基于CDIO理念的混凝土結(jié)構(gòu)設計課程教學改革★

盧召紅 薛景宏

(東北石油大學土木建筑工程學院，黑龍江 大慶 163318)

混凝土結(jié)構(gòu)設計是高等學校土木工程專業(yè)學生必須掌握精通的專業(yè)課，該課程對培養(yǎng)學生的混凝土結(jié)構(gòu)工程概念、設計方法、工程意識、解決實際工程問題的能力和創(chuàng)新能力等方面具有重要意義，在土木工程專業(yè)系列課程中占有十分重要的地位。該課程是理論密切聯(lián)系實踐的工程類課程，所學內(nèi)容與其他各門結(jié)構(gòu)課程的學習緊密聯(lián)系，也是工作中應用最多、最廣的專業(yè)知識，并對學生在專業(yè)方向的進一步學習和發(fā)展起到至關(guān)重要的決定性作用。而在課程的教學過程中，傳統(tǒng)的教學方法是以課堂教師講授為主，以課程設計、畢業(yè)生設計和生產(chǎn)實際等實踐教學為輔助的教學模式已顯露出諸多的弊端。學生在學習過程中只注重課程理論學習而疏忽了實際操作和創(chuàng)新能力。隨著我國確定“到2020年進入創(chuàng)新型國家行列”的科技發(fā)展總目標，我國教育改革的重點將轉(zhuǎn)向探索如何培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。基于此，現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)設計課程的教學模式已不適應新型人才的培養(yǎng)，尋求新的教學方法已勢在必行。當前，“CDIO”教育模式是國際工程教育與人才培養(yǎng)的最新創(chuàng)新模式教育之一，該教育模式自提出至今逐漸受到了國內(nèi)外工科教育界的普遍認可和積極響應。實施探究式學習、參與學習和主動實踐學習是該教育模式的特點，幫助學生明確所學內(nèi)容在學科知識體系中的位置，找到建立和優(yōu)化自身知識系統(tǒng)的方向和學習方法，確定學習的方向性和主動性，提高輕松活躍的課堂氛圍。

1 CDIO工程教育理念

CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)，即“構(gòu)想—設計—實施—操作”四個過程，涵蓋了絕大多數(shù)工程師的專業(yè)實踐過程。該教育模式包括個人的學術(shù)知識水平，學習者終生學習能力、團隊交流能力、項目整體掌控和駕馭能力，該教育模式的前景是培養(yǎng)有專業(yè)技能、有社會意識和有企業(yè)家素質(zhì)的高級工程師。CDIO工程教育大綱包含復雜的工程系統(tǒng)、成熟思維的個體、基于工程環(huán)境的現(xiàn)代團隊、構(gòu)思—設計—實現(xiàn)—運作4個層面。在該大綱指導下，培養(yǎng)出來的工程人才能夠具備:專業(yè)技術(shù)知識、個人專業(yè)技能水平和職業(yè)道德標準、團隊協(xié)作能力和項目運作能力。該模式下的課程體系主要表現(xiàn)為:1)能夠激發(fā)學生的學習興趣;2)能夠明確學習方向并轉(zhuǎn)變學習態(tài)度;3)能夠提高專業(yè)基礎(chǔ)水平;4)能夠提高團隊合作意識;5)能夠提高教師的任教水平和專業(yè)能力;6)能夠提供更多更好的課程評價方法和教學效果驗證標準。

2 基于CDIO理念的混凝土結(jié)構(gòu)設計課程改革實踐

教學方法上實施探究式學習、參與學習和主動實踐學習，該方法主要體現(xiàn)對“構(gòu)思”環(huán)節(jié)的需求分析，幫助學生找準所學課程內(nèi)容在該學科體系中的位置，明確學習的目的和方法，提高學習的主動性和學習的興趣。并使學生能夠?qū)⑺鶎W的知識迅速應用到實際的工程中。將理論知識和實際工程設計聯(lián)系起來調(diào)動學生的學習積極性，活躍課堂氣氛并讓學生感覺學有所長，學有所用。

2.1 建立CDIO模式下新型課堂授課體制

課堂上，教師應緊密結(jié)合專業(yè)特點，知識面廣但又重點突出，結(jié)合工程實際以及國內(nèi)外前沿的知識，開闊學生的視野，調(diào)動學生的求知欲望，賦予課堂時代氣息。基礎(chǔ)知識講解過程中，必須嚴格要求學生知識點的掌握程度，要博學多問，重點突出。對重點、難點和關(guān)鍵點要著重講解并要求學生理解透徹，記得清晰。以專業(yè)知識為載體培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。對于混凝土結(jié)構(gòu)設計原理的具體分析過程、分析方法、重點和難點的講解，用傳統(tǒng)的教學手段，以便學生能夠跟著教師的思路逐步領(lǐng)會;同時注重多媒體輔助教學的配合運用，使課堂教學能更生動、更形象的進行講解，提高授課效率和教學效果，發(fā)揮教師的主導作用，與學生進行雙向交流，充分調(diào)動學生學習的積極性和主動性。教學過程中，可以通過不同的教學形式或手段對不同的教學內(nèi)容進行講解。為激發(fā)學生的學習興趣，調(diào)動學生的學習主動性可組織學生分組討論、各抒己見，然后派代表發(fā)言或以辯論的形式對復雜和爭議的問題進行討論，相對于傳統(tǒng)單獨提問的形式，這樣效果要好得多。同時，還要注重培養(yǎng)學生獨立思考和解決問題的能力，讓學生變被動為主動，充分發(fā)揮每個學生的主觀能動性。

2.2 加強實踐教學環(huán)節(jié)，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識

混凝土結(jié)構(gòu)設計是實踐性非常強的課程，要求學生實際操作或模擬實際操作設計的能力很高，因此實踐教學同樣是本課程教學環(huán)節(jié)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)對于學生培養(yǎng)學有所長學有所用的能力和未來的從業(yè)方向起到了至關(guān)重要的作用，甚至關(guān)系到整個課程的教學。為此，按照圍繞該課程的教學目標設計課程設計、建立實習基地、畢業(yè)實習及社會調(diào)查等實踐教學。

課程設計是鞏固加深理論知識和綜合使用技能的重要環(huán)節(jié)。通過一個具體的結(jié)構(gòu)單元或體系，如鋼筋混凝土樓蓋設計、多層框架結(jié)構(gòu)設計等，讓學生將理論知識運用到設計中，并采用計算機軟件進行輔助設計，對兩種設計結(jié)果進行比對分析，促進學生設計操作能力和綜合分析能力的培養(yǎng)。理論課程完成后，讓學生進入設計基地，進入一個工作團隊，通過一個具體實際建筑的設計過程，讓學生來驗證“設計—實現(xiàn)”的環(huán)節(jié)，掌握混凝土結(jié)構(gòu)設計的方法和設計流程，培養(yǎng)學生團隊協(xié)作的能力;在遇到問題時，通過教師或工程師的開導啟發(fā)，讓學生自己分析失敗原因，幫助學生對相關(guān)知識的理解，起到活學活用的作用。在設計總結(jié)提交設計成果時，注重設計計算書和設計圖紙的規(guī)范性，嚴格按照正規(guī)設計圖紙和計算書的標準驗收學生的設計成果。根據(jù)CDIO理念，改革現(xiàn)有實踐教學模式，調(diào)整實踐教學內(nèi)容，開放實驗室和實習基地，充分利用教學資源，做好每次實驗和操作訓練，給每位學生充足的操作、思考和理解時間，成績考核遍布整個教學過程的始終，促使學生重視每一個教學環(huán)節(jié)，激勵學生的學習自覺性和主動性，避免學生突擊應付考試，顯著增強課程的教學效果。

2.3 基于工程項目學習教學方法

教學過程中以實際工程項目為載體，結(jié)合結(jié)構(gòu)工程學科知識，從實際設計項目中引出工程實際問題，通過實際的問題讓學生在解決和學習的過程中掌握學科知識、鍛煉工程設計能力。在解決實際工程問題過程中，應用課程教學為學生提供牢靠的專業(yè)基礎(chǔ)知識，進一步解決學生學習本課程的目的和怎樣應用等一系列問題。通過混凝土結(jié)構(gòu)的計算與施工圖繪制的工程設計實例，分析設計方法和設計過程，使學生了解本課程主要知識點與混凝土結(jié)構(gòu)施工圖的關(guān)系，從一個工程師應具有的專業(yè)素質(zhì)和靈敏度去面對課程學習，提高學習興趣。通過混凝土結(jié)構(gòu)概念設計，結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算，結(jié)構(gòu)構(gòu)件設計計算和結(jié)構(gòu)施工圖的繪制直至施工圖交底，工程竣工驗收的全過程，完整地展開“構(gòu)思—設計—實現(xiàn)—運用”四大環(huán)節(jié)于一個完整的項目，完成一個混凝土結(jié)構(gòu)設計的全過程。培養(yǎng)學生在掌握理論知識的基礎(chǔ)上，通過知識的不斷運用和再學習的過程，讓學生不斷的提高對知識的綜合應用能力，擴大學生專業(yè)視野，增強學生社交和專業(yè)實踐能力，提高專業(yè)知名度，檢驗專業(yè)辦學質(zhì)量和辦學方向。

2.4 考核模式的改革

學生成績的計算由期末考試成績、平時成績、實驗成績和課程設計成績四個部分組成。期末考試方式采用開卷和閉卷雙重模式，即考試分兩部分進行，前段基礎(chǔ)理論和概念題目采用閉卷方式，后段采用開卷考試，主要考察設計計算型題目，可借鑒結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)課考試的題型和方式。課程設計成績根據(jù)平時成績(30%)，設計成績(50%)，答辯成績(20%)三部分構(gòu)成。期末考試成績按照評分標準嚴格評定，評定結(jié)果應該是透明化即讓學生對評分標準和自己的卷面有清晰的了解，知道失分點和失分原因。平時成績包括課堂表現(xiàn)力和平時出勤率等，以保證學生的學習時間和學習態(tài)度，并加強平時作業(yè)和平時測試的力度，讓學生注重平時的學習過程和學習效果。實踐環(huán)節(jié)可分組進行評定，不同的設計小組由于設計的具體內(nèi)容不同，為了讓每位學生都涉及到不同知識點，避免學習中出現(xiàn)片面和死角。設計完成后，由負責老師組織學生答辯，每組隨機抽取一個學生進行答辯，答辯成績作為該小組每位成員的基礎(chǔ)分數(shù)，該工程是將整個設計小組模擬成一個設計團隊，每位隊員都必須均衡學習，每個人努力的結(jié)果是大家獲得好成績的前提，以培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作和互助互學的意識。上述考查評價方式有利于提高學生學習的自覺性和主動性，避免學生突擊應付考試，從而顯著增強教學效果。

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