《建筑材料》采用CDIO模式的教學改革研究

摘要：CDIO是一種新的教學形式，代表構思（Conceive）、設計（Design）、完成（Implement）和運作（Operate），本文以《建筑材料》課程為對象，構建CDIO教學形式，把教學進程分解為構思-設計-完成-運作，具體為學生自主組團，選取研究項目，制定項目的總體思路，進行教學設計（包括教學目標、大綱、內容及方法設計），實施所設計的內容，掌握規定的知識，根據具體實踐結果，進行相關調整，進一步實施運作過程。

關鍵詞：建筑材料;CDIO;教學改革

一、前言

《建筑材料》是土木與建筑工程類專業的一門具有重要性的必修專業技術基礎課，其不同于力學等課程，擁有很多計算，邏輯性強，它涉及的內容龐雜，材料種類繁多，另外，隨著科學技術的提高，大批新材料的涌現，故要學習的東西非常多，又主要是敘述性及經驗總結性的內容，這樣老師上起來難，學生學起來枯燥，教學效果必然達不到，而本門課又是其他課程的基礎，重要性可見一斑[1]。針對這種情況，第一，我們重點學習現階段工程中那些常用的建筑材料，如混凝土、鋼材等，第二，重點是教會學生如何學習，掌握學習方法，在以后遇到新材料可以自己獨立學習掌握。而CDIO這種新的教學模式符合此種情況下的要求，能給學生創造自主的、理論實際相結合的課程學習環境，激發學生自主學習的主動性，使學生形成系統的知識結構，獲取扎實的工技術程能力。

二、《建筑材料》課程現階段教學中的不足

《建筑材料》課程教育教學過程中存在以下問題：（1）方法單調：現階段課堂教學主要是教師上、學生聽的過程。傳統課堂教學，教師主導課堂進行灌輸的一種注入式教學，學生處于被動狀態，積極性不高。（2）教材滯后：教學質量嚴重影響，建材種類非常多，從有機到無機，從單一到復合，品種繁多;此外，隨著科技進步，新的材料又不斷地出現，教材更新難以跟上材料的發展進度，學校這種情況更加嚴重。（3）試驗欠缺：缺乏綜合性、設計性試驗，傳統試驗課，教師講授試驗步驟，介紹試驗儀器、試驗目的等，學生以此完成試驗，最后整理數據，驗證結果，創新少，這種局限，使學生很難有發明創造機會[2]。（4）理論枯燥：土木工程專業學生多為理科生，對定性的描述或經驗規律的結論、概念、術語等內容覺得平淡枯燥，使得課程學習存在一定困難。（5）課程孤立：傳統的教學僅關注課程自身的縱向延續，忽略課程的橫向聯系，造成學生學習理論準備不足，且疲于應付考試，理論與實踐脫節。

三、《建筑材料》課程 CDIO模式的組織與實施

把教學過程分解為構思-設計-完成-運作，具體為學生自主組團，選取研究項目，制定項目的總體思路，進行教學設計（包括教學目標、大綱、內容及方法設計），實施所設計的內容，掌握規定的知識，根據具體實踐結果，進行相關調整，進一步實施運作過程。

1.總體構思（C）

學生自主組隊，四人一組，選澤一種確定的建筑材料，以混凝土為例，完成配比設計、配制、成型、養護和性能檢測。老師只規定試驗任務和要求，提供原材料和試驗設備，由學生自行擬訂試驗方案，獨立試驗、分析處理數據、編寫試驗報告，為學生營造全面的實踐環境。過去學生習慣于依賴老師的演示和指導書上的試驗步驟來完成試驗，只是簡單的重復，所以造成學生不動腦筋去考慮試驗的步驟，試驗數據獲得的手段等，這不利于學生全面培養。此外，還可開發計算機模擬試驗教學軟件，用來模擬實際操作。

2.教學設計（D）

《建筑材料》課程以學生進行自主探索為主線，構思完成后、學生查閱一定量的文獻資料，進行定期的交流，促使學生閱讀，培養自學的能力，然后開展設計工作。設計始：每個小組提出設想，給出總體設計規劃，階段性成果公開報告，教師組進行評價。設計中：小組進行《建筑材料》相關的構思，集中研討并報告階段性成果，教師組進行評價。設計末：完成《建筑材料》總體架構，小組集中討論并匯報階段性成果，教師組對小組一對一單獨進行評價指導。

3.設計完成（I）

以混凝土配合比設計為例，進行專題討論，掌握新拌混凝和易性的測定方法（如坍落度法），充分了解硬化后混凝土的強度和變形性能的測定方法，以及混凝土的耐久性以及影響耐久性的因素，學習掌握普通混凝土的配合比設計步驟，了解混凝土技術的新進展方向及其未來發展趨勢等作為專題研討的部分，把前期的理論學習做到充分。結合商品混凝土攪拌站實際情況，幫助學生們理清思路，從而為解決建筑材料實際面臨的問題提供更好地參考。

4.設計運作（O）

分組嘗試開發的新的建筑材料，如新品種混凝土，根據實際工程的使用功能要求，構思和設計混凝土組成材料的品種和質量比。另外，在設計過程中還需考慮組成材料對環境對人的無害性、資源的節約性和可再生利用性等特點;然后，學生獨立進行試驗，循環進行3次新材料設計—試驗檢驗—改進提高等一系列過程;最后，學生寫出開發報告并進行全班演示[3]。學生根據《建筑材料》方案與實際施工效果的差異，判斷方案不合理的地方，進行調整修改，循環多次進行完善。

四、結語

將CDIO 模式引入土木與建筑工程專業《建筑材料》課程教學是符合實際的，滿足21實際人才培養要求的，根據CDIO 理念的基本思路和整體架構，進一步確立了“以學生自主探究為主體”、“以學生創新才能為核心”和“以學生綜合素養為中心”的教學培育模式，培育學生創新才能，達到課程教學效果和目的。

參考文獻：

[1]鄢朝勇，葉建軍.《土木工程材料學》課程的教學方法研究[J].襄樊學院學報，2011（8）：84-88.

[2]董偉，陳德鵬，鄭先友，程車智.CDIO模式下城市設計課程教學探究[J].安徽工業大學學報，2020，37（5）：64-65.

[3]李庚英，趙曉華，熊光晶.“土木工程材料”CDIO模式的設計與實現[J].高等工程教育研究，2009（5）：41-51.

作者簡介：張瑞（1989-），男，安徽六安人，碩士，助教。專業方向：土木工程。

基金：校級教學研究項目：關于《建筑材料》采用CDIO模式的教學改革研究（2019jyxm019）。