（圖1）；創(chuàng)新模型展示需制作長(zhǎng)寬高均小于400 mm的一種特種結(jié)構(gòu)模型，制作材料不限，還需提交展板，闡明功能用途、設(shè)計(jì)理念及創(chuàng)新點(diǎn)等，并在現(xiàn)場(chǎng)作介紹（圖2、圖3）；模型加載需按照題意要求采用指定材料及尺寸制作結(jié)構(gòu)模型，現(xiàn)場(chǎng)加載計(jì)分，并提交計(jì)算書（圖4）。

在模型加載環(huán)節(jié)，要求設(shè)計(jì)兩類典型的特種結(jié)構(gòu)形式，包括自立式輸電塔和大型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌模型靜動(dòng)力加載，以綜合考察學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、計(jì)算表達(dá)能力、動(dòng)手制作能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。自立式輸電塔是一種支持高壓或超高壓架空送電線路的導(dǎo)線和避雷線的構(gòu)筑物，模型加載分為靜加載和動(dòng)加載兩部分。靜荷載包括豎向和側(cè)向加載，以模型的荷重比來(lái)體現(xiàn)模型結(jié)構(gòu)的合理性和材料利用效率。動(dòng)加載為瞬間卸去一側(cè)的側(cè)向重物，以模擬導(dǎo)線斷線荷載，模型將受到一定的水平?jīng)_擊荷載，結(jié)構(gòu)同受彎扭作用，加載示意如圖5。大型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌為高聳結(jié)構(gòu)，主要承受風(fēng)荷載、恒荷載、安裝或檢修等荷載，在滿足廣告效果的前提下，其結(jié)構(gòu)的安全性尤為重要。模型加載為動(dòng)加載，由鼓風(fēng)機(jī)分別施加三級(jí)風(fēng)荷載如圖6，模型加載現(xiàn)場(chǎng)如圖7。

三、基于CDIO教育理念的教學(xué)改革成效

特種結(jié)構(gòu)課程改革方式新穎，得到很多學(xué)生的認(rèn)可。這種以項(xiàng)目為依托的課程教學(xué)，以及多樣化的考核方式，增大了學(xué)生學(xué)習(xí)上的自由選擇和發(fā)揮的空間，使學(xué)生體會(huì)到了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)和制作，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)特種結(jié)構(gòu)課程中關(guān)于實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析的理解和認(rèn)識(shí)，其結(jié)構(gòu)知識(shí)的運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也得到提高。

（1）激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。相比傳統(tǒng)的論文撰寫，模型制作與加載的考核方式對(duì)學(xué)生更有吸引力，學(xué)生在動(dòng)手制作的過(guò)程中參與熱情高。

（2）提高了學(xué)生的實(shí)踐技能以及分析和解決問(wèn)題的工程能力。在對(duì)模型結(jié)構(gòu)的自主構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與運(yùn)作過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)小組討論自行解決工程問(wèn)題，實(shí)踐創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題的能力得到較大提高。

（3）增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和科技創(chuàng)新的自信心。特種結(jié)構(gòu)課程考核方式與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)競(jìng)賽加載形式相似，通過(guò)這樣的考核方式增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和自信心，對(duì)學(xué)生參與科研項(xiàng)目的研究或參加競(jìng)賽都有積極的引導(dǎo)作用。

特種結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的相關(guān)優(yōu)秀成果在東南大學(xué)第八屆創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果展示會(huì)上取得了優(yōu)異的成績(jī)，一批RP項(xiàng)目獲批立項(xiàng)，如國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目“桁架門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)分析軟件的開發(fā)”、“新型庫(kù)架合一結(jié)構(gòu)栓插混合節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究”；江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目“現(xiàn)代消防云梯多角度優(yōu)化研究”；東南大學(xué)校級(jí)RP項(xiàng)目“自立式輸電塔結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析及模型試驗(yàn)研究”、“雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)性狀分析及工程應(yīng)用”等。

近年來(lái)，東南大學(xué)土木工程學(xué)院相關(guān)課程的改革激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，尤其對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)成效突出，以開展RP項(xiàng)目、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新競(jìng)賽、課外研學(xué)講座等為主要形式的訓(xùn)練形式，為學(xué)生創(chuàng)新能力的提高提供了全方位的制度保障與技術(shù)支持，參與學(xué)校結(jié)構(gòu)競(jìng)賽的人數(shù)逐年增加，至2013年已達(dá)到1 800人。學(xué)生自主參與的各級(jí)RP項(xiàng)目立項(xiàng)也逐年增加，呈現(xiàn)出學(xué)生積極性高、參與面廣、人數(shù)多、受益大的特點(diǎn)。這種將課程—項(xiàng)目—競(jìng)賽緊密結(jié)合的方式，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)課堂的研討交流以及實(shí)踐項(xiàng)目的系統(tǒng)研究，將創(chuàng)新成果在各類競(jìng)賽中展示出來(lái)，真正實(shí)現(xiàn)了教、學(xué)、研、用的一體化。

四、結(jié)語(yǔ)

本文將CDIO教育理念引入特種結(jié)構(gòu)課程改革，提出了在課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及考核方式等方面的多項(xiàng)改革措施，形成理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、科學(xué)研究三元一體的教學(xué)模式。在此基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步搞好大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)，嘗試將以課外研學(xué)活動(dòng)為主要內(nèi)容的創(chuàng)新教育納入常規(guī)的特種結(jié)構(gòu)課程教學(xué)體系，為學(xué)生提供全方位的培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的氛圍、環(huán)境與機(jī)會(huì)。同時(shí)，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)、基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，其綜合能力也得到了全面的鍛煉和提高。實(shí)踐證明，基于CDIO理念的教學(xué)改革在工程教學(xué)實(shí)踐中成效顯著，值得進(jìn)一步推廣和研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]林健. 高?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計(jì)劃” 實(shí)施進(jìn)展評(píng)析（2010-2012）（上）[J]. 高等工程教育研究， 2013（4）：1-11.

[2]高雪梅， 孫子文， 紀(jì)志武. CDIO方法與我國(guó)高等工程教育改革[J]. 江蘇高教， 2008（5）：70.

[3]李蕊， 王巖韜， 賀毅. CDIO人才培養(yǎng)模式下金工實(shí)習(xí)課程改革探索[J]. 中國(guó)民航大學(xué)報(bào)， 2012， 30（5）：41-42.

[4]曹海平， 管圖華. 基于CDIO理念的電工電子實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索， 2013， 32（1）：141.

[5]陳會(huì)凡，李廣慧. CDIO工程教育模式在土木工程材料中的應(yīng)用研究[J]. 高等建筑教育， 2011， 20（4）：40-41.

[6]陳文海. 特種結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的探討與實(shí)踐. 徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版， 2011， 26（6）： 90-92.

[7]林健. 面向卓越工程師培養(yǎng)的研究性學(xué)習(xí)[J]. 高等工程教育研究， 2011（6）：8-10.

[8]葉民， 魏志淵， 樓程富， 毛一平. RP：浙江大學(xué)本科教學(xué)改革的成果探索[J]. 高等工程教育研究， 2005（4）：56.

（編輯 王 宣）

在模型加載環(huán)節(jié)，要求設(shè)計(jì)兩類典型的特種結(jié)構(gòu)形式，包括自立式輸電塔和大型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌模型靜動(dòng)力加載，以綜合考察學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、計(jì)算表達(dá)能力、動(dòng)手制作能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。自立式輸電塔是一種支持高壓或超高壓架空送電線路的導(dǎo)線和避雷線的構(gòu)筑物，模型加載分為靜加載和動(dòng)加載兩部分。靜荷載包括豎向和側(cè)向加載，以模型的荷重比來(lái)體現(xiàn)模型結(jié)構(gòu)的合理性和材料利用效率。動(dòng)加載為瞬間卸去一側(cè)的側(cè)向重物，以模擬導(dǎo)線斷線荷載，模型將受到一定的水平?jīng)_擊荷載，結(jié)構(gòu)同受彎扭作用，加載示意如圖5。大型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌為高聳結(jié)構(gòu)，主要承受風(fēng)荷載、恒荷載、安裝或檢修等荷載，在滿足廣告效果的前提下，其結(jié)構(gòu)的安全性尤為重要。模型加載為動(dòng)加載，由鼓風(fēng)機(jī)分別施加三級(jí)風(fēng)荷載如圖6，模型加載現(xiàn)場(chǎng)如圖7。

三、基于CDIO教育理念的教學(xué)改革成效

特種結(jié)構(gòu)課程改革方式新穎，得到很多學(xué)生的認(rèn)可。這種以項(xiàng)目為依托的課程教學(xué)，以及多樣化的考核方式，增大了學(xué)生學(xué)習(xí)上的自由選擇和發(fā)揮的空間，使學(xué)生體會(huì)到了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)和制作，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)特種結(jié)構(gòu)課程中關(guān)于實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析的理解和認(rèn)識(shí)，其結(jié)構(gòu)知識(shí)的運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也得到提高。

（1）激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。相比傳統(tǒng)的論文撰寫，模型制作與加載的考核方式對(duì)學(xué)生更有吸引力，學(xué)生在動(dòng)手制作的過(guò)程中參與熱情高。

（2）提高了學(xué)生的實(shí)踐技能以及分析和解決問(wèn)題的工程能力。在對(duì)模型結(jié)構(gòu)的自主構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與運(yùn)作過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)小組討論自行解決工程問(wèn)題，實(shí)踐創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題的能力得到較大提高。

（3）增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和科技創(chuàng)新的自信心。特種結(jié)構(gòu)課程考核方式與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)競(jìng)賽加載形式相似，通過(guò)這樣的考核方式增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和自信心，對(duì)學(xué)生參與科研項(xiàng)目的研究或參加競(jìng)賽都有積極的引導(dǎo)作用。

特種結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的相關(guān)優(yōu)秀成果在東南大學(xué)第八屆創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果展示會(huì)上取得了優(yōu)異的成績(jī)，一批RP項(xiàng)目獲批立項(xiàng)，如國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目“桁架門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)分析軟件的開發(fā)”、“新型庫(kù)架合一結(jié)構(gòu)栓插混合節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究”；江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目“現(xiàn)代消防云梯多角度優(yōu)化研究”；東南大學(xué)校級(jí)RP項(xiàng)目“自立式輸電塔結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析及模型試驗(yàn)研究”、“雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)性狀分析及工程應(yīng)用”等。

近年來(lái)，東南大學(xué)土木工程學(xué)院相關(guān)課程的改革激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，尤其對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)成效突出，以開展RP項(xiàng)目、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新競(jìng)賽、課外研學(xué)講座等為主要形式的訓(xùn)練形式，為學(xué)生創(chuàng)新能力的提高提供了全方位的制度保障與技術(shù)支持，參與學(xué)校結(jié)構(gòu)競(jìng)賽的人數(shù)逐年增加，至2013年已達(dá)到1 800人。學(xué)生自主參與的各級(jí)RP項(xiàng)目立項(xiàng)也逐年增加，呈現(xiàn)出學(xué)生積極性高、參與面廣、人數(shù)多、受益大的特點(diǎn)。這種將課程—項(xiàng)目—競(jìng)賽緊密結(jié)合的方式，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)課堂的研討交流以及實(shí)踐項(xiàng)目的系統(tǒng)研究，將創(chuàng)新成果在各類競(jìng)賽中展示出來(lái)，真正實(shí)現(xiàn)了教、學(xué)、研、用的一體化。

四、結(jié)語(yǔ)

本文將CDIO教育理念引入特種結(jié)構(gòu)課程改革，提出了在課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及考核方式等方面的多項(xiàng)改革措施，形成理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、科學(xué)研究三元一體的教學(xué)模式。在此基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步搞好大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)，嘗試將以課外研學(xué)活動(dòng)為主要內(nèi)容的創(chuàng)新教育納入常規(guī)的特種結(jié)構(gòu)課程教學(xué)體系，為學(xué)生提供全方位的培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的氛圍、環(huán)境與機(jī)會(huì)。同時(shí)，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)、基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，其綜合能力也得到了全面的鍛煉和提高。實(shí)踐證明，基于CDIO理念的教學(xué)改革在工程教學(xué)實(shí)踐中成效顯著，值得進(jìn)一步推廣和研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]林健. 高?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計(jì)劃” 實(shí)施進(jìn)展評(píng)析（2010-2012）（上）[J]. 高等工程教育研究， 2013（4）：1-11.

[2]高雪梅， 孫子文， 紀(jì)志武. CDIO方法與我國(guó)高等工程教育改革[J]. 江蘇高教， 2008（5）：70.

[3]李蕊， 王巖韜， 賀毅. CDIO人才培養(yǎng)模式下金工實(shí)習(xí)課程改革探索[J]. 中國(guó)民航大學(xué)報(bào)， 2012， 30（5）：41-42.

[4]曹海平， 管圖華. 基于CDIO理念的電工電子實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索， 2013， 32（1）：141.

[5]陳會(huì)凡，李廣慧. CDIO工程教育模式在土木工程材料中的應(yīng)用研究[J]. 高等建筑教育， 2011， 20（4）：40-41.

[6]陳文海. 特種結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的探討與實(shí)踐. 徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版， 2011， 26（6）： 90-92.

[7]林健. 面向卓越工程師培養(yǎng)的研究性學(xué)習(xí)[J]. 高等工程教育研究， 2011（6）：8-10.

[8]葉民， 魏志淵， 樓程富， 毛一平. RP：浙江大學(xué)本科教學(xué)改革的成果探索[J]. 高等工程教育研究， 2005（4）：56.

（編輯 王 宣）

在模型加載環(huán)節(jié)，要求設(shè)計(jì)兩類典型的特種結(jié)構(gòu)形式，包括自立式輸電塔和大型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌模型靜動(dòng)力加載，以綜合考察學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、計(jì)算表達(dá)能力、動(dòng)手制作能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。自立式輸電塔是一種支持高壓或超高壓架空送電線路的導(dǎo)線和避雷線的構(gòu)筑物，模型加載分為靜加載和動(dòng)加載兩部分。靜荷載包括豎向和側(cè)向加載，以模型的荷重比來(lái)體現(xiàn)模型結(jié)構(gòu)的合理性和材料利用效率。動(dòng)加載為瞬間卸去一側(cè)的側(cè)向重物，以模擬導(dǎo)線斷線荷載，模型將受到一定的水平?jīng)_擊荷載，結(jié)構(gòu)同受彎扭作用，加載示意如圖5。大型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌為高聳結(jié)構(gòu)，主要承受風(fēng)荷載、恒荷載、安裝或檢修等荷載，在滿足廣告效果的前提下，其結(jié)構(gòu)的安全性尤為重要。模型加載為動(dòng)加載，由鼓風(fēng)機(jī)分別施加三級(jí)風(fēng)荷載如圖6，模型加載現(xiàn)場(chǎng)如圖7。

三、基于CDIO教育理念的教學(xué)改革成效

特種結(jié)構(gòu)課程改革方式新穎，得到很多學(xué)生的認(rèn)可。這種以項(xiàng)目為依托的課程教學(xué)，以及多樣化的考核方式，增大了學(xué)生學(xué)習(xí)上的自由選擇和發(fā)揮的空間，使學(xué)生體會(huì)到了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)和制作，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)特種結(jié)構(gòu)課程中關(guān)于實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析的理解和認(rèn)識(shí)，其結(jié)構(gòu)知識(shí)的運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也得到提高。

（1）激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。相比傳統(tǒng)的論文撰寫，模型制作與加載的考核方式對(duì)學(xué)生更有吸引力，學(xué)生在動(dòng)手制作的過(guò)程中參與熱情高。

（2）提高了學(xué)生的實(shí)踐技能以及分析和解決問(wèn)題的工程能力。在對(duì)模型結(jié)構(gòu)的自主構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與運(yùn)作過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)小組討論自行解決工程問(wèn)題，實(shí)踐創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題的能力得到較大提高。

（3）增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和科技創(chuàng)新的自信心。特種結(jié)構(gòu)課程考核方式與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)競(jìng)賽加載形式相似，通過(guò)這樣的考核方式增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和自信心，對(duì)學(xué)生參與科研項(xiàng)目的研究或參加競(jìng)賽都有積極的引導(dǎo)作用。

特種結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的相關(guān)優(yōu)秀成果在東南大學(xué)第八屆創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果展示會(huì)上取得了優(yōu)異的成績(jī)，一批RP項(xiàng)目獲批立項(xiàng)，如國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目“桁架門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)分析軟件的開發(fā)”、“新型庫(kù)架合一結(jié)構(gòu)栓插混合節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究”；江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目“現(xiàn)代消防云梯多角度優(yōu)化研究”；東南大學(xué)校級(jí)RP項(xiàng)目“自立式輸電塔結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析及模型試驗(yàn)研究”、“雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)性狀分析及工程應(yīng)用”等。

近年來(lái)，東南大學(xué)土木工程學(xué)院相關(guān)課程的改革激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，尤其對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)成效突出，以開展RP項(xiàng)目、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新競(jìng)賽、課外研學(xué)講座等為主要形式的訓(xùn)練形式，為學(xué)生創(chuàng)新能力的提高提供了全方位的制度保障與技術(shù)支持，參與學(xué)校結(jié)構(gòu)競(jìng)賽的人數(shù)逐年增加，至2013年已達(dá)到1 800人。學(xué)生自主參與的各級(jí)RP項(xiàng)目立項(xiàng)也逐年增加，呈現(xiàn)出學(xué)生積極性高、參與面廣、人數(shù)多、受益大的特點(diǎn)。這種將課程—項(xiàng)目—競(jìng)賽緊密結(jié)合的方式，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)課堂的研討交流以及實(shí)踐項(xiàng)目的系統(tǒng)研究，將創(chuàng)新成果在各類競(jìng)賽中展示出來(lái)，真正實(shí)現(xiàn)了教、學(xué)、研、用的一體化。

四、結(jié)語(yǔ)

本文將CDIO教育理念引入特種結(jié)構(gòu)課程改革，提出了在課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及考核方式等方面的多項(xiàng)改革措施，形成理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、科學(xué)研究三元一體的教學(xué)模式。在此基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步搞好大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)，嘗試將以課外研學(xué)活動(dòng)為主要內(nèi)容的創(chuàng)新教育納入常規(guī)的特種結(jié)構(gòu)課程教學(xué)體系，為學(xué)生提供全方位的培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的氛圍、環(huán)境與機(jī)會(huì)。同時(shí)，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)、基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，其綜合能力也得到了全面的鍛煉和提高。實(shí)踐證明，基于CDIO理念的教學(xué)改革在工程教學(xué)實(shí)踐中成效顯著，值得進(jìn)一步推廣和研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]林健. 高?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計(jì)劃” 實(shí)施進(jìn)展評(píng)析（2010-2012）（上）[J]. 高等工程教育研究， 2013（4）：1-11.

[2]高雪梅， 孫子文， 紀(jì)志武. CDIO方法與我國(guó)高等工程教育改革[J]. 江蘇高教， 2008（5）：70.

[3]李蕊， 王巖韜， 賀毅. CDIO人才培養(yǎng)模式下金工實(shí)習(xí)課程改革探索[J]. 中國(guó)民航大學(xué)報(bào)， 2012， 30（5）：41-42.

[4]曹海平， 管圖華. 基于CDIO理念的電工電子實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索， 2013， 32（1）：141.

[5]陳會(huì)凡，李廣慧. CDIO工程教育模式在土木工程材料中的應(yīng)用研究[J]. 高等建筑教育， 2011， 20（4）：40-41.

[6]陳文海. 特種結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的探討與實(shí)踐. 徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版， 2011， 26（6）： 90-92.

[7]林健. 面向卓越工程師培養(yǎng)的研究性學(xué)習(xí)[J]. 高等工程教育研究， 2011（6）：8-10.

[8]葉民， 魏志淵， 樓程富， 毛一平. RP：浙江大學(xué)本科教學(xué)改革的成果探索[J]. 高等工程教育研究， 2005（4）：56.

（編輯 王 宣）