基于CDIO原理《混凝土結構設計原理》教學研究*

祝睿娟（河北水利電力學院，河北滄州061001）

近年來，土木工程專業人才需求量呈遞增趨勢，對于專業教師來說，應深入研究混凝土結構設計原理課程教學模式，探索CDIO原理與專業課程教學融合方法，最終培養優秀的專業人才。可見，這一論題具有探究的現實性意義，具體內容如下。

1 CDIO原理基本介紹

CDIO工程教育模式以CDIO大綱為指導，在理論知識與實際操作結合方面提供可行性策略。CDIO原理總結為：基于工程教育模式思想科學制定設計方案，在具體技術輔助下呈現原理及設計思想，最后以項目實習方式有機融合理論知識和團隊協作，為社會發展提供推助力[1]。其中，C、D、I、O分別是構思、設計、實施、運作的代表，以工程項目為例，這是全生命周期的過程式構建。工程教育教學改革的關鍵期，CDIO原理在混凝土結構設計原理課程教學中運用，一定程度上能夠鍛煉專業學生綜合能力，并與國際工程教育接軌，真正為工程實踐提供所需人才。

2 混凝土結構設計原理課程特點及教學問題

2.1 課程特點

土木工程專業教學中，教師既要傳授理論知識，又要提升學生實踐技能，混凝土結構設計原理課程具備理論教育和實踐教育雙重優勢，這也是該課程核心地位提升的主要原因。課程特點總結如下：

第一，知識點范圍廣。課程內容包括定義、公式，以及受力變形下構件的承載力計算等，專業學生既要扎實鞏固基礎知識，又要在專業學習中拓寬思路，從而為課程實踐提供知識支撐。

第二，課程實踐性。混凝土結構設計實踐以基礎專業課為支撐，學生通過學習結構力學、材料力學等課程知識來指導實踐，確保力學分析、模型構建等活動有效開展，最終混凝土結構設計方案返修次數會大大減少，并且設計作品能夠達到規范化要求[2]。

第三，計算模型。試驗研究、經驗總結為計算公式形成與運用提供基礎，混凝土結構設計原理課程教學中，教師參照現行規范完成多公式教學任務，即便計算公式的實際應用存在一定阻力，但能夠鍛煉學生綜合實踐能力。

第四，解答方法多樣性?；炷两Y構設計原理課程教學中，教師向學生介紹視情而定原則，取得資源優配、設計方案實用性提高的良好效果，當影響因素動態變化，所以混凝土結構設計結果不相一致。實際教學中，教師引導學生根據學習習慣及方法，徹悟混凝土結構設計原理，為實際操作提供理論指導。

2.2 教學問題

當前混凝土結構設計原理課程教學效果不容樂觀，實際教學中存在學時不足、教材內容更新遲緩、教學方法陳舊、教材評價單一等問題。專業基礎課程的知識點較多，并且理論體系具有學科綜合性，從學生角度來看，應獲得充足課時，否則，專業課知識消化效果不盡如人意?，F今，專業課課時呈壓縮態勢，教師為在規定課時內完成教學任務，只能選擇重點內容講解，實際上，知識點講解停留于淺顯層面，最終不利于學生完整知識架構的建立，并且會影響基礎知識內化和實踐技能的提升[3]?；炷两Y構設計原理課程教材例題更新速度緩慢，這與新規范背道而馳，不利于提高教育教學有效性。課堂教學中，專業教師更多的是運用傳統教學法，即通過填鴨方式、灌輸方式進行知識傳授，實則理論知識在實踐中的指導效用難以全面發揮。除此之外，教學評價方式不夠豐富，最終得到的評價結果并不能真實反映混凝土結構設計原理課程教與學效果，這對教學策略科學化制定、有效化實施會帶來負面影響。

3 CDIO原理用于混凝土結構設計原理課程教學的策略

3.1 混凝土結構設計項目

CDIO原理應用的過程中，圍繞具體項目運用理論知識，使項目設計活動規范化開展，從而豐富學生的設計經驗，為日后實踐能力培養奠定基礎。案例項目涉及截面承載力，這既能考查學生對專業知識掌握情況，又能讓學生在多種截面破壞情境中靈活運用公式完成計算任務，從而培養學生發散思維，取得理論與實踐結合的教學效果。每組實驗成員約八名，各組員分別負責資料獲取、公式計算、實驗分析與總結，最終組長以PPT形式展示實驗結果。

3.2 建設CDIO理念為指導的教學體系

3.2.1 構思

學生在圖書館或電子閱覽室查閱文獻資料，還可以通過網絡檢索方式得知試驗原理及方法，并逐項細分試驗環節，為試驗知識運用做足充分準備。了解截面承載力安全范圍時，準備適宜重量、輕質量、重質量筋梁試件，科學制定測試方案，在這一過程中，組員集思廣益，教師正確指導，為承載力計算提供新思路。

3.2.2 設計

項目構思后，學生細化試驗項目設計活動，在承載力計算基礎上，逐項完成臺座、支座，以及其他部件的承載力設計方案。在此期間，組員圍繞可行性、潛在問題進行討論，針對性制定問題處理預案。

3.2.3 實施

基于上述步驟將試驗內容付諸實踐，并做好相關數據的變化情況，從而驗證設計方案合理性，客觀總結截面裂縫規律、撓度變化特征。一旦出現荷載超支現象出現，那么通過彎矩替換再次記錄數據。最后比較理論層面和實際層面承載力，盡可能減少實施環節的失誤。

3.2.4 運行

試驗結束后，各小組整理、分析試驗數據，據此填寫試驗報告。接下來從多層面分析誤差原因，并記錄CDIO理念應用感受。最后組員之間互相評價各自表現，組長客觀匯總組內協配情況。

3.3 創新CDIO原理常態運用策略

3.3.1 調整課時結構

專業基礎課的課時壓縮，要想在有限課時內完成教學任務，這對教師專業能力提出挑戰。課堂教學中，教師應梳理教材重難點，將易理解、難度低的知識放在導學、課后自學等環節，課上教師重點講解學生難以理解的知識點。這既能鍛煉學生自學能力，又能從整體上提高混凝土結構設計原理課程教學質量，能使CDIO原理實用價值全面提高。

3.3.2 選擇適合教材

教材例題更新情況與新規范要求相一致，即教材內容與專業規范、專業特點、學時相匹配，這既能突破專業知識傳授阻力，又能讓學生在理解知識的基礎上，有效內化理論知識。教材內容更新落實到過程，意味著CDIO原理的應用價值全面顯現，這能真正優化混凝土結構設計原理課程教學效果。

3.3.3 創新教學方法

CDIO原理實踐階段，教師將傳統教學法與多媒體教學法相結合，即以PPT展示法、視頻教學法細致介紹工程結構、工藝特點，同時，受力情況能夠直觀顯現。涉及公式推導時，板書教學方法更具優勢，因為學生能有更多時間記憶公式，通過理解式記憶力來解答實際工程問題。由于教學情況受多種因素影響，所以教師能夠通過推廣慕課教學法來利用碎片時間，幫助學生鞏固舊知、拓展新知，從而豐富學生知識體系、完善知識架構。最為重要的是，慕課教學法能夠打破時空局限性，滿足學生個性化學習、自主學習等需求。由于混凝土結構設計原理課程知識點繁雜，為確保學生內化所學知識點，教師每講解一節知識點，會為學生提供組件討論時間，必要時提供工程素材，鼓勵學生以組件合作方式完成規范設計任務，將設計環節存在的問題經討論高效解決，這既能鍛煉學生協作協配能力，又能實現CDIO原理子環節之間的有效連接。

3.3.4 改革考核方式

為了解階段性混凝土結構設計原理課程教學中CDIO原理實踐情況，務必全過程考核教與學活動，基于常規考試考核方式，將課堂表現、設計構思、實踐表現等內容納入考核范圍，并從學生、學生家長、科任教師口中得知客觀評價?？己私Y果出具后，教師有依據地調整CDIO工程教育方案，引導學生端正學習態度，鼓勵學生活用綜合知識，從而提升學生理論知識運用能力和實踐操作水平。

3.3.5 組建教師團隊

專業教師聘用時，既要在高質量授課方面提出要求，又要教師具備混凝土結構設計經驗，這能為混凝土結構設計原理課程教學提供優質服務。教師聘用后，組建雙師型團隊，這既能提高教師專業教學能力，又能在課程教學改革方面提供豐富的師資力量，確?；炷两Y構設計原理課程教學活動又好又快開展。

4 結論

綜上所述，土木工程教育教學改革的關鍵期，混凝土結構設計原理教學理念革新、教學方法改進十分關鍵。當CDIO原理用于混凝土結構設計原理課程教學當中，應調整課時結構、選擇適合教材、創新教學方法、改革考核方式、組建教師團隊，真正提高專業學生理論知識運用能力，并鍛煉學生實踐操作能力。