基于CDIO理念的土木工程專業(yè)工民建課程體系教改思考

呂洪淼

（遼東學院城市建設(shè)學院土木工程系 遼寧·丹東 118000）

土木工程專業(yè)是理論知識與工程實操關(guān)聯(lián)極為密切的專業(yè)，實操性強是土木工程科目的顯著特色。實踐性教學版塊在其所有專業(yè)教程系統(tǒng)中有著不可或缺的功能，是提高學生動手技能、創(chuàng)新技能與專業(yè)素質(zhì)的重要渠道與關(guān)鍵模式。CDIO是21世紀初美國麻省理工學院與瑞典皇家理工學院四座院校研發(fā)團隊給出的全球工程教育與專才培育的創(chuàng)新模式，其以構(gòu)思（Conceive）、創(chuàng)設(shè)（Design）、操作（Implement）與運轉(zhuǎn)（Operate）全流程為核心，讓教學活動中的基礎(chǔ)理論教授、專業(yè)實驗操作與教程創(chuàng)設(shè)等互動與工程實踐相融合，讓學生以自發(fā)的、實際的、教程間的有機關(guān)聯(lián)的模式培訓學生，培養(yǎng)學生的工程技能。

1 以CDIO理念為核心的土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計改革簡述

土木工程專業(yè)技術(shù)人員要直接面對土木工程創(chuàng)設(shè)、構(gòu)建、管控、服務(wù)等工程的具體問題，工程系統(tǒng)既能的培育極為關(guān)鍵。基于CDIO關(guān)聯(lián)的土木工程專業(yè)畢業(yè)創(chuàng)設(shè)，正是與這個需要相吻合的一種畢業(yè)設(shè)計模式。

1.1 基于CDIO的畢業(yè)設(shè)計觀念

CDIO教學模式是近年來國際工程教學發(fā)展的新方向與新觀念，對工程教育的發(fā)展而言影響巨大，越加被教育領(lǐng)域所青睞、關(guān)注與研討。CDIO以全生命周期為核心與載體，讓學生以自發(fā)的、實操性強的、教程間有所關(guān)聯(lián)的模式完成學習，以獲得工程技能與經(jīng)驗，培育學生工程理念與素質(zhì)、工程實踐與創(chuàng)造性。

CDIO理念下的教學，倡導用形成與現(xiàn)實環(huán)境中的疑問來啟迪學生的思維，支撐并激勵學生有目的性地化解難題，是問題類研習、延展性學習、案例研習與項目研習。CDIO模式關(guān)注學生的論點與體會，讓學生能夠在項目任務(wù)中完成經(jīng)驗值的獲得的活動，并激勵學生完成創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)。CDIO教育綱要把工程應屆生的技能分成工程基本理論、個體技能、人際交流技能與工程體系化技能四大維度，綱要需要以綜合的視角讓學生在這四大維度上獲得預期收益。畢業(yè)創(chuàng)設(shè)正是培育學生個體技能、人際交流技能與工程系統(tǒng)技能的重要活動。鑒于CDIO模式的畢業(yè)設(shè)計改革，倡導用真實繁雜的案例體現(xiàn)創(chuàng)設(shè)主體，創(chuàng)建設(shè)計必需的氛圍，讓學生在畢業(yè)創(chuàng)設(shè)方面將能力與理論相融合。

1.2 以團隊為中心的畢業(yè)設(shè)計模式

以CDIO國際工程教學模式與觀念，以大工程理論與全生命周期為畢業(yè)創(chuàng)設(shè)的基本路線，建立畢業(yè)設(shè)計團隊培育系統(tǒng)，讓人際互動技能培育與工程系統(tǒng)技能培育在畢業(yè)創(chuàng)設(shè)中得以呈現(xiàn)。

例如，以實際工程項目為案例，挑選與畢業(yè)創(chuàng)設(shè)的工程項目，從院校2011屆與2012屆土木工程專業(yè)應屆生班級的15名畢業(yè)生組成畢業(yè)設(shè)計團隊，分為6個專業(yè)方向組（每個小組2-3名學生），即項目調(diào)研組、路線創(chuàng)設(shè)組、路基路面組、涵洞組、隧洞組、概算與施工組織創(chuàng)設(shè)組。團隊各司其職、分工合作，一道進行項目創(chuàng)設(shè)工作，完成以團隊協(xié)作為核心的畢業(yè)設(shè)計練習，全方位培育學生的工程系統(tǒng)技能、人際交流技能，培育創(chuàng)新能力與專業(yè)綜合能力。

2 基于CDIO觀念建設(shè)土木工程專業(yè)實踐教學系統(tǒng)

參考CDIO工程教學觀念，要構(gòu)思土木工程專業(yè)實踐教學系統(tǒng)。在此實踐教學系統(tǒng)創(chuàng)設(shè)階段，把基礎(chǔ)教程、專業(yè)基礎(chǔ)教程與專業(yè)教程所牽涉的試驗、實習實踐、教程創(chuàng)設(shè)與畢業(yè)創(chuàng)設(shè)與課余科技互動等融入教學中。在全方位實踐教學系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)階段，重視培育學生的工程實踐技能與團隊合作意識，力圖讓學生的工程素質(zhì)、團隊意識與職業(yè)素質(zhì)在整個實踐教學中一以貫之。

2.1 試驗版塊

試驗包含基礎(chǔ)教程、專業(yè)基礎(chǔ)教程與專業(yè)教程的試驗。試驗版塊的構(gòu)思與創(chuàng)設(shè)能夠幫助學生完成各種教學活動。試驗從基礎(chǔ)試驗、原料特性試驗轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)特性試驗，學會生在解讀原料的力學特性后把原料制作成各類受力部件或結(jié)構(gòu)，透過構(gòu)建或結(jié)構(gòu)試驗來解讀原料的力學特性。這一流程的實踐與操作，可以磨煉學生使用所學理論化解具體問題的技能。在試驗教學階段，基于CDIO工程教學觀念，需要強化學生的自發(fā)參與性，構(gòu)建制做與試驗操控均以學生為主體，讓學生初步學會構(gòu)思、創(chuàng)設(shè)、實踐與運轉(zhuǎn)的全流程，充分培養(yǎng)其思維能力。

2.2 實習實踐版塊

實習實踐版塊中，透過基礎(chǔ)實習、專業(yè)基礎(chǔ)實習與專業(yè)實習由淺入深地提升學生的工程實踐技能，讓學生逐漸培養(yǎng)起工程化理念。在實習實踐教授中，基于CDIO工程教學觀念，激勵學生自發(fā)的、實際操作的、課程關(guān)聯(lián)性強的模式來進行學習。實習實踐不但能夠為學生發(fā)現(xiàn)本身專業(yè)理論與實踐能力的缺陷，也是培養(yǎng)學生團隊合作意識、提高創(chuàng)新能力、研習社會理論與改造三觀的關(guān)鍵法寶。

2.3 設(shè)計版塊

基于大體系視角構(gòu)思的教程創(chuàng)設(shè)階段，策劃出的每一個教程創(chuàng)設(shè)、力圖培育學生使用有關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)理論化解工程實踐中的具體問題的技能，讓學生可以知行合一，逐漸形成工程化思維，激發(fā)創(chuàng)新能力，提高研習技能。

2.4 土木工程專業(yè)實踐教學系統(tǒng)

基于CDIO觀念的土木工程專業(yè)實踐教學系統(tǒng)覆蓋了所有教學實踐流程。在踐行與運轉(zhuǎn)階段，需要學生在課堂上進行試驗與創(chuàng)設(shè)，在課余時間進行科研練習項目、大學生創(chuàng)新核心任務(wù)與大學生結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽，鍛煉大學生的工程實踐能力。

3 土木工程專業(yè)實踐教學系統(tǒng)支撐系統(tǒng)建設(shè)

基于CDIO觀念建立土木工程專業(yè)實踐教學系統(tǒng)必須具備既定的支撐環(huán)境方可實現(xiàn)。土木工程系列教程是透過教程教學、互聯(lián)網(wǎng)教學、試驗教學、創(chuàng)設(shè)教學、實習、社會實踐、自學與考察等多類教學模式混用而成的。課程系統(tǒng)構(gòu)建既要與研習者認知定律相吻合，有必須與傳授者的教學需求相吻合。通常包含以下內(nèi)容：

3.1 細化培養(yǎng)方案與教程綱要

怎樣在有限的時間與制度下讓土木工程專業(yè)的應屆生兼?zhèn)浣ㄖI(lǐng)域所必需的理論、能力與素養(yǎng)是當前土木工程專業(yè)教學改革必需觸及的問題。以CDIO各技能程度級別的特點，在大學四年的教程設(shè)立中，第一與第二學年培育學生本科目的基礎(chǔ)理論、重要的工程基礎(chǔ)理論、社會職責感、高尚的職業(yè)操守與人文關(guān)懷思想；第三學年度透過工程項目實施專業(yè)理論的研習，每門教程的教學綱要融合各類工程項目凸顯做中學的觀念，構(gòu)成自發(fā)研習、團隊合作等工程技能，讓學生兼?zhèn)溥~入具體工程所需的專業(yè)理論與基本技能；在第四學年度的教程創(chuàng)設(shè)階段，專業(yè)能力的培育極為重要，要創(chuàng)造機遇讓學生完成具體工程的演練，讓學生兼?zhèn)湄S富的專業(yè)工程實踐經(jīng)驗，并兼?zhèn)浒l(fā)現(xiàn)與化解具體工程難題的技能，可以主動地依照工程項目需求研習其余理論，充實本身的專業(yè)理論，提升專業(yè)能力。

3.2 進行項目法教學，推動工學融合

CDIO教學模式需要學生在工程項目的全生命周期進行研習與實操，關(guān)注讓學生參加工程項目，從項目的構(gòu)思、創(chuàng)設(shè)、制作與運轉(zhuǎn)四大版塊進行研習。把項目引進課堂，激發(fā)學生的研習趣味，完成做中學、做中教。

3.3 構(gòu)建科學的考評數(shù)據(jù)與考評系統(tǒng)

傳統(tǒng)的學習考評通常使用測驗的模式進行，并以成績的優(yōu)劣來判斷學習效果的優(yōu)劣，不重視學生的研習流程。傳統(tǒng)觀念下的學業(yè)考評僅注重成果，有著極濃郁的功利性，學生僅需接納課堂傳授的理論并得到優(yōu)異的分數(shù)就完成了教學任務(wù)。CDIO教學模型從目標到內(nèi)涵都倡導要重視研習流程，模型需要學生在掌控理論與專業(yè)能力的前提下，將個體的學業(yè)發(fā)展、職業(yè)規(guī)劃整合到商品構(gòu)思、創(chuàng)設(shè)、實踐、運轉(zhuǎn)四大時段中，在流程中掌控必要的理論與能力，提升工程實踐技能；模型需要應屆生可以掌控基礎(chǔ)的工程原理，可以完成工程商品的改善與創(chuàng)新。引進CDIO模型，就需要學生考評以過程為核心，重視理論、能力的研習流程，重視實踐階段的學以致用的技能，力圖完成理論與實踐操作技能的融合。

3.4 個體實踐能力與試驗態(tài)度的培育

進行系統(tǒng)試驗教學，不但要完成單次課堂試驗內(nèi)容的創(chuàng)設(shè)，也要把多次試驗課內(nèi)容實施融合，給出一個較大范疇的實驗題目，讓學會透過歸納試驗課題，提升其個體實踐能力。比如：在CDIO模式下，筆者透過與實驗課教師交流，不再局限于單次課程的教學項目驅(qū)動，而把試驗教學階段幾類核心試驗（砂石篩濾、水泥基礎(chǔ)特性、混凝土配比創(chuàng)設(shè)、混凝土和易性、力學特性試驗等）實施融合，給出一個新的試驗主題，例如常規(guī)混凝土原料創(chuàng)設(shè)與特性。學生在看到這樣有趣的試驗題目后，會自發(fā)完成砂漿、水泥的材質(zhì)挑選，原料基礎(chǔ)特性的檢驗、混凝土組成創(chuàng)設(shè)與硬化混凝土特性檢驗等。需要學生自發(fā)擬定實驗流程，編排試驗進程，完成試驗，最后以提交試驗課題成果的模式，提交全部試驗匯報書。

在學生試驗階段，教師要重視學生實踐能力的培育與實踐心態(tài)的考查，重點針對試驗中產(chǎn)生的原料特性起伏的難題，考查學生處理沖突的技能，并依照具體操作完成分數(shù)的評定，而變更以試驗匯報書作為考評根據(jù)的傳統(tǒng)模式。

4 結(jié)束語

綜上所述，基于CDIO觀念而構(gòu)建的土木工程能力培養(yǎng)綱要，依次從基本理論與推導技能的培育、個體實踐能力與試驗事態(tài)的培育、試驗團隊構(gòu)建與合作技能的培育、材料構(gòu)思創(chuàng)設(shè)與實踐技能培育幾大層面完成了教學實踐與教學歸納。構(gòu)建新式的教學模式與能力培養(yǎng)綱要與 CDIO所依照的12條考評準則相吻合，提升了學生的學習自發(fā)性，強化了學生動手解決難題的技能。