基于CDIO-OBE理念的城市地下空間工程專業畢業設計模式探索

李新明，胡江春，于水生

（中原工學院，河南鄭州 450001）

城市地下空間工程專業是一個應用性、實踐性很強的專業，涉及地鐵、地下綜合管廊、海綿城市及大型地下空間開發等領域[1-4]。隨著我國地下空間工程的蓬勃發展和現實需要，自2001 年中南大學開設城市地下空間工程專業以來，目前我國約有80 多所高校開設城市地下空間工程專業，但85%以上都是2010年以后的新開設專業，且分布在不同行業背景院校（如采礦、鐵路、交通等），專業培養模式等有待進一步改進[2-3]。

畢業設計是四年本科教學最關鍵的綜合性教學實踐環節，是提高學生綜合運用所學知識分析問題和解決復雜工程問題能力的關鍵一環，也是對學生專業素質與綜合實踐能力培養效果的全面檢查和鍛煉。基于CDIO 和OBE 理念，完善城市地下空間工程畢業設計指導模式十分重要[5-10]。中原工學院城市地下空間工程專業自2016 年開始招生，先后制定了2016 版和2019 版人才培養方案，目前，正在進行2022 版人才培養方案的修訂工作。2020 年6 月，該校第一屆城市地下空間工程專業本科生畢業，截至2023 年6 月，已有四屆城市地下空間工程專業本科生畢業。結合前三屆城市地下空間工程專業畢業設計中存在的問題，探討適應新形勢的畢業設計指導模式，以期為其他開設同類專業的院校開展基于CDIO-OBE 理念的城市地下空間工程畢業設計提供參考。

1 城市地下空間工程專業畢業設計存在的問題

在對中原工學院城市地下空間工程專業前三屆畢業生的畢業設計進行認真梳理與分析的基礎上，結合省內外高校調研情況，目前在畢業設計方面存在的問題主要有以下幾方面：

1.1 畢業設計選題類型單一

目前，城市地下空間工程專業畢業設計仍然沿用傳統的方法開展，由于受限于一些客觀因素，學生不能去目標選題基坑等現場，對于周邊環境對基坑設計的影響缺乏直觀印象，導致學生在畢業設計過程中，為了方便進行計算分析等，會對所選地層及周邊環境等進行簡化，造成畢業設計成果不能反映真實工況。同時，選題集中于建筑基坑工程支護設計，選題類型單一。

1.2 學生對專業知識掌握不充分，對畢業設計不重視

按照教學進度安排，本科階段第7 學期后半學期開始進行畢業設計，但此階段學生的主要精力集中于考研沖刺與聯系就業單位，對畢業設計造成影響。目前，城市地下空間工程專業多數本科生（83%以上）畢業后都進入施工單位，很多學生片面地認為自己畢業后不從事設計工作，導致沒有認真學習平時相關課程；而畢業設計綜合性強，相對于前期的課程設計等難度較大，部分學生感覺無從下手。此外，畢業設計模式化或流程化，多數學生按照往屆畢業設計模板操作，很難提升綜合能力。

1.3 畢業設計指導教師專業背景及工程經驗不足

城市地下空間工程為新興專業，中原工學院專業教師專業背景多為巖土工程或采礦工程，具備城市地下空間工程實踐工作經驗的較少。有些教師的專業基礎知識不全面，地下空間工程設計經驗不足，缺乏結構及工程設計相關的理論知識和實踐經驗，在畢業設計過程中難以對學生進行專業的深入指導。同時，大多數教師的教學和科研任務重，很難對每一位學生的畢業設計進行全面和細致的指導。

1.4 畢業設計成果評價體系不合理

傳統的質量控制及評價機制主要依據畢業設計評閱和答辯，以學生PPT 介紹、教師提問打分等形式，指導教師和城市地下空間工程專業教師為主體評價人，仍以理論分析計算方面的提問為主。而城市地下空間工程設計中方案設計、結構選型等具有經驗性和地域性，優化空間很大。

2 基于CDIO-OBE的城市地下空間工程專業畢業設計模式構建

以城市地下空間工程專業就業為導向，以提高城市地下空間工程專業畢業生實踐能力為目標，以CDIO理念的實際工程項目為主導，實現OBE 教學主張的教學理念，主要從畢業生選題“真題”化、指導教師校企聯合式、校企協同控評機制等方面進行改革。具體如下：

2.1 畢業生選題“真題化”

畢業設計選題不能隨便確定，學生應根據自己掌握的各項知識，結合校外導師的工程實踐經驗來進行。中原工學院土木類（土木工程、城市地下空間工程）專業在本科階段第3 學期確定專業，城市地下空間工程系在第4 學期確定本科生導師。結合本科生導師制，選題時間應提前到大三學期或更早，教師有意識地引導學生進行思考，讓學生在學習和實踐中積累各方面的專業知識和素材，不斷思索和完善，并力求有所創新，這樣選題時學生能確定自己感興趣并且能夠完成的題目。同時，學院與河南省建院勘測設計有限公司、河南同濟人防設計有限公司等單位進行合作，讓學生根據單位的特點和已有的相關資料，結合自己的實際情況確定選題（如基坑工程、地鐵車站、人防工程等）。這樣校企合作單位不僅可以為學生提供相關的基本資料和硬件設施，也能為學生提供實踐的機會，增強學生與實際工程的聯系，有利于學生盡快熟悉今后的工作。同時，結合日常參與項目和生產單位對工程師的能力要求（外部需求），實現畢業生選題“真題化”。

2.2 校企導師聯合指導學生

選取學習能力較強的學生，由企業工程師進行聯合指導，實現“真題真做”，優勢互補，尤其是教學一線與生產一線的協同，提高學生的實踐能力。同時，制定具體的實施細則，校內導師負責按照學校對畢業設計的相關要求進行指導，校外企業導師負責按照生產任務要求進行相關設計指導工作，加強了校內校外導師的聯系，在完成畢業設計的同時，校內導師的業務能力尤其是對工程實踐的理解與認識也有所提高[11,12]。

2.3 校企協同評價畢業設計

畢業設計質量的評價應廣泛吸納有實際生產設計經驗的工程師等參與。對于學校指導教師而言，與企業工程師交流也是提高教學業務水平的途徑。如：安全等級確定方法、工程設計通用規范的強制性條文、計算及驗算方法、土釘分布規律、降水方法與布置、監測點等。每年畢業答辯，尤其是學校優秀畢業設計的推選工作，組長均由校外企業工程師擔任并主要參考校外企業工程師的意見，引導學生從選題的“真題化”，向設計成果的“真題化”轉變。同時，校企協同進行畢業設計指導過程中必須對學生的考勤和各階段的考核做好記錄，對出勤率、設計進度、設計階段成果等進行跟蹤檢查和合理評分，體現CDIO-OBE 的教學理念[13]。

2.4 交流討論中融入課程思政

由教師線下或線上組織學生定期討論畢業設計中遇到的問題，學生隨時匯報設計工作進展情況，引導學生主動交流與學習，在討論中學習隱含于問題背后的理論知識，從而使學生梳理和融會貫通大學相關課程的知識，建立起系統的城市地下空間工程專業知識結構。教師對設計中的通用性問題和具體難題進行解答，結合學生選題“真題化”及其在生產實踐中的所見所聞，提高學生分析問題和解決問題的能力、團隊協作能力，激發學生的學習興趣和專業認同，提高學生的工程意識和責任意識。

此外，由于畢業設計邊界條件的簡化及設計成果的單一，以往大多數學生將畢業設計總結寫成設計感想甚至致謝，沒能從專業知識的角度詳細分析設計成果的優缺點、設計過程中出現的問題及解決問題的方法，總結僅停留在羅列層面，沒有實質性內容。“真題化”選題后，學生更關注的是結果，也就是設計圖紙，對于畢業設計的框架及要求會產生弱化思想。為了避免出現這種現象，指導教師應該組織本設計組學生對自己的設計工作進行分析、討論和總結，并強調這一過程對于個人成長的重要性，以培養學生認真的工作態度和嚴謹的工作作風。

3 基于CDIO-OBE理念的畢業設計改革模式

圖1 為基于CDIO-OBE 理念的畢業設計培養思路，其中持續改進貫穿始終。畢業設計需綜合校內需求和校外需求。本科畢業設計實踐教學環節培養目標最終達成情況分為校內外導師達成情況和課程總體達成情況；前者用于校內外導師在畢業設計實施環節的改進，后者用于學生、培養目標、畢業要求、畢業設計指標點、師資隊伍和支持條件等的改進。通過將畢業設計執行結果與培養目標要求對比分析，找出不足并持續改進。在不斷改進的循環機制下，基于CDIO 方法，本科畢業設計實踐教學環節會逐漸解決現有問題，顯現OBE 的核心理念，確保以學生為中心、以成果為導向的畢業設計培養與實踐得到跟蹤、評價、反饋與改進，實現培養效果的螺旋式上升[14-16]。經過近3 年的實踐，畢業設計選題內容由單一的建筑基坑擴展至地鐵車站、地鐵區間隧道、人防工程等，與相關設計單位建立了實質性合作關系，校內校外共同指導畢業設計模式初步形成，“真題真做”效果初步顯現，學生滿意度及畢業設計達成度的間接評價分數有所提高；結合校內外需求與反饋，持續改進。

圖1 基于CDIO-OBE 理念的畢業設計培養思路

4 結語

畢業設計是培養學生分析問題、解決問題能力，提升動手能力和創新能力的重要環節。在成果導向教育理念基礎上發展的以畢業設計“真題化”為背景、以實際工程項目為引導的“知識、能力、素質”一體化培養的畢業設計指導模式，同時回答了“培養什么人”（OBE）和“如何培養人”（CDIO）的問題。將“真題化”畢業設計執行結果與培養目標要求對比分析，找出不足進行持續改進，為創新型高階城市地下空間工程專業人才的培養提供了有效途徑。