基于CDIO工程教育模式的課程改革與實踐

石楠 劉強 邱立平

摘 要 闡述“水資源利用與保護(hù)”課程性質(zhì)和定位，從授課內(nèi)容、教學(xué)方法和考核形式三方面剖析課程現(xiàn)狀。以CDIO教學(xué)理念為準(zhǔn)繩進(jìn)行課程改革與實踐，使課程間實現(xiàn)有機聯(lián)系，教學(xué)效果得到提升，學(xué)生的綜合能力得以鍛煉，教師的教學(xué)水平得以提高。

關(guān)鍵詞 CDIO 水資源利用與保護(hù) 課程改革

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.12.058

Curriculum Reform and Practice Based on CDIO Engineering Education Mode

——Taking the course of Water Resources Utilization and Protection as an example

SHI Nan， LIU Qiang， QIU Liping

（School of Civil Engineering and Architecture， Jinan University， Jinan， Shandong 250022）

Abstract This paper expounds the nature and orientation of the course of water resources utilization and protection， and analyzes the current situation of the course from three aspects of teaching content， teaching method and assessment form. With CDIO teaching concept as the criterion， curriculum reform and practice are carried out to realize organic connection between courses， improve teaching effect， train students' comprehensive ability and improve teachers' teaching level.

Keywords CDIO; water resources utilization and protection; curriculum reform

CDIO是指構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的全過程為載體，讓學(xué)生以主動的實踐，課程之間有機聯(lián)系的方式進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)的工程。CDIO工程教育模式是以培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力為目標(biāo)，激勵學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中以積極、主動的方式掌握知識體系，關(guān)注知識技能、職業(yè)技能以及溝通交流技能的培養(yǎng)，使其與社會發(fā)展相適應(yīng)。該模式有效解決了教學(xué)與習(xí)得之間的偏差，知識與能力之間的失衡，它的能力大綱和標(biāo)準(zhǔn)為教育教學(xué)提供了參考依據(jù)，該教育模式和實施過程切實可行，得到了國際高等教育工程的認(rèn)可。

1 水資源利用與保護(hù)課程性質(zhì)和定位

在當(dāng)今條件下，水資源已經(jīng)成為國民經(jīng)濟生產(chǎn)中的重要的因素之一。水資源的適宜開發(fā)利用、有力保護(hù)與管理是維持水資源可持續(xù)利用的根本保證，也是推動社會進(jìn)步、國民經(jīng)濟可高效發(fā)展的關(guān)鍵所在。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，水資源的開發(fā)利用與保護(hù)已不僅僅是一個工程技術(shù)的問題。本課程在建立水資源宏觀概念及其可持續(xù)利用原則的基礎(chǔ)上，以獲取足夠量的優(yōu)質(zhì)水源為中心，重點介紹區(qū)域水資源估算及評價方法、污染物在水環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化等與水資源合理利用與保護(hù)、城市供水水源工程的設(shè)計理論與方法、城市節(jié)水等有關(guān)的基本概念、基礎(chǔ)理論及工程技術(shù)方法。它是以先修課程“水力學(xué)”、“水分析化學(xué)”、“水文與水文地質(zhì)”和“水泵與泵站”為基礎(chǔ)的給排水科學(xué)與工程專業(yè)必修課程。

2 水資源利用與保護(hù)課程現(xiàn)狀分析

我校自2001年開設(shè)本門課程，近年來，結(jié)合給排水科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的實際情況、應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，同時為及時地與社會職業(yè)需求相接軌，“水資源利用與保護(hù)”教學(xué)大綱進(jìn)行了2次修改，理論授課學(xué)時由前些年的40學(xué)時更改為目前的32學(xué)時，刪減了地下水水資源量評價模型以及水文、供水水文地質(zhì)的內(nèi)容，避免了重復(fù)教學(xué)內(nèi)容，增加了節(jié)水新技術(shù)的內(nèi)容，更加能夠體現(xiàn)與本課程相關(guān)的實用性的知識內(nèi)容。授課教師團隊還是發(fā)現(xiàn)了目前存在的問題如下。

（1）教材及授課內(nèi)容相對滯后，很難提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。目前授課所使用的教材均為專業(yè)指導(dǎo)委員會推薦教材，但是教材內(nèi)容相對于專業(yè)技術(shù)的發(fā)展略顯滯后，而且理論、概述內(nèi)容較多，這部分知識學(xué)生可以多渠道獲得。這種情況下，很難讓學(xué)生提起學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生想知道的工程實例和案例在教材中和網(wǎng)絡(luò)上又很少。授課內(nèi)容與學(xué)生需求脫節(jié)，學(xué)生被動填鴨式學(xué)到的知識很難靈活應(yīng)用到實際。

（2）課堂教學(xué)方法單一，學(xué)生獲取相應(yīng)知識與能力受限。課程的教學(xué)方法通常是以理論講授為主，授課教師根據(jù)教材內(nèi)容進(jìn)行知識點的講解，教師主導(dǎo)課堂，學(xué)生被動聽課，成為一種常態(tài)化、模式化的課堂狀態(tài)。在這樣的教學(xué)模式下，學(xué)生即使認(rèn)真聽課，教師盡力講課，教室氛圍過于沉悶，學(xué)生的能力的發(fā)展很難得到鍛煉。長此以往，即使老師增加了課堂互動環(huán)節(jié)的設(shè)計，學(xué)生參與度也不高，不利于學(xué)生溝通交流能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的提高。

（3）課程考核形式單一，學(xué)習(xí)效果與能力水平不一致。本門課程考核成績是70%期末閉卷筆試與30%平時成績之和。期末考核試題以記憶性知識點為主，以理解性、綜合性試題為輔，學(xué)習(xí)效果僅以考試成績?yōu)橐罁?jù)，對于學(xué)生對于課程的綜合知識體系的掌握，通過本門課程獲得了哪些能力，無從考核。平時成績主要是課堂出勤和平時作業(yè)表現(xiàn)。這與培養(yǎng)學(xué)生成為具有創(chuàng)新能力與的高級應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)不匹配。

3 課程改革與實踐

基于CDIO教育理念，工科學(xué)生應(yīng)具備技術(shù)知識和推理能力，個人能力、職業(yè)能力和職業(yè)道德，團隊協(xié)作和溝通能力，以及在企業(yè)社會的背景下，擁有系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)及運作能力。因此CDIO教育模式是以能力為導(dǎo)向的教學(xué)模式。課程教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該與人才培養(yǎng)畢業(yè)要求相對應(yīng)，課程教學(xué)應(yīng)以實現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向。

本門課程的需要達(dá)到的畢業(yè)要求是：（1）掌握專業(yè)知識并能用于解決復(fù)雜工程問題。（2）能夠結(jié)合專業(yè)知識對復(fù)雜工程問題的解決方案進(jìn)行分析，以獲得有效結(jié)論。（3）能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識并能綜合考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。（4）能夠理解和評價專業(yè)工程實踐對社會可持續(xù)發(fā)展的影響。

3.1 教學(xué)內(nèi)容的重新架構(gòu)

在以往的授課內(nèi)容上注重知識體系完整性，按照專業(yè)指導(dǎo)委員會推薦的教材的內(nèi)容從頭到尾講一遍，包括：水資源涵義、水資源開發(fā)利用工程、水資源供需平衡分析理論與工程、節(jié)水指標(biāo)體系與技術(shù)，污水資源化理論與技術(shù)、以及水資源保護(hù)與管理概念與現(xiàn)代理論和方法。教學(xué)內(nèi)容需要重新架構(gòu)，以水資源開發(fā)利用工程為核心解決水質(zhì)、水量兩方面的矛盾，通過水質(zhì)評價和水量評價的手段解決供需平衡的問題實現(xiàn)水資源的良性社會循環(huán)，達(dá)到節(jié)水和保護(hù)水資源的目標(biāo)。這樣學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容有了宏觀認(rèn)識，學(xué)習(xí)目的和方向明確，更有助于學(xué)生對知識的理解和有意識的學(xué)習(xí)。授課前，把課程教學(xué)內(nèi)容介紹給學(xué)生。經(jīng)過問卷調(diào)查：學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣增強了，自學(xué)效率顯著提高了，可以有方向性的閱讀課外文獻(xiàn)資料。

3.2 教學(xué)方法的探索

由于課程內(nèi)容中包含很多科普方面的知識以及程式化的規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)，很多學(xué)生反映這部分知識很像文科的授課內(nèi)容，如何讓工科生接收、理解和應(yīng)用這部分內(nèi)容，我們在教學(xué)方法上做了大膽的嘗試?；靖拍铍p語化教學(xué)，學(xué)生鑒于英語四、六級的壓力，會更愿意去聽。標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定以案例化教學(xué)為主，在此過程中，學(xué)生更關(guān)注失誤案例和事故案例，要求授課教師人為虛擬重要規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對工程實踐產(chǎn)生的影響。拿出某些章節(jié)作翻轉(zhuǎn)課堂的嘗試，水質(zhì)評價和節(jié)水理論章節(jié)。學(xué)生的翻轉(zhuǎn)課堂很有新意，水質(zhì)評價改編成了小話劇，學(xué)生綜合能力得到了提高。節(jié)水理論成了腦洞大開的設(shè)計大比拼，學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識的運用能力以及溝通交流能力得到了鍛煉。

3.3 教學(xué)效果的合理化評價

學(xué)生的考試成績不單是對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核，對老師而言也是教學(xué)效果的評價。考試試卷出題時，就根據(jù)教學(xué)目標(biāo)定出課程知識點，由知識點落實考試題目。每個考試題目的得分率直接反映該知識點學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和教師的教學(xué)效果，這樣對于教師而言可以在以后的授課過程中進(jìn)行總結(jié)和改進(jìn)，對于學(xué)生而言，課程群內(nèi)其他教師在其他課程授課中加強與該知識點的銜接。這也契合了大數(shù)據(jù)在教學(xué)過程控制的發(fā)揮。

4 結(jié)束語

CDIO教育理念要求課程體系的系統(tǒng)性，通過課程間的有機聯(lián)系，實現(xiàn)授課內(nèi)容的優(yōu)化整合;CDIO教育理念強調(diào)學(xué)生的主動實踐性，通過導(dǎo)向性教學(xué)設(shè)計，實現(xiàn)學(xué)生綜合能力的鍛煉;CDIO教育理念倡導(dǎo)能力為導(dǎo)向，通過解決知識與能力的失衡問題，實現(xiàn)教師、學(xué)生教學(xué)相長的目標(biāo)。

基金項目：濟南大學(xué)教學(xué)研究項目（J1829）;2018年山東省本科高校教學(xué)改革研究項目：面上項目《面向新工科的地方綜合性大學(xué)土建類專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革與實踐》

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