CDIO模式下民族類高校土木工程畢業設計的創新與實踐

［摘 要］本文針對CDIO模式下民族類高校土木工程專業培養的要求，以西藏民族大學為例，分析目前土木工程專業學生在畢業設計中存在的問題，圍繞CDIO的標準要求從選題創新、設計指導過程創新、考核評價創新三個方面進行改革實踐，并給出具體選題建議，形成設計指導過程、考核評價創新的思路。

［關鍵詞］CDIO；畢業設計；土木工程；民族高校；創新

［中圖分類號］G64文獻標志碼：A

畢業設計是土木工程專業培養方案中的必修環節，不僅考查學生獨立完成建筑結構設計的能力，還可以激發學生結合已有社會環境進行技術改造的創新意識，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。民族類高校土木工程專業的學生培養工作要在滿足普通高等學校本科教學質量國家標準的基礎上，更加具有面向地方建設需求的民族區域特色。同時，民族類高校學生中有相當一部分學生為少數民族，各類學生的基礎知識掌握水平參差不齊。因此，民族類高校在辦學模式上不能生搬硬套其他普通高校。CDIO模式（Conceive-Design-Implement-Operate）是近年來國際先進工程教育理念，其圍繞四個方面（技術知識和推理、個人職業技術與道德、團隊協作與交流、企業和社會環境下CDIO系統）制定出一套能力大綱，并制定12個具體目標［1］，強調在工程活動全生命周期中培養學生個人能力、人際交往能力和對設計過程、系統的構建能力［2］。結合民族類高校土木工程專業，本文將以西藏民族大學為例，探討CDIO模式下土木工程專業學生畢業設計的創新與實踐。

1 土木工程專業畢業設計存在問題

秉承“愛國、興藏、篤學、敬業”的校訓，貫徹新形勢下西藏地區經濟社會發展戰略，立足于區域技術人才發展與基礎建設需求，西藏民族大學土木工程專業已招收十屆學生。與其他本科高校相同，本校土木工程專業學生畢業設計主要圍繞多層框架結構建筑結構設計開展，主要考查學生文獻檢索和收集資料的能力、通過把控設計系統與細節來確定設計方案的能力、工程技術與經濟分析的綜合能力、應對各類環境合理創新并運用計算軟件進行理論分析的能力、按照要求設計施工圖并規范撰寫計算書的能力［3］。學生畢業設計中存在的問題表現在以下方面。一是缺乏主動完成設計任務的能力。學生對于整體設計框架把控不強，部分學生存在消極等待、依賴性強等問題。二是設計創新能力不足。學生在結構選型、外立面設計上缺乏創新思路表達，在追求結構設計的技術經濟指標優越性上有所欠缺。三是熟悉規范和完善結構設計文件的能力薄弱。對規范中條文本質含義沒有正確理解，圖紙表達相對生疏，技術資料不夠完整，語言不夠精練。四是缺乏與施工方面密切配合的能力。不能配合施工要求進行鋼筋選擇，配筋環節生搬硬套，混凝土強度等級、鋼筋的直徑、間距未能考慮施工人員的操作難度，部分構造及表達不符合施工現場的要求等［4］。

2 CDIO模式下土木工程畢業設計改革創新

CDIO模式“12標準”中4～5標準描述了工程設計的實現要從學生的興趣出發，完成至少兩個水平（基本水平和高級水平）的設計，同時要在實踐場所與其他環境方面做好配套與支持工作，用好現代專業軟件。6～7標準指出培養過程中應注重學生綜合能力及學習主動性的提升［5］。因此，尋求本校土木工程專業的發展空間，深入剖析CDIO教育模式下的學生培養要求，認真研究影響學生設計能力提升的關鍵性因素，以提高畢業設計整體質量水平為總目標，以提升學生設計主動性、激發學生創新思路、夯實學生專業基礎、豐富學生實踐經驗為主要任務，圍繞選題創新、設計指導過程創新、考核評價創新三個方面，本校土木工程畢業設計專業培養將著力提高學生的綜合素質，并從學生個人能力、設計的構思和系統把控能力上取得突破。

2.1 選題創新

新形勢下CDIO模式要求學生的個人能力、設計的構思和系統把控能力有所提升，特別是創新能力的提升［6］。針對目前土木工程專業畢業生選題陳舊、創新能力不足的問題，選題創新改革要從CDIO模式下的培養目標出發，充分發揮學生的主觀能動性，不限制學生思路，給予學生更多空間進行創新。

2.1.1 根據行業發展需要，建立設計題目庫

設計題目應具有一定的應用性，符合專業培養方案和人才培養目標，滿足學生的全面訓練要求并具有一定的考核標準。設計題目庫的建立需要注意數量上大于學生人數的20 %。

2.1.2 題目類型要多樣

不拘泥于普通民用建筑，鼓勵學生進行民族類建筑物的設計，如藏式民居建筑等。選題要以培養學生全面設計、利用所學專業知識解決實際問題為導向，對于少數民族學生，需要學生對當地區域風格建筑有所熟悉，對其結構構造設計技術有所掌握。

2.1.3 設計任務量要適中

要保證學生在規定學時內完成設計內容，不能盲目貪多。設計任務要因材施教，針對部分基礎較差的少數民族學生，要注重其專業基礎的考核以及邏輯思維和獨立設計能力的培養。

2.1.4 突出選題方案創新點

在滿足建筑物常規結構設計的同時，要體現建筑結構設計的創新點，如綠色建筑設計理念、藏式建筑構造特點、多途徑結構計算對比分析等，培養學生的邏輯思維和創新思維。

2.1.5 選題模式創新

選題依托于大學生畢業設計（論文）管理系統進行雙向選擇，突出學生主導和選題前的初步方案準備。首先，教研室通過學生選題大會布置設計任務（主要包含建筑面積要求、層數要求、圖紙要求、計算要求等）并對學生進行摸底。其次，教研室整理學生感興趣的建筑類型并通過教師會議進行任務部署，每位教師分配1～2類建筑物的指導任務，并通過大學生畢業設計（論文）管理系統發布任務書，學生根據自己的興趣方向進行選擇。最后，學生整理好自己的初步設計方案在雙選會議上進行創新點描述，通過后雙方達成師生關系。

2.2 設計指導過程創新

CDIO模式強調學生要在設計的全生命周期內將所學的專業知識應用到實踐當中［7］。學生在整個設計的過程中能否完成高質量的設計探索與實踐，這與優秀的設計指導過程密不可分。指導過程要以學生為主體，為學生提供優良的輔助平臺，讓學生能夠高效有序地融入設計當中，具體創新思路如下：

2.2.1 制訂學習計劃，豐富指導形式

畢業設計針對本科四年級學生，指導過程期間可能涉及學生就業、考研復試等。因此，指導教師應該根據學生實際情況制訂設計總進度計劃，學生結合自身情況按照總進度計劃制訂周計劃，學生設計全程需要嚴格按照計劃執行。指導工作以“線上+線下”結合為主，線下集中指導保證每周至少一次，線上指導可以利用各類聊天、辦公、微課軟件隨時隨地開展。最后，做好指導記錄與備案工作并在大學生畢業設計管理系統中上傳。

2.2.2 主動搭建輔助設計平臺

指導過程中應充分圍繞CDIO模式的培養要求，為學生提供良好的設計環境和設計場所。在構思（Convince）方面，結合學生題目在學生的初步方案設計上給予概念性的、凸顯創新點的指導。在設計（Design）方面，針對我國目前對結構設計人員的要求（結構設計人員必須采用兩種及以上設計軟件同時計算合格后，才能參考計算結果進行施工圖設計），本校為土木工程專業學生搭建專業軟件實訓室，包含PKPM軟件、BIM技術應用軟件等，瞄準學生的建筑模型可視化、一體化和參數化的技術目標，在學生畢業設計的電算能力上進一步突破，提升學生的設計質量與綜合素質。同時，針對學生結構設計文件能力薄弱的問題，搭建“規范空間”平臺，圍繞學生本科四年所用的設計類規范、各類平法圖集以及藏式各類民居建筑書籍等建立專業學習讀書平臺，實行開放式管理，學生在圖紙設計過程中可以隨時借閱參考。在實施（Implement）環節，為提高學生配合施工的綜合設計能力，搭建“土木工程智慧工地實戰實訓平臺”，學生通過VR虛擬空間掌握施工現場的相關技術流程和構造要求。同時，開放“模型實驗實”，學生通過參觀對應建筑構造進而提升建筑結構設計的完整性和準確性。在運行（Operate）方面，通過對學生施工圖的完善和計算書的書寫進行指導，學生在每周線下答疑環節運用場景模擬的方式對設計方案進行陳述表達，并最終按照要求對學生的手算方案與電算方案進行對比分析，找出存在的問題并進行修改，從而提高學生的綜合素質。

2.3 考核評價創新

在CDIO模式下的學生畢業培養過程中，除“構思—設計—實施—運行”模塊，信息的反饋評價也尤為重要，將包含反饋評價（Feedback Evaluation）的CDIO稱之為“CDIOF”［7］。只有建立良好的評價系統并對整個設計過程及時檢驗和糾偏，才能保證CDIO系統高效運轉和實施。畢業設計的反饋系統主要包含了指導過程反饋評價和答辯考核評價兩個方面，后者可以對學生最終成果進行評判，從一定意義上也是對整個設計是否合格的一個反映。為實現CDIO模式下的培養目標，以結果為導向加速設計過程的運轉，對于考核評價創新的主要思路如下：

2.3.1 設計成果標準化

畢業設計成果標準化建設，一方面可以幫助學生和指導教師快速捕捉到設計要點及設計目標；另一方面可以將學生的設計成果、設計考核標準和CDIO模式下的設計培養目標做到三對照，保證評審的科學性和公平性。CDIO模式下土木工程專業畢業的成果標準如下表1所示。

2.3.2 凸顯過程性考核

學生的最終成績要在設計成果的基礎上對設計過程有所體現。其中，指導教師首先圍繞學生的設計態度、能力、創新點及最終的設計成果進行打分，對于設計內容和質量不符合任務書要求的直接不予答辯。其次，答辯過程中要對設計思路、設計過程及設計成果進行描述，評審老師針對學生設計過程中的專業技術問題進行現場提問，最終根據學生的設計成果及圖紙計算書表達給出綜合成績。

2.3.3 完善答辯考核制度

畢業設計的考核評價是對學生大學四年在設計能力上的完整反映，只有做到公平公正、嚴格把關才能保證專業學生質量，進而為地區和國家輸送綜合素質較高的人才。可以從以下幾個方面入手：一是答辯考核要對學生的個人形象和設計展示語言表達能力有所要求，二是指導教師初查不合格的不能參與答辯，三是首次答辯人數控制在學生人數的30 %以內，優秀占比≤10 %，四是二次答辯的學生在答辯過程中增加描述設計修改內容、評價設計存在問題的部分，五是對于兩次答辯不合格的學生不予畢業。

3 結語

按照CDIO模式下工程學科的要求，以培養服務地區建設需求、設計綜合素質較高的土木專業人才為宗旨，針對學生目前存在的設計問題，西藏民族大學土木工程專業畢業設計主要圍繞選題創新、指導過程創新和考核評價創新開展改革實踐，在學生個人能力、設計的構思和系統把控能力方面取得了較好突破。學生對設計的興趣和效率有所提升，對設計問題的解決思路和方法有所拓展，而且其獨立設計能力與自主學習規范的能力顯著提升。

參考文獻

［1］張根鳳. CDIO模式及OBE理念下的土木工程畢業設計改革探討［J］. 創新創業理論研究與實踐，2022，5（18）：148-150.

［2］Fan Y，Zhang X，Xie X. Design and Development of a Course in Professionalism and Ethics for CDIO Curriculum in China［J］. Science & Engineering Ethics. 2015，21（5）：1381-1389.

［3］王國林，丁文勝，趙海東. 應用本科院校土木工程專業畢業設計教學改革研究與實踐［J］. 高等建筑教育，2014，23（2）：119-122.

［4］白俊青，張樹福. 談如何做好土木工程專業畢業設計指導［J］，呼倫貝爾學院學報，2014，22（3）：105-108.

［5］李彥龍. 應用型本科土木工程專業畢業設計改革與實踐——以許昌學院為例［J］. 高等建筑教育，2019，28（4）：109-114.

［6］克勞雷. 重新認識工程教育——國際CDIO培養模式與方法［M］. 顧佩華，沈民奮，陸小華，譯. 北京：高等教育出版社，2009.

［7］秦衛紅，姚一鳴，張志強等. 基于CDIOF-BIM的土木工程聯合畢業設計教學實踐與思考［J］. 高等建筑教育，2022，31（5）：63-70.

［項目名稱］2022西藏自治區高校教師專業實踐實戰能力提高計劃項目；2023年西藏民族大學教改項目“新工科背景下土木工程專業學生畢業設計能力提升方法研究（項目編號2023585）。

［作者簡介］張曉，男，陜西合陽人，西藏民族大學，講師，碩士，研究方向：混凝土結構設計與加固。