CDIO模式下民族類高校土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與實(shí)踐

［摘 要］本文針對CDIO模式下民族類高校土木工程專業(yè)培養(yǎng)的要求，以西藏民族大學(xué)為例，分析目前土木工程專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在的問題，圍繞CDIO的標(biāo)準(zhǔn)要求從選題創(chuàng)新、設(shè)計(jì)指導(dǎo)過程創(chuàng)新、考核評價(jià)創(chuàng)新三個(gè)方面進(jìn)行改革實(shí)踐，并給出具體選題建議，形成設(shè)計(jì)指導(dǎo)過程、考核評價(jià)創(chuàng)新的思路。

［關(guān)鍵詞］CDIO；畢業(yè)設(shè)計(jì)；土木工程；民族高校；創(chuàng)新

［中圖分類號(hào)］G64文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

畢業(yè)設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案中的必修環(huán)節(jié)，不僅考查學(xué)生獨(dú)立完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，還可以激發(fā)學(xué)生結(jié)合已有社會(huì)環(huán)境進(jìn)行技術(shù)改造的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。民族類高校土木工程專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)工作要在滿足普通高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，更加具有面向地方建設(shè)需求的民族區(qū)域特色。同時(shí)，民族類高校學(xué)生中有相當(dāng)一部分學(xué)生為少數(shù)民族，各類學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)掌握水平參差不齊。因此，民族類高校在辦學(xué)模式上不能生搬硬套其他普通高校。CDIO模式（Conceive-Design-Implement-Operate）是近年來國際先進(jìn)工程教育理念，其圍繞四個(gè)方面（技術(shù)知識(shí)和推理、個(gè)人職業(yè)技術(shù)與道德、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與交流、企業(yè)和社會(huì)環(huán)境下CDIO系統(tǒng)）制定出一套能力大綱，并制定12個(gè)具體目標(biāo)［1］，強(qiáng)調(diào)在工程活動(dòng)全生命周期中培養(yǎng)學(xué)生個(gè)人能力、人際交往能力和對設(shè)計(jì)過程、系統(tǒng)的構(gòu)建能力［2］。結(jié)合民族類高校土木工程專業(yè)，本文將以西藏民族大學(xué)為例，探討CDIO模式下土木工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與實(shí)踐。

1 土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)存在問題

秉承“愛國、興藏、篤學(xué)、敬業(yè)”的校訓(xùn)，貫徹新形勢下西藏地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展戰(zhàn)略，立足于區(qū)域技術(shù)人才發(fā)展與基礎(chǔ)建設(shè)需求，西藏民族大學(xué)土木工程專業(yè)已招收十屆學(xué)生。與其他本科高校相同，本校土木工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)主要圍繞多層框架結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開展，主要考查學(xué)生文獻(xiàn)檢索和收集資料的能力、通過把控設(shè)計(jì)系統(tǒng)與細(xì)節(jié)來確定設(shè)計(jì)方案的能力、工程技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析的綜合能力、應(yīng)對各類環(huán)境合理創(chuàng)新并運(yùn)用計(jì)算軟件進(jìn)行理論分析的能力、按照要求設(shè)計(jì)施工圖并規(guī)范撰寫計(jì)算書的能力［3］。學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在的問題表現(xiàn)在以下方面。一是缺乏主動(dòng)完成設(shè)計(jì)任務(wù)的能力。學(xué)生對于整體設(shè)計(jì)框架把控不強(qiáng)，部分學(xué)生存在消極等待、依賴性強(qiáng)等問題。二是設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力不足。學(xué)生在結(jié)構(gòu)選型、外立面設(shè)計(jì)上缺乏創(chuàng)新思路表達(dá)，在追求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越性上有所欠缺。三是熟悉規(guī)范和完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件的能力薄弱。對規(guī)范中條文本質(zhì)含義沒有正確理解，圖紙表達(dá)相對生疏，技術(shù)資料不夠完整，語言不夠精練。四是缺乏與施工方面密切配合的能力。不能配合施工要求進(jìn)行鋼筋選擇，配筋環(huán)節(jié)生搬硬套，混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋的直徑、間距未能考慮施工人員的操作難度，部分構(gòu)造及表達(dá)不符合施工現(xiàn)場的要求等［4］。

2 CDIO模式下土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)改革創(chuàng)新

CDIO模式“12標(biāo)準(zhǔn)”中4～5標(biāo)準(zhǔn)描述了工程設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)要從學(xué)生的興趣出發(fā)，完成至少兩個(gè)水平（基本水平和高級(jí)水平）的設(shè)計(jì)，同時(shí)要在實(shí)踐場所與其他環(huán)境方面做好配套與支持工作，用好現(xiàn)代專業(yè)軟件。6～7標(biāo)準(zhǔn)指出培養(yǎng)過程中應(yīng)注重學(xué)生綜合能力及學(xué)習(xí)主動(dòng)性的提升［5］。因此，尋求本校土木工程專業(yè)的發(fā)展空間，深入剖析CDIO教育模式下的學(xué)生培養(yǎng)要求，認(rèn)真研究影響學(xué)生設(shè)計(jì)能力提升的關(guān)鍵性因素，以提高畢業(yè)設(shè)計(jì)整體質(zhì)量水平為總目標(biāo)，以提升學(xué)生設(shè)計(jì)主動(dòng)性、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思路、夯實(shí)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)、豐富學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為主要任務(wù)，圍繞選題創(chuàng)新、設(shè)計(jì)指導(dǎo)過程創(chuàng)新、考核評價(jià)創(chuàng)新三個(gè)方面，本校土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)培養(yǎng)將著力提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，并從學(xué)生個(gè)人能力、設(shè)計(jì)的構(gòu)思和系統(tǒng)把控能力上取得突破。

2.1 選題創(chuàng)新

新形勢下CDIO模式要求學(xué)生的個(gè)人能力、設(shè)計(jì)的構(gòu)思和系統(tǒng)把控能力有所提升，特別是創(chuàng)新能力的提升［6］。針對目前土木工程專業(yè)畢業(yè)生選題陳舊、創(chuàng)新能力不足的問題，選題創(chuàng)新改革要從CDIO模式下的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，不限制學(xué)生思路，給予學(xué)生更多空間進(jìn)行創(chuàng)新。

2.1.1 根據(jù)行業(yè)發(fā)展需要，建立設(shè)計(jì)題目庫

設(shè)計(jì)題目應(yīng)具有一定的應(yīng)用性，符合專業(yè)培養(yǎng)方案和人才培養(yǎng)目標(biāo)，滿足學(xué)生的全面訓(xùn)練要求并具有一定的考核標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)題目庫的建立需要注意數(shù)量上大于學(xué)生人數(shù)的20 %。

2.1.2 題目類型要多樣

不拘泥于普通民用建筑，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行民族類建筑物的設(shè)計(jì)，如藏式民居建筑等。選題要以培養(yǎng)學(xué)生全面設(shè)計(jì)、利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問題為導(dǎo)向，對于少數(shù)民族學(xué)生，需要學(xué)生對當(dāng)?shù)貐^(qū)域風(fēng)格建筑有所熟悉，對其結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)技術(shù)有所掌握。

2.1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)量要適中

要保證學(xué)生在規(guī)定學(xué)時(shí)內(nèi)完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，不能盲目貪多。設(shè)計(jì)任務(wù)要因材施教，針對部分基礎(chǔ)較差的少數(shù)民族學(xué)生，要注重其專業(yè)基礎(chǔ)的考核以及邏輯思維和獨(dú)立設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。

2.1.4 突出選題方案創(chuàng)新點(diǎn)

在滿足建筑物常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，要體現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)，如綠色建筑設(shè)計(jì)理念、藏式建筑構(gòu)造特點(diǎn)、多途徑結(jié)構(gòu)計(jì)算對比分析等，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新思維。

2.1.5 選題模式創(chuàng)新

選題依托于大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）管理系統(tǒng)進(jìn)行雙向選擇，突出學(xué)生主導(dǎo)和選題前的初步方案準(zhǔn)備。首先，教研室通過學(xué)生選題大會(huì)布置設(shè)計(jì)任務(wù)（主要包含建筑面積要求、層數(shù)要求、圖紙要求、計(jì)算要求等）并對學(xué)生進(jìn)行摸底。其次，教研室整理學(xué)生感興趣的建筑類型并通過教師會(huì)議進(jìn)行任務(wù)部署，每位教師分配1～2類建筑物的指導(dǎo)任務(wù)，并通過大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）管理系統(tǒng)發(fā)布任務(wù)書，學(xué)生根據(jù)自己的興趣方向進(jìn)行選擇。最后，學(xué)生整理好自己的初步設(shè)計(jì)方案在雙選會(huì)議上進(jìn)行創(chuàng)新點(diǎn)描述，通過后雙方達(dá)成師生關(guān)系。

2.2 設(shè)計(jì)指導(dǎo)過程創(chuàng)新

CDIO模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生要在設(shè)計(jì)的全生命周期內(nèi)將所學(xué)的專業(yè)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中［7］。學(xué)生在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中能否完成高質(zhì)量的設(shè)計(jì)探索與實(shí)踐，這與優(yōu)秀的設(shè)計(jì)指導(dǎo)過程密不可分。指導(dǎo)過程要以學(xué)生為主體，為學(xué)生提供優(yōu)良的輔助平臺(tái)，讓學(xué)生能夠高效有序地融入設(shè)計(jì)當(dāng)中，具體創(chuàng)新思路如下：

2.2.1 制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，豐富指導(dǎo)形式

畢業(yè)設(shè)計(jì)針對本科四年級(jí)學(xué)生，指導(dǎo)過程期間可能涉及學(xué)生就業(yè)、考研復(fù)試等。因此，指導(dǎo)教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況制訂設(shè)計(jì)總進(jìn)度計(jì)劃，學(xué)生結(jié)合自身情況按照總進(jìn)度計(jì)劃制訂周計(jì)劃，學(xué)生設(shè)計(jì)全程需要嚴(yán)格按照計(jì)劃執(zhí)行。指導(dǎo)工作以“線上+線下”結(jié)合為主，線下集中指導(dǎo)保證每周至少一次，線上指導(dǎo)可以利用各類聊天、辦公、微課軟件隨時(shí)隨地開展。最后，做好指導(dǎo)記錄與備案工作并在大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)中上傳。

2.2.2 主動(dòng)搭建輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)

指導(dǎo)過程中應(yīng)充分圍繞CDIO模式的培養(yǎng)要求，為學(xué)生提供良好的設(shè)計(jì)環(huán)境和設(shè)計(jì)場所。在構(gòu)思（Convince）方面，結(jié)合學(xué)生題目在學(xué)生的初步方案設(shè)計(jì)上給予概念性的、凸顯創(chuàng)新點(diǎn)的指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)（Design）方面，針對我國目前對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的要求（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須采用兩種及以上設(shè)計(jì)軟件同時(shí)計(jì)算合格后，才能參考計(jì)算結(jié)果進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)），本校為土木工程專業(yè)學(xué)生搭建專業(yè)軟件實(shí)訓(xùn)室，包含PKPM軟件、BIM技術(shù)應(yīng)用軟件等，瞄準(zhǔn)學(xué)生的建筑模型可視化、一體化和參數(shù)化的技術(shù)目標(biāo)，在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的電算能力上進(jìn)一步突破，提升學(xué)生的設(shè)計(jì)質(zhì)量與綜合素質(zhì)。同時(shí)，針對學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件能力薄弱的問題，搭建“規(guī)范空間”平臺(tái)，圍繞學(xué)生本科四年所用的設(shè)計(jì)類規(guī)范、各類平法圖集以及藏式各類民居建筑書籍等建立專業(yè)學(xué)習(xí)讀書平臺(tái)，實(shí)行開放式管理，學(xué)生在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程中可以隨時(shí)借閱參考。在實(shí)施（Implement）環(huán)節(jié)，為提高學(xué)生配合施工的綜合設(shè)計(jì)能力，搭建“土木工程智慧工地實(shí)戰(zhàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”，學(xué)生通過VR虛擬空間掌握施工現(xiàn)場的相關(guān)技術(shù)流程和構(gòu)造要求。同時(shí)，開放“模型實(shí)驗(yàn)實(shí)”，學(xué)生通過參觀對應(yīng)建筑構(gòu)造進(jìn)而提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完整性和準(zhǔn)確性。在運(yùn)行（Operate）方面，通過對學(xué)生施工圖的完善和計(jì)算書的書寫進(jìn)行指導(dǎo)，學(xué)生在每周線下答疑環(huán)節(jié)運(yùn)用場景模擬的方式對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行陳述表達(dá)，并最終按照要求對學(xué)生的手算方案與電算方案進(jìn)行對比分析，找出存在的問題并進(jìn)行修改，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2.3 考核評價(jià)創(chuàng)新

在CDIO模式下的學(xué)生畢業(yè)培養(yǎng)過程中，除“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施—運(yùn)行”模塊，信息的反饋評價(jià)也尤為重要，將包含反饋評價(jià)（Feedback Evaluation）的CDIO稱之為“CDIOF”［7］。只有建立良好的評價(jià)系統(tǒng)并對整個(gè)設(shè)計(jì)過程及時(shí)檢驗(yàn)和糾偏，才能保證CDIO系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)和實(shí)施。畢業(yè)設(shè)計(jì)的反饋系統(tǒng)主要包含了指導(dǎo)過程反饋評價(jià)和答辯考核評價(jià)兩個(gè)方面，后者可以對學(xué)生最終成果進(jìn)行評判，從一定意義上也是對整個(gè)設(shè)計(jì)是否合格的一個(gè)反映。為實(shí)現(xiàn)CDIO模式下的培養(yǎng)目標(biāo)，以結(jié)果為導(dǎo)向加速設(shè)計(jì)過程的運(yùn)轉(zhuǎn)，對于考核評價(jià)創(chuàng)新的主要思路如下：

2.3.1 設(shè)計(jì)成果標(biāo)準(zhǔn)化

畢業(yè)設(shè)計(jì)成果標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，一方面可以幫助學(xué)生和指導(dǎo)教師快速捕捉到設(shè)計(jì)要點(diǎn)及設(shè)計(jì)目標(biāo)；另一方面可以將學(xué)生的設(shè)計(jì)成果、設(shè)計(jì)考核標(biāo)準(zhǔn)和CDIO模式下的設(shè)計(jì)培養(yǎng)目標(biāo)做到三對照，保證評審的科學(xué)性和公平性。CDIO模式下土木工程專業(yè)畢業(yè)的成果標(biāo)準(zhǔn)如下表1所示。

2.3.2 凸顯過程性考核

學(xué)生的最終成績要在設(shè)計(jì)成果的基礎(chǔ)上對設(shè)計(jì)過程有所體現(xiàn)。其中，指導(dǎo)教師首先圍繞學(xué)生的設(shè)計(jì)態(tài)度、能力、創(chuàng)新點(diǎn)及最終的設(shè)計(jì)成果進(jìn)行打分，對于設(shè)計(jì)內(nèi)容和質(zhì)量不符合任務(wù)書要求的直接不予答辯。其次，答辯過程中要對設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)過程及設(shè)計(jì)成果進(jìn)行描述，評審老師針對學(xué)生設(shè)計(jì)過程中的專業(yè)技術(shù)問題進(jìn)行現(xiàn)場提問，最終根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)成果及圖紙計(jì)算書表達(dá)給出綜合成績。

2.3.3 完善答辯考核制度

畢業(yè)設(shè)計(jì)的考核評價(jià)是對學(xué)生大學(xué)四年在設(shè)計(jì)能力上的完整反映，只有做到公平公正、嚴(yán)格把關(guān)才能保證專業(yè)學(xué)生質(zhì)量，進(jìn)而為地區(qū)和國家輸送綜合素質(zhì)較高的人才?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面入手：一是答辯考核要對學(xué)生的個(gè)人形象和設(shè)計(jì)展示語言表達(dá)能力有所要求，二是指導(dǎo)教師初查不合格的不能參與答辯，三是首次答辯人數(shù)控制在學(xué)生人數(shù)的30 %以內(nèi)，優(yōu)秀占比≤10 %，四是二次答辯的學(xué)生在答辯過程中增加描述設(shè)計(jì)修改內(nèi)容、評價(jià)設(shè)計(jì)存在問題的部分，五是對于兩次答辯不合格的學(xué)生不予畢業(yè)。

3 結(jié)語

按照CDIO模式下工程學(xué)科的要求，以培養(yǎng)服務(wù)地區(qū)建設(shè)需求、設(shè)計(jì)綜合素質(zhì)較高的土木專業(yè)人才為宗旨，針對學(xué)生目前存在的設(shè)計(jì)問題，西藏民族大學(xué)土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)主要圍繞選題創(chuàng)新、指導(dǎo)過程創(chuàng)新和考核評價(jià)創(chuàng)新開展改革實(shí)踐，在學(xué)生個(gè)人能力、設(shè)計(jì)的構(gòu)思和系統(tǒng)把控能力方面取得了較好突破。學(xué)生對設(shè)計(jì)的興趣和效率有所提升，對設(shè)計(jì)問題的解決思路和方法有所拓展，而且其獨(dú)立設(shè)計(jì)能力與自主學(xué)習(xí)規(guī)范的能力顯著提升。

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［項(xiàng)目名稱］2022西藏自治區(qū)高校教師專業(yè)實(shí)踐實(shí)戰(zhàn)能力提高計(jì)劃項(xiàng)目；2023年西藏民族大學(xué)教改項(xiàng)目“新工科背景下土木工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)能力提升方法研究（項(xiàng)目編號(hào)2023585）。

［作者簡介］張曉，男，陜西合陽人，西藏民族大學(xué)，講師，碩士，研究方向：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加固。