基于CDIO教育理念的巖土工程勘察課程教學(xué)改革

巨澍朋 楊曉松 賈 斌 王 榮

隨著信息化教學(xué)手段的快速發(fā)展，以學(xué)生為中心的教學(xué)理念的提出，線上與線下、理論與實(shí)踐相結(jié)合的混合式教學(xué)模式逐步走入高校課堂，教學(xué)模式得到新的發(fā)展。CDIO（Conceive Design Implement Operate）工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果，繼承和發(fā)展了歐美發(fā)達(dá)國(guó)家20 多年來(lái)的工程教育改革理念[1]。

傳統(tǒng)的巖土工程勘察課程教學(xué)存在教師講授理論多、學(xué)生實(shí)踐少的情況，而在實(shí)踐環(huán)節(jié)，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)較多，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、獨(dú)立實(shí)踐的工程能力以及動(dòng)手實(shí)踐能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在學(xué)習(xí)巖土工程勘察課程的過(guò)程中，學(xué)生普遍存在對(duì)勘察基本方法和手段掌握不熟練、對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)成和勘察技術(shù)的運(yùn)用不自如的問(wèn)題[2]。為了盡快達(dá)成我國(guó)新興的城市地下空間工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，需要對(duì)傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)方案、課程設(shè)置和教學(xué)模式進(jìn)行改革，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)加大實(shí)踐教學(xué)改革力度。

一、巖土工程勘察課程教學(xué)存在的問(wèn)題

塔里木大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)計(jì)劃包括建筑工程、道路與橋梁工程和地下工程三個(gè)方向。巖土工程勘察課程作為專業(yè)必修課，設(shè)在第5 學(xué)期1—8 周，共32 學(xué)時(shí)（課堂講授28 學(xué)時(shí)+室內(nèi)實(shí)驗(yàn)4 學(xué)時(shí)）。該課程以工程地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)、土力學(xué)、巖體力學(xué)、基礎(chǔ)工程等課程為基礎(chǔ)，內(nèi)容涵蓋了工程地質(zhì)測(cè)繪與調(diào)查、巖土鉆探和取樣、原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)、勘察報(bào)告的編寫等諸多內(nèi)容，是塔里木大學(xué)土木工程專業(yè)的核心必修課程。在整個(gè)課程教學(xué)體系中，該課程起著重要的銜接作用，能夠幫助學(xué)生將課堂的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際工程勘察職業(yè)技能。

分析和總結(jié)歷次教學(xué)過(guò)程中的理論教學(xué)方法、學(xué)生的考試成績(jī)和教學(xué)效果反饋等，發(fā)現(xiàn)高校巖土工程勘察課程教學(xué)存在一定的問(wèn)題，主要表現(xiàn)為三個(gè)方面。第一，教學(xué)內(nèi)容部分交叉重疊。具體表現(xiàn)：同一專業(yè)方向開(kāi)設(shè)不同類型專業(yè)課程，課程內(nèi)容出現(xiàn)交叉重復(fù)，授課教師各自備課，講授內(nèi)容重復(fù)；相近專業(yè)不同方向的同一院校使用同樣的教材，采用同樣的授課方式，未充分體現(xiàn)不同專業(yè)方向特色和培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容交叉重疊，未能體現(xiàn)專業(yè)課程特色。第二，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱。因我國(guó)土木類專業(yè)設(shè)置需要，課程類別數(shù)量增加，同時(shí)課時(shí)較以前有所減少，其中實(shí)踐教學(xué)的學(xué)時(shí)被壓縮，使得此課程仍舊以課堂講授為主，缺乏課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、野外實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)極為不利。第三，課程內(nèi)容在“新”上體現(xiàn)不足。隨著科技的快速發(fā)展，工程行業(yè)的各種新理論、新技術(shù)、新方法、新規(guī)范在工程實(shí)踐活動(dòng)中大量涌現(xiàn)，但目前教材更新存在滯后性，教學(xué)過(guò)程中的學(xué)科新理論、新技術(shù)、新發(fā)展體現(xiàn)不足，不利于學(xué)生了解學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，不利于拓寬學(xué)生的專業(yè)視野。

二、基于CDIO 教育理念的巖土工程勘察課程教學(xué)改革思路

巖土工程勘察課程是專業(yè)必修課，學(xué)生在學(xué)習(xí)該門課程時(shí)習(xí)慣于進(jìn)行知識(shí)記憶和理解，達(dá)成應(yīng)試教育的淺層次學(xué)習(xí)目標(biāo)，沒(méi)有形成綜合分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)新應(yīng)用的高層次學(xué)習(xí)思維，重知識(shí)輕應(yīng)用。本文結(jié)合課程思政、CDIO教育理念、應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)生未來(lái)就業(yè)的問(wèn)題和管理崗位對(duì)巖土工程勘察課程的需求，深入企業(yè)走訪調(diào)研，以企業(yè)技術(shù)崗位能力需求為導(dǎo)向，遵從現(xiàn)階段教育情況提出高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的“金課”標(biāo)準(zhǔn)，提出巖土工程勘察課程教學(xué)改革思路。高校應(yīng)圍繞教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、評(píng)價(jià)考核等方面改革巖土工程勘察課程，對(duì)于課程資源進(jìn)行再開(kāi)發(fā)、整合、設(shè)計(jì)，具體改革思路如圖1 所示。

圖1 課程改革思路

三、基于CDIO 教育理念的巖土工程勘察課程教學(xué)改革內(nèi)容

按照“理論梳理—資源開(kāi)發(fā)—教學(xué)設(shè)計(jì)—應(yīng)用探索—反思提升”的基本思路展開(kāi)研究，試圖探索出一個(gè)以學(xué)生為主體、線上線下有機(jī)結(jié)合、閉環(huán)評(píng)價(jià)反饋設(shè)計(jì)的教學(xué)模式，重點(diǎn)放在教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與實(shí)施上。

（一）整合教學(xué)內(nèi)容

按照課程教學(xué)大綱要求，有機(jī)結(jié)合課程知識(shí)目標(biāo)、思政目標(biāo)、能力和素養(yǎng)目標(biāo)，優(yōu)化課程教學(xué)體系。以學(xué)生為中心，選擇典型工程案例，結(jié)合課程知識(shí)點(diǎn)，從實(shí)際應(yīng)用需求角度出發(fā)，把枯燥的教學(xué)內(nèi)容變成實(shí)際工程中的解決方案。不斷更新優(yōu)化工程實(shí)際案例庫(kù)，在教學(xué)中，自然融入人文思政元素，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。針對(duì)巖土工程勘察課程知識(shí)點(diǎn)龐雜、概念繁多的特點(diǎn)，在課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)各有側(cè)重點(diǎn)，整合教學(xué)內(nèi)容，避免知識(shí)點(diǎn)重疊，建立工程實(shí)際案例庫(kù)，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

（二）改革教學(xué)模式和教學(xué)方法

改革傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)模式，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂學(xué)習(xí)，上課過(guò)程中活躍課堂氣氛，針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容，組織學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組進(jìn)行討論，給學(xué)生自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)和展示自我的舞臺(tái)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，營(yíng)造積極向上的學(xué)習(xí)氛圍。以工程案例為導(dǎo)向的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容豐富多彩，而且不受時(shí)間、地域限制，可以實(shí)現(xiàn)專業(yè)理論和工程實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合[3]。教師講授內(nèi)容應(yīng)具體、明確，可以采用啟發(fā)式教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)案例進(jìn)行研討，激發(fā)學(xué)生求知欲，加強(qiáng)教師和學(xué)生之間的雙向交流。建立完善的工程案例庫(kù)，將工程案例作為實(shí)踐教學(xué)素材，系統(tǒng)開(kāi)展構(gòu)件工程地質(zhì)勘察、巖土力學(xué)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)分析、工程施工、質(zhì)量檢驗(yàn)、監(jiān)測(cè)預(yù)警等各個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)，從教學(xué)角度再現(xiàn)巖土工程建設(shè)過(guò)程，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高實(shí)踐教學(xué)效果。

教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)留白，為學(xué)生留下獨(dú)立思考、自主研究的空間。教學(xué)方法要多樣化，引入活動(dòng)探究法、直觀演示法、知識(shí)遷移對(duì)比法、案例教學(xué)法、討論分析法、系統(tǒng)教學(xué)法等[4]。充分利用雨課堂，課前提前發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容及學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)行課前測(cè)試，了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，做到心中有數(shù)，實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。課中采用五星教學(xué)法：一是聚焦問(wèn)題，激發(fā)興趣；二是溫故知新，引導(dǎo)入門；三是示證新知，教會(huì)理解；四是應(yīng)用新知、輔導(dǎo)練習(xí)；五是融會(huì)貫通，考查應(yīng)用。課中運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段，通過(guò)啟發(fā)、討論交流，使學(xué)生掌握巖土工程勘察的基本理論知識(shí)，并引入具體案例進(jìn)行分析總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生融會(huì)貫通、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。課后教師及時(shí)發(fā)布習(xí)題和知識(shí)拓展材料，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的理解及應(yīng)用，更好地進(jìn)行歸納總結(jié)，結(jié)合學(xué)生反饋了解教學(xué)效果，提高教學(xué)水平。具體教學(xué)流程設(shè)計(jì)如圖2 所示。

圖2 教學(xué)流程設(shè)計(jì)圖

（三）加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

以CDIO 工程教育理念為指導(dǎo)，有機(jī)結(jié)合課程的知識(shí)目標(biāo)、思政目標(biāo)、能力和素養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐、設(shè)計(jì)、創(chuàng)新等應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)知識(shí)與能力的融通。為了提升學(xué)生的實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力，從三個(gè)方面全力打造新型實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。第一，加強(qiáng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)。利用實(shí)驗(yàn)講解專業(yè)性、實(shí)踐性較強(qiáng)的課程內(nèi)容，利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論。設(shè)置探索性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、個(gè)性化實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。第二，加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)。充分利用學(xué)校資源，在校外通過(guò)校企合作方式建立教學(xué)實(shí)習(xí)基地，以實(shí)現(xiàn)校企優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享，探索產(chǎn)學(xué)研一體化發(fā)展道路，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)，這樣既能提升實(shí)習(xí)效果，又有利于學(xué)生提前熟悉就業(yè)環(huán)境。第三，增設(shè)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。一部分土木工程專業(yè)地下工程方向本科畢業(yè)生的就業(yè)方向是勘察設(shè)計(jì)院，其基本工作是編制巖土工程勘察報(bào)告。增設(shè)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，可以鍛煉學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)踐中的能力和工程設(shè)計(jì)水平。

（四）課程思政案例構(gòu)建

深入挖掘課程蘊(yùn)含的質(zhì)疑和創(chuàng)新精神、工程倫理、習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想等思政元素，在傳授知識(shí)、提升學(xué)生能力的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生社會(huì)主義核心價(jià)值觀的塑造。

落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)，堅(jiān)持“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的理念，突出新工科內(nèi)涵，進(jìn)行專業(yè)改革和教育模式創(chuàng)新，加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)，以新的教學(xué)手段、模式推動(dòng)專業(yè)教學(xué)發(fā)展，深入挖掘課程蘊(yùn)含的思政元素。關(guān)注學(xué)生所得，關(guān)注課程目標(biāo)達(dá)成，從專業(yè)自信、民族自豪、職業(yè)精神等多個(gè)角度激勵(lì)學(xué)生，真正讓課程優(yōu)起來(lái)、學(xué)生學(xué)起來(lái)、效果體現(xiàn)出來(lái)。比如：巖土工程勘察課程內(nèi)容涉及測(cè)繪技術(shù)、勘探技術(shù)、原位測(cè)試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，教師在教學(xué)中可以介紹我國(guó)勘探測(cè)試儀器發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和奮進(jìn)精神；在工程地質(zhì)測(cè)繪與調(diào)查部分引入遙感技術(shù)、衛(wèi)星觀測(cè)技術(shù)在“大國(guó)重器”中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，引導(dǎo)學(xué)生積極踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀；在數(shù)據(jù)處理部分引入求實(shí)創(chuàng)新、誠(chéng)信教育等課程思政內(nèi)容，保證數(shù)據(jù)及處理結(jié)果的真實(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性。

巖土工程勘察是塔里木大學(xué)土木工程專業(yè)的必修課，著重介紹巖土工程勘察的基本理論和方法，注重勘察理論知識(shí)與工程實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。該課程實(shí)踐性較強(qiáng)，涉及學(xué)科較多，涵蓋知識(shí)面較廣。基于CDIO 教育理念的巖土工程勘察課程教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，在教學(xué)內(nèi)容多且抽象而課時(shí)相對(duì)少的情況下，需精選課程教學(xué)內(nèi)容，突出教學(xué)重難點(diǎn)，不斷改進(jìn)教學(xué)方法和模式，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，以培養(yǎng)出更多社會(huì)需要的高質(zhì)量巖土工程勘察人才。