土木工程專業基于CDIO工程教育模式的優化改革

張煜敏+劉振華+崔瑩

摘要：針對土木工程專業傳統教育模式在實踐方面的欠缺，分別在課程建設、師資建設、實習基地條件保障等方面提出了土木工程專業基于CDIO工程教育理念的教育改革措施，以期推進CDIO工程教育模式在高等院校土木工程專業教育改革中的應用。

關鍵詞：CDIO工程教育模式；土木工程；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）23-0124-02

一、引言

自2010年教育部提出“卓越工程師教育培養計劃”之后，我國高校建設越來越重視對具有較強創新能力、適應社會經濟發展需求的各類型工程技術人才的培養。

CDIO工程教育模式是2014年由美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究組針對工程教育質量問題探索研究的成果。CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）、運作（Operate）四個環節的結合，也是“實踐中學習”和“基于項目教育和學習”（Project based education and learning）的集中概括和抽象表達。

該教育模式讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程的理論、技術與經驗，將系統課程的理論基礎與工程實踐相結合，采用課程體系與現代工程實際相互支撐的方式實現學生實踐能力的培養，使學生在理論與實踐交互輔助的學習環境中培養工程技術人員所需要的專業素質。

二、CDIO工程教育模式與傳統教學模式對比

西安石油大學土木工程專業主要培養房屋建筑、橋梁工程、城市道路方向從事設計、施工、養護、管理等工作的工程建設類人才，具有鮮明的工科特色。CDIO工程教育模式與土木工程專業的培養目標相結合，在實踐型人才的培養方面更具特點，著重培養學生的設計、施工、組織、管理等工程專業素養以及相互協作解決工程問題的實踐能力。力求以工程實例為主線，讓學生在現代化教學手段和實踐環境中取得豐富的工程設計分析能力和主動學習的經驗，促進學生知識、能力和素質的一體化成長。

而傳統教育模式著重強調將大學生培養為有理想、有道德、有文化、有紀律、德智體美勞全面發展的社會主義接班人。在該理念基礎上建立起的教學體系以課程和專業為中心，更注重對理論知識的傳授；教學模式通常是通過精心設計的課程，以教師講授科學知識的形式為基本模式，對結合工程實際的能力培養投入相對較少。學生也相應缺乏工程素養以及解決實際工程的能力，與社會需求的土木工程專業人才類型有一定的脫節。

三、基于CDIO工程教育模式的優化改革

高等學校的學科建設，無論在教學還是科研方面都有較高的要求，既要做好科學技術研究成果的應用，也要做好基礎理論教學與專業課程教學實踐工作的優化和完善。尤其在具有行業特色型的土木工程專業本科教學中，應該考慮多元化的培養目標，不但為學生選擇進一步深入教育打下深厚的基礎，同時在教學過程中著重提高學生的實踐能力，即有利于學生今后科研工作的展開，又有利于職業生涯的順利起航。

基于CDIO工程教育模式，結合現代化專業創新人才的培養目標，可以對我校土木工程專業本科教學工作在以下幾個方面進行優化改革。

1.課程建設。課程體系的優化應該以項目實踐為主線，參照工程實際的理論及技術需求，將要求反推到教學大綱、教學計劃以及課程設置中，通過每一門課、每一個模塊、每一個教學環節來落實工程技術對專業化人才實踐能力的要求。在土木工程專業人才培養方案中，課程主要分為通識教育課程、學科基礎課程、專業方向課程及主要實踐性教學環節四大模塊。

通識教育課程作為大學生基礎教育課程，沒有任何專業方向性。但基于CDIO工程教育模式，應該使大學生在入學時便對所學專業有基本的了解，尤其對土木工程專業的學科設置、研究前沿、就業方向等建立基本的概念，甚至能夠激發學生對所學專業的熱情。

學科基礎課程中，《高等數學》、《線性代數》、《大學物理》、《材料力學》等課程均是土木工程專業的必修課程，旨在為專業方向課程的學習打好專業基礎。因此，在課程建設上，必須考慮各門課程的遞進關系。例如《理論力學》、《材料力學》、《結構力學》應分別在三個學期依次開展，以便學生對力學的概念由質點到桿件循序漸進地加深難度。同時，《大學物理》、《材料力學》、《土木工程材料》等課程均開設了相應的試驗課程，試驗內容的開設應與授課內容相互配合，通過試驗內容強化學生對理論知識的認知。

專業方向課程在我校被細化到建筑工程、道路橋梁工程、地下結構與巖土工程三個方向，同一專業方向的授課教師應在培養計劃制定之時，將各自負責的專業課程內容相互交流，對整個教學環節所需要涉及到的知識點進行梳理、選擇，并合理分配。

專業方向課程在授課過程中應采用理論推導及計算分析相結合的形式進行授課，在課程結束后可以配合課程設計，使學生將所學理論知識結合工程實例加以運用。尤其是大學第四學年的畢業設計教學環節，是一個對學科的發展前沿深入了解、將專學科基礎課程及專業方向課程所學知識聯合應用的環節。畢業設計的題目通常由指導教師視學生的選題合理性及適用性確定，若能結合實際工程對房屋建筑或橋梁結構進行初步設計及結構分析驗算，便是對CDIO教育理念最好的應用。

2.師資建設。具有工程實踐經驗的教師在實施CDIO教學模式的工作中有著舉足輕重的作用，他們的實踐能力、創新能力和業務水平直接影響著實踐教學的效果。在實踐性教學的要求下，課堂教學中的案例教學、實踐環節中的模擬實訓、校外工程場地的現場實習，均對教師在實踐經驗上提出了更高的要求。因此，土木工程專業的高校教師需要盡可能成長為雙師型教師，既有豐富的工程實際經驗，又有扎實的理論教學功底，甚至能夠獲得工程師及教學方面的兩類職稱。

3.實習基地條件保障。在CDIO教育模式中，通過構思及設計兩個環節的準備，便需要通過由工程實際來對所學的知識加以實現和運作。在高等學校，通常會采取實習的形式，使學生接觸到生產第一線的具體工程作業，尤其是認識實習、學年實習、社會調查和畢業實習等實踐環節，均需要校外的生產實習基地提供相應的保障。為了能夠獲得理論與實踐交叉滲透的效果，土木工程專業在實習基地的建立過程中必須要考慮到工程生產實際的需要，盡量結合在建工程以便鍛煉學生的自立、自學、動手、溝通和執行等能力。尤其中鐵、中建、中交等大型建筑施工單位，在“一帶一路”的戰略部署中均占有極為重要的角色，很多高鐵、隧道、道路橋梁以及房屋建筑均由此類單位進行建設，若能在此類建設單位中建立實習基地，讓學生接觸工程結構的建設一線，將會是學生感性理解工程實際的一個重要途徑。

四、結語

從以上對比可見，CDIO教育模式與傳統教學模式相比而言，在對學生的能力培養方面具有更加積極的意義。在該模式下教育出的學生需要一定的角色轉換，積極地參與到主動學習、實踐的能力培養中，同時也會在CDIO教育模式的要求下提高自身的責任意識、合作協調能力以及發現問題、解決問題的綜合素質。同時，對該模式進行實踐的高校教師會不斷向雙師型或是更加綜合的能力方向靠攏，提升教師的社會責任感以及工程實踐能力。從現階段的發展來看，教師所采用的教學方式方法、教材以及教學評價體系等還需要更多的完善，高等院校在實踐型人才培養的道路上還需要繼續努力。

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Optimizing Reform of Civil Engineering Majors Based on CDIO Engineering Education Mode

ZHANG Yu-min，LIU Zhen-hua，CUI Ying

（Mechanical Engineering College，Xi'an Shiyou University，Xi'an，Shaanxi 710061，China）

Abstract：Aiming at the lack of practice in traditional education mode for civil engineering majors，some education reform measures based on CDIO engineering education mode have been proposed to civil engineering majors in the construction of courses，teaching staff and practice bases，and the CDIO engineering education mode was been expected to be applied in civil engineering majors of colleges.

Key words：CDIO engineering education mode；civil engineering；education reform