OBE與CDIO理念下土木工程專業創新人才培養途徑研究*

莊 宇，張忠武

(佳木斯大學 建筑工程學院，黑龍江 佳木斯 154000)

2019年由中共中央、中國國務院印發的《中國教育現代化2035》[1]，作為中國第一個以教育現代化為主題的中長期戰略規劃，其中明確提出[2]創新人才培養方式即推行多種教學方式(參與式、啟發式、探究式、合作式)和教育模式(選課制、走班制等)，培養學生創新精神和實踐能力。國家創新驅動發展戰略綱要[3]戰略目標分為三步，分別為第一步，到2020年進入創新型國家行列，基本建成中國特色國家創新體系，第二步，到2030年躋身創新型國家前列，第三步，到2050年建成世界科技創新強國。土木工程領域包括國計民生的基本建設，范圍較廣，隨著新設備、新材料、新工藝及新技術的快速出現，土木工程原有的按部就班知識輸入型的人才培養模式已經不能適應教育現代化的要求，畢業生中除了一部分將繼續進行研究生階段學習的學生，另一部分人不一定能擁有良好的創新培養環境。因此，創新人才新模式的培養改革勢在必行。

OBE成果導向是1981年美國學者Spady提出的教學理念[4]強調學生從學習開始就有明確的學習目的和預期表現，學生清楚所期待的學習內涵，教師更加清楚如何協助學生學習。這種理念被提出后[5]，受到歐美等國家教育研究者的認同，先后在我國臺灣、香港等地得到推廣。

CDIO作為歐美工程教育的新模式，因其較好的教育培養成果，近幾年在全世界范圍內得到了應用。它分別將構思[6](Concive)、設計(Design)、實現(Implement)、運行(Operate)幾部分有機結合起來，把從產品的開發[7]到產品的運行的生命周期作為載體，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，實現在工程實踐、設計項目中從不同的深度、廣度培養學生的宏觀意識、學習能力和綜合素質。該模式既注重基礎知識的掌握，也注重個人能力、團隊合作能力、工程綜合能力的培養。基于此OBE與CDIO教育理念相融合的土木工程專業創新人才培養模式能更好地實現教育現代化，培養出具有創新精神與實踐能力的學生。

傳統的教學模式“重理論、輕實踐”，即注重理論知識的學習，重點考察學生對書本知識的掌握程度，以學生解答知識型問題為主，鍛煉了學生的考試能力；教師在授課過程中也注重知識的講授，這就在一定程度上有可能導致學生在學習過程中針對教師教、考的范圍而學習。考核形式單一通常由試卷答題評定最終成績，傳統課程教學嚴格遵守固定的進度，統一的教學模式、時間、內容等。傳統教學模式的形成基于學校在人才培養目標、人才培養方案、課程大綱以及課程體系的設置等，這在一定程度上阻礙了對學生的創新能力的提高。所以創新人才培養途徑可以從以下幾個方面加以改革。

一、確定確立以OBE為導向的課程知識體系

以OBE為導向的土木工程人才培養目標需具備以下幾種能力：

(一)優秀的職業道德能力。因土木工程關系國計民生，要求學生熟悉各種有關建筑的法律條款及國家、行業、地方各種規范。能夠維護國家權益，保障人民的生命財產，在法律框架和規范允許范圍內，遵守職業道德從事本專業工作。

(二)施工、勘察、設計等專業能力。通過學習，學生熟練掌握工程常用結構和構件的施工設計原理及方法，具有職業判斷能力和專業水平，發現工程中常見的現場施工與設計問題，并提出有效解決方案。具有擔任施工、勘察、設計等土木工程相關領域工作的能力。

(三)良好的溝通與團隊協作能力。在職業道德的守護下，學生需要有吃苦耐勞的敬業精神，做好本職工作的同時具備良好團隊合作能力，能很好地協調組織、領導管理工程項目。

(四)自主學習與創新能力。具有良好的終身學習的意識，具備文獻檢索和資料查詢等信息獲取的能力，在滿足報考條件下可以通過國家統一考試考取相關的職業資格證書，例如國家一級注冊結構工程師等，能夠通過多種學習途徑拓展自己的知識、增強創新能力。

(五)具有穩定的心理素質和強健的體魄。包括積極健康的心理品質和調節管理情緒的能力，可以承擔未來的社會重任。創新人才培養體系根據具有“五種能力培養目標”的高素質人才準確定位，現以某地方高校土木工程專業為例，確立創新課程體系。課程學時學分比例：通識教育課程43學分(占比23.2%)、687學時；學科基礎課程55學分(占比29.7%)、學時970；專業課程46學分(占比24.9%)、學時754學時；實踐性教學環節41學分(占比22.2%)。理論教學環節和環節類占總學分的77.8%，實踐性教學環節占22.2%，課程體系架構及學分學時分配合理，涵蓋了專業教育組成應具有的人文和社科類及工學實踐等各類課程。通過各模塊，形成了“土木工程專業課程知識體系結構圖”見圖1。

二、以實踐項目為主線，調整創新課程體系及內容

建立以學生為主體，創新人才培養為目標，基于CDIO理念的創新課程體系，重新安排課程內容。根據土木工專業的特點，尤其是建筑工程實施過程中時間順序的有效性，課程體系和內容安排上兼顧學生就業后在滿足工作年限后的考取注冊結構工程師、注冊巖土工程師、建造師、消防工程師等國家注冊職業資格考試。為了實踐課程設置的時間上做到靈活、機動，可以設置 “實習機動周”，根據實習現場工程項目進展，及時參與跟進項目各階段，以達到知識在工程上的整體運用，提高學生的創新意識，培養學生創新能力。

下面分別以施工單位、設計單位實習為例，設置實踐項目的機動周。建筑施工單位：讀懂建筑、結構施工圖→現場施工+工程監理+施工質量檢測→工程質量驗收→竣工后的質量跟蹤與反饋；建筑設計單位：項目設計任務書→工程地質勘察資料+其它設計資料→初步設計→施工圖設計→出圖。這樣靈活布置 “機動周”有利于學生在學習時把理論和工程實際結合，并在實踐中發現問題、解決問題、激發學生的創新意識和能力。

三、改進教學方法與手段

行之有效的教學方法和手段直接影響教學效果，尤其是有關施工等實踐性很強的專業課。這類課程學生因缺乏現場實踐經驗，缺少現場的感官認識，如果只采用教師講解、圖片展示等傳統的教學方法和手段，學生的代入感不強，對于知識的掌握大多采取死記硬背的方法。

本院經過多年的教學探索與積累，采用“虛擬仿真實踐平臺”進行現場模擬學習，也可在教學中采用工程項目實踐視頻(根據課程的不同實踐內容，錄制工程現場視頻并加以解說)，使學生置于“工程項目”的環境中，以此提高學生的自主學習意識；建立“翻轉課堂”，通過多媒體教學、教師提出問題、學生帶著問題聽課、集體討論、最后歸納總結等多種方式相結合提升學生創新意識；廣泛利用網絡媒體教學，發揮 “學習通”“智慧樹”“雨課堂”等教學軟件功能，例如簽到、課前預習、問題提前發布、分組討論、小結測試等，對學生的成績評定采用“形成性考核”，考核成績可由課堂表現、出勤、階段性測試、實驗、實踐、作業、小組討論、課堂展示等多種形式不同比例構成。進而全面體現學生創新綜合能力。

四、建立及完善實訓基地，加強跨區域的校企合作

建立及完善校內外實踐教學基地，對校內現有的實驗室進行設備更新及維護，改善實驗實踐場所的軟硬件條件，對土木工程各課程實驗實踐的數據盡可能采用電腦等數字化信息采集，數據的處理及結論通過專業軟件進行分析處理，挖掘其創新意識，讓學生的學習最大程度地接近工程實際。采用開放實驗室、綜合實驗、跨專業聯合實驗室等形式，讓學生進行設計性實驗，在實驗中活學活用，以此開拓創新思路。利用網絡平臺，引進國內外先進的實踐教學課程視頻及實踐模擬平臺，建立建筑工程虛擬仿真實驗平臺。

建立校外實習實訓基地，打破地域限制。例如在地下工程的實踐中，因為我國地域遼闊，地質地貌類別多及分布廣泛，地質情況的地域差異比較明顯，不同城市的規劃及地質條件也決定了城市建筑的結構及地下工程的顯著不同。因此，跨區域開展校企實習實訓基地，破除學生對學習所在城市工程概況的固有思維，讓學生把書本中得到的知識、頭腦中的“有”通過不同區域的工程實踐，將它們主動分析對比、尋找創新點，使創新落到實處，做到有證可查，有據可依。

五、建立綜合素質高的創新師資隊伍。

《中國教育現代化2035》[3]重要戰略任務之一是建設高素質專業化創新型教師隊伍。基于OBE-CDIO理念的創新課程體系和內容，教師團隊對教師的綜合素質要求更高。不僅需要教師具有扎實的理論基礎，更要有豐富的工程實踐經驗。大部分高校在人才引進中，注重學歷及學緣結構，主要是以應屆的碩博畢業生為主，這樣的教師科研能力較強，但往往缺乏工程實踐經驗。可以采用“走出去，引進來”的雙重方式進行師資隊伍建設，可以把科研能力強的青年教師送到企業工程項目上鍛煉，用一到兩年的時間積累實踐經驗。另一方面，把工程經驗豐富的高級工程師作為高水平人才進行引進，對無法引進的經驗豐富的人員可以采用兼職指導教師形式聘用，對學生進行授課、指導學生的實踐環節。加強教師的創新意識的培養，這樣對學生的創新意識及創新能力的培養起到引導和推動作用。土木工程專業職業資格制度在廣泛推進，為了學生更好地服務社會，引入通過國家注冊職業資格考試的結構工程師、建造師等工程師，創立“雙師型”人才隊伍。

六、結語

為了土木工程專業能適應時代發展需要，以OBE為目標導向、CDIO模式的創新人才培養的改革進一步深化勢在必行。培養學生的創新意識、創新能力需要從確立以OBE為導向的課程知識體系、調整創新課程體系及內容、改進教學方法與手段、建立完善實訓基地及加強跨區域的校企合作、建立綜合素質高的創新師資隊伍等多個環節進行提升，為高校全面展開創新教育改革提供參考，構建土木工程專業創新人才培養的新模式。