“基礎(chǔ)工程”CDIO教學改革探究

摘要：參照CDIO基本要求進行了“基礎(chǔ)工程”的教學改革探索，在教學過程中結(jié)合教學進度，逐步設(shè)置基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)思、設(shè)計、制作和比賽這些環(huán)節(jié)，調(diào)動學生學習積極性、主動性，有效提高了教學效率。

關(guān)鍵詞：CDIO；基礎(chǔ)工程；教學改革

作者簡介：李十泉（1985-），男，江蘇南通人，南京理工大學泰州科技學院土木工程學院，助教；杜建文（1985-），男，山東臨沂人，南京理工大學泰州科技學院土木工程學院，助教。（江蘇 泰州 225300）

中圖分類號：G647 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）28-0072-02

2011年3月29日，教育部CDIO工程教育模式研究與實踐課題組正式接收南京理工大學泰州科技學院（以下簡稱“我校”）為“CDIO工程教育模式研究與實踐課題組”第二批試點高校，我校成為該批次中江蘇省唯一一所被接收為試點單位的獨立學院。隨即，我校基礎(chǔ)工程教學小組展開了CDIO教學模式的學習和討論，并參照CDIO教學模式對基礎(chǔ)工程教學展開了教學改革的探索。我校2010級土木工程專業(yè)共六個班級參加了此次教學改革。

一、我國高等工程教育近年概況

自1998年教育部提出高校擴招以來，我國高等教育開始經(jīng)歷了高速發(fā)展，從之前的精英教育階段跨入了目前的大眾教育階段。在此過程中，政府制定的高等教育制度與政策始終發(fā)揮著主導作用。以政府為主導的強制性制度變遷直接推動了高等教育的科類層次結(jié)構(gòu)、形式結(jié)構(gòu)、科類結(jié)構(gòu)和布局結(jié)構(gòu)的明顯變化。[1]在高等教育快速發(fā)展的同時，我國高等教育的不足也逐漸凸顯。

以高等工程教育為例，其存在的主要問題有：一是工程教育定位不明確，學科專業(yè)劃分過細，導致學生知識面窄，科學基礎(chǔ)不堅實并缺乏工程實踐的基礎(chǔ)訓練；二是培養(yǎng)層次、結(jié)構(gòu)體系和人才類型與企業(yè)需求存在脫節(jié)，學生缺乏綜合運用知識解決工程問題能力的培養(yǎng)；三是對繼續(xù)教育重要性的認識不足，繼續(xù)教育與產(chǎn)業(yè)和企業(yè)結(jié)合不夠緊密，培訓需求與供給矛盾比較突出。[1]一種全新工程教育理念和實施體系——CDIO，將為解決我國高等工程教育存在的以上問題提供了新思路。

二、CDIO工程教育模式

1.CDIO概述

CDIO（構(gòu)思Conceive、設(shè)計Design、實現(xiàn)Implement和運作Operate）工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，由四所名校組成的跨國研究機構(gòu)經(jīng)過四年的探索研究而創(chuàng)立。2011年1月4日，美國國家工程院（NAE）將“戈登獎”頒給美國工程院院士、麻省理工學院教授Edward Crawley，以表彰其在創(chuàng)立CDIO人才培養(yǎng)模式過程中所作的貢獻。[2]在CDIO發(fā)展全程中，其體系的完備與細化的標志是CDIO大綱和標準的提出。

CDIO大綱表明，CDIO工程教育模式以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式進行學習，要求學生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識、具備個人專業(yè)技術(shù)、團隊協(xié)調(diào)能力，最終形成工程系統(tǒng)能力。[3]

CDIO系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實施以及檢驗測評的12條標準。[2]其中，準則1說明了CDIO模式的基本理念，即“以CDIO為基本環(huán)境”；準則2、3、4說明了課程設(shè)置要求，包括學習目標、集成化課程設(shè)置和工程導論；準則5、6說明了“設(shè)計—實現(xiàn)”經(jīng)驗和工作場所；準則7、8 說明了以“綜合性、主動學習”為特點的新型教學方法；準則9、10說明了教師自身能力和教學能力的發(fā)展；準則11、12提出學生和專業(yè)的考核評價方法。[4]

2.CDIO的啟示

CDIO模式對我國本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式帶來了不少啟示。CDIO注重培養(yǎng)學生掌握扎實的工程基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，并在此基礎(chǔ)上將教育過程放到工程領(lǐng)域的具體情境中，通過貫穿整個人才培養(yǎng)過程的團隊設(shè)計和創(chuàng)新實踐訓練，培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)扎實、職業(yè)道德高尚的新一代高水平工程師。[5]

在國內(nèi)，CDIO模式已得到教育部和相關(guān)高校的重視。2008年4月21日，CDIO工程教育模式研究與實踐課題組成立。國內(nèi)的試點高校、研究機構(gòu)和單位均對CDIO工程教育模式展開了學習、討論和研究。目前，我國CDIO的理論研究、項目開展、國際交流均取得了一些成果。但是，相關(guān)方面的研究與應(yīng)用也存在明顯不足。教育工作者要在實踐中研究、探索，結(jié)合學生的實際情況，有效地開展CDIO改革。

三、教學改革的探索

此次參照CDIO教學模式對“基礎(chǔ)工程”教學展開的教學改革有兩部分內(nèi)容。一是修訂教學大綱，統(tǒng)一教材和教學PPT；二是組織學生開展了基礎(chǔ)模型構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計、出施工圖和模型制作。前一部分是為后一部分做準備。

1.修訂教學大綱，統(tǒng)一教材和教學PPT

局部修訂了“基礎(chǔ)工程”教學大綱。此次修訂的主要依據(jù)有：《高等學校土木工程本科指導性專業(yè)規(guī)范》；[6]CDIO理念是將其流程整合于平時的教學過程中，并不要求占用課時；我校的實際情況，如開設(shè)有“地基處理”專業(yè)任選課。

此次局部修訂主要為部分教學內(nèi)容和學時分布調(diào)整。修訂后的教學大綱總學時為40課時。其中各類淺基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)共34個課時，基坑、擋土墻、特殊土地基共6個課時。同時，結(jié)合教學大綱要求和學生的實際情況，統(tǒng)一教材和教學PPT。

2.任務(wù)書分配、模型構(gòu)思、設(shè)計和制作（實現(xiàn)）

任務(wù)書由任課教師結(jié)合工程實際，提供給各小組。考慮到教學大綱中“淺基礎(chǔ)”和“樁基礎(chǔ)” 屬于重點內(nèi)容，此次教改項目中設(shè)有“淺基礎(chǔ)”和“樁基礎(chǔ)”兩個子項目。將每個班分成十個小組，設(shè)小組長負責小組協(xié)調(diào)管理，設(shè)書記員負責小組活動記錄。形成的最終成果包括小組活動圖片、子項目計算書、施工圖、基礎(chǔ)模型。班級間相互投票。要求各組子項目的進度與教學進度一致。

具體實施步驟如下：

（1）構(gòu)思（Conceive）。各小組對任務(wù)書進行解讀與討論，據(jù)場地條件、荷載條件、設(shè)計要求合理選擇基礎(chǔ)類型和結(jié)構(gòu)形式，確定結(jié)構(gòu)材料。

（2）設(shè)計（Design）。基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響基礎(chǔ)能否滿足承載力要求。按照教學大綱要求，學生必須熟練掌握該部分知識，在課堂介紹基礎(chǔ)的設(shè)計各環(huán)節(jié)及流程后進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，見圖1。在此過程中，學生可以結(jié)合課堂知識，逐步、全面、詳細地了解基礎(chǔ)設(shè)計的各個環(huán)節(jié)。結(jié)合計算結(jié)果和構(gòu)造要求得出基礎(chǔ)施工圖。

值得一提的是不少小組據(jù)計算流程圖，提前自學課本知識，查閱相關(guān)參考資料，小組成員團結(jié)一致，相互配合，整個班級形成共同討論、相互競爭的良好學習氛圍。同時，這一環(huán)節(jié)運用了材料力學、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理，CAD制圖等前修課程的知識。學生對相關(guān)課程的知識有了回顧和應(yīng)用。

（3）實現(xiàn)（Implement）。這一環(huán)節(jié)是要求學生自己動手，據(jù)施工圖以適當?shù)谋壤谱鞒龌A(chǔ)結(jié)構(gòu)模型。除基本外形尺寸，還應(yīng)表現(xiàn)出鋼筋骨架，以及鋼筋和上部結(jié)構(gòu)的連接。模型的材料自行選擇。學生在模型制作和修改過程中加強了對課本知識的理解。部分模型見圖2、3。

（4）過程管理與評比。每次上課前均隨機抽取一組，展示小組進度。并由組長回答其他同學的提問。在這種機制下，小組之間的競爭比較激烈，效果可想而知。

最終每個班級選出前三名參加了土木工程學院基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型設(shè)計大賽，提高了學生對專業(yè)課的學習熱情。

四、結(jié)論

基礎(chǔ)工程教學小組從教學大綱、教材、教學PPT、模型設(shè)計和制作比賽各個個部分展開了基礎(chǔ)工程CDIO教學改革的探索。作為此次基礎(chǔ)工程CDIO教學改革的嘗試和亮點，模型設(shè)計和制作比賽的出現(xiàn)，使學生的學習熱情高漲。學生對課本知識形成了初步了解、模擬構(gòu)思，設(shè)計、自行制作、加強理解的過程，同時增強了學生的團結(jié)協(xié)作意識。

可以說，此次基礎(chǔ)工程教學改革結(jié)合了CDIO教學改革的要求，目標明確，過程有條不紊，在師生的共同參與和努力下，取得了良好的教學效果。

但是不足之處也不容忽視。此次教學改革的探索僅僅是一種模擬性質(zhì)的，距純粹的CDIO還有差距，尤其是在整體結(jié)構(gòu)上，只進行到了構(gòu)思－設(shè)計－實現(xiàn)三個步驟。但是，這種模式以低成本、高效率的特點向CDIO工程教育模式邁進了一步。

參考文獻：

[1]張德祥.1998—2007年中國高等教育結(jié)構(gòu)發(fā)展變化的制度分析[J].中國高教研究，2009，(12):1-7.

[2]CDIO教育改革工作辦公室.CDIO簡介(2012)[DB/OL].[2012-06-08].http://www.chinacdio.cn/viewNews.asp·flowNo=268.

[3]王殿君，王偉，等.CDIO人才培養(yǎng)模式在機械電子工程專業(yè)綜合訓練中的應(yīng)用[J].安徽師范大學學報(自然科學版)，2011，34(3):241-243.

[4]李善壽.“CDIO”工程教學模式在實踐教學中的實施方法研究[J].重慶科技學院學報(社會科學版)，2010，(20):164-166.

[5]王碩旺，洪成文.CDIO:美國麻省理工學院工程教育的經(jīng)典模式——基于對CDIO課程大綱的解讀[J].理工高教研究，2009，28(4):116-119.

[6]高等學校土木工程學科專業(yè)指導委員會.高等學校土木工程本科指導性專業(yè)規(guī)范[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.

（責任編輯：宋秀麗）