高英力

(長沙理工大學交通運輸工程學院,湖南長沙410114)

基于CD IO理念的土木工程材料教學模式探索與實踐＊

高英力

(長沙理工大學交通運輸工程學院,湖南長沙410114)

將CD IO工程教育模式引入到土木工程材料教學過程中,在部分工科班級中進行了教學實踐和試點,建立了針對該課程教學的CD IO能力大綱,通過在理論學習中實時穿插實驗認知學習,組建實驗團隊,進行項目設計及自主實施,起到深入強化理論知識的目的。按照CD IO相關標準進行評價,該教學模式較好地體現(xiàn)了CD IO理念,提升了教學效果,增強了學生處理實際問題的能力。

CD IO;土木工程材料;能力;教學模式;設計

CD IO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果,它由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究組織經過四年的探索研究,所創(chuàng)立的一種新型、高效的工程教育理念,并已在國際上眾多工程教育改革中進行了逐步推廣。CD IO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(xiàn)(I

mplement)和運作(Operate),它以產品研發(fā)到產品運行的生命周期為載體,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程[1-2]。

本文依托長沙理工大學交通運輸工程學院建設土木工程材料精品課程為契機,將CD IO工程教育模式引入到土木工程材料教學中,建立基于CD IO模式的能力教學大綱,在部分工科班級中進行了教學實踐和試點,并根據(jù)CD IO相關標準進行了教學模式、效果的綜合評價。

一、基于CD IO理念的土木工程材料能力培養(yǎng)大綱的建立

CD IO能力培養(yǎng)大綱[1-2]將工科學生的能力分為:(1)技術知識和推理能力;(2)個人職業(yè)技能和職業(yè)道德;(3)人際交往技能:團隊協(xié)作和交流;(4)企業(yè)和社會的構思,設計,實施和運行(CD IO)系統(tǒng)?；贑D IO能力大綱培養(yǎng)的要求,筆者在所授課的兩個道路工程專業(yè)班級中進行的實踐探索,建立了基于CD IO理念的土木工程材料能力培養(yǎng)大綱,分別包括:

(一)土木工程材料基本技術知識及推理能力培養(yǎng)

根據(jù)CD IO能力培養(yǎng)大綱的要求,在掌握基本理論知識的基礎上,重點強調學生實踐推理能力的培養(yǎng),筆者在自己的教學實踐中,進行了如下教學嘗試:

(1)在課堂教學中利用“開放性實驗認知”[3-4]來加強教學效果。針對某些材料性能實驗,未能安排學生做實驗的,則通過實驗儀器的展示以及實驗人員的現(xiàn)場操作,讓學生們邊看邊學,這樣耗費的實驗資源也較少,學生學習的興趣也較高,而且要比看實驗視頻的效果更深刻,教學效果更明顯,通過初步的認知,使他們了解材料基本技術性能。

(2)加強與實驗老師之間的溝通,改變當前實驗教學安排與理論教學安排相互脫節(jié)的現(xiàn)狀,有效避免了理論學習與實驗學習同步性較差的問題,掌握了學生學習特點。

(3)實時提出材料實驗設計問題,讓他們自己進行材料設計以加深基本知識的掌握。

(4)教學場地的實時變更。根據(jù)教學內容的不同實時變更教學場地。例如:“混凝土和易性”章節(jié)的學習,采用到實驗室進行現(xiàn)場教學的方式,通過實驗演示,對混凝土和易性三方面“流動性”、“粘聚性”、“保水性”的含義、特點及實驗關鍵點等進行感性認知,這樣,讓學生可以真正體會到“先實踐、再理論、再實踐”的學習過程,學習效果明顯提高。

(二)個人實踐技能及實驗態(tài)度的培養(yǎng)

開展系統(tǒng)實驗教學,不再局限于單次課實驗內容的設計,而將多次實驗課內容進行整合,給出一個較大范圍的實驗課題,使學生通過整合后實驗課題的解決,提高其個人實踐技能。例如:

在CD IO理念下,筆者通過和實驗老師溝通,不再注重單次課的教學任務,而將實驗教學中幾個主要實驗(砂石篩分、水泥基本性能、混凝土配合比設計及配制、混凝土和易性、力學性能實驗等)進行整合,提出一個實驗課題,如“普通混凝土原材料設計及性能”。學生拿到這樣的實驗課題后,自己進行砂石、水泥選材、原材料基本性能檢測、混凝土組成設計及硬化混凝土性能檢測等。要求他們自行擬出實驗程序,安排實驗進度,進行實驗,最終以提交實驗課題成果的方式,提交完整實驗報告。

在學生實驗中,老師主要關注學生實踐技能培養(yǎng)以及實踐態(tài)度的考核,重點針對實驗中出現(xiàn)的材料性能波動問題,考核學生處理異常問題的能力,并根據(jù)實際操作進行打分,而改變以實驗報告作為評分依據(jù)的傳統(tǒng)。

(三)實驗團隊的建立與協(xié)作能力培養(yǎng)

在提出實驗課題的同時,引導學生組建實驗團隊,根據(jù)資源優(yōu)化進行自由組合,并確定各團隊負責人員,按照科研課題操作模式進行實驗學習。在實驗過程中,注重引導學生建立個人能力與團隊協(xié)作的統(tǒng)一,培養(yǎng)他們的團隊精神以及處理實際問題的能力。并建立實驗組長負責制,定期進行實驗成果匯報。老師將并不過分注重個人能力的考核,而將各團隊協(xié)作效果作為評分的重要參考。

(四)土木工程材料構思、設計及實施能力的培養(yǎng)

在學習了基本理論知識及實驗技能之后,針對各團隊實驗學習的特點,分別布置新材料設計任務,讓學生在已進行了實驗操作學習基礎上,進行擴展,針對新材料的組成設計提出自己的方案,建立實驗模型,進行模擬實施。

例如:在混凝土組成設計中,我們引入了粉煤灰混凝土的設計,將傳統(tǒng)普通水泥混凝土中加入新的組分——粉煤灰,讓學生以團隊為單位,對新組分的比例進行設計,提出設計方案,建立材料配合比模型,作為一次大作業(yè)提交,老師根據(jù)其設計結果以及模擬設計的實驗方案進行評分。同時在最終的課程考核中進行體現(xiàn)。

最后,課程考核方案也作出適當?shù)母淖?更加注重實驗技能的考核。改變以往只考慮考試成績和平時成績,而未考慮實驗成績的考核方案,更多注重了實驗技能考核成分以及處理實際材料設計能力的考查。這樣的考核方式就讓學生能真正脫離書本的約束,避免“考完即忘光”的應試教育的尷尬現(xiàn)狀,積累相應的實驗技能,對他們以后的工作也是很有幫助的。

二、基于CD IO標準的土木工程材料新型教學模式評價

如何判斷一個新型教學模式是否遵循CD IO的理念,必須根據(jù)CD IO關鍵標準進行評價,因此,針對本教學實踐探索,依據(jù)CD IO的12條標準[1]進行了評價。其結果可如表1所示。

由表1結果可知,本文建立的新型教學模式及能力培養(yǎng)大綱較好地符合了CD IO所遵循的12條關鍵標準。由實際教學效果也可以看出,學生的實踐技能得到了有效培養(yǎng),同時,在學習過程中,學生的學習積極性更高,知識掌握更為牢固。

特別值得一提的是,在所試點的兩個班級中,通過土木工程材料的學習,激發(fā)了學生對土木工程設計及實驗的興趣,已有兩個實驗小組的學生在該課程結業(yè)后,仍然繼續(xù)參與了筆者所承擔的幾項科研課題的實驗工作,在課題實施過程中,表現(xiàn)突出,思維活躍,并已有相關科研論文發(fā)表。由此可見,基于CD IO理念的土木工程材料新型教學模式的探索與實踐是成功的,值得在接下來的課程改革及優(yōu)化過程中進一步推廣。

表1 基于CD IO標準的本文教學模式評價結果

三、結語

1.基于CD IO理念,建立了土木工程材料能力培養(yǎng)大綱,分別從基本知識及推理能力培養(yǎng)、個人實踐技能及實驗態(tài)度培養(yǎng)、實驗團隊建立與協(xié)作能力培養(yǎng)、材料構思設計及實施能力培養(yǎng)幾方面開展了教學實踐及總結。

2.建立的新型教學模式及能力培養(yǎng)大綱符合CD IO所遵循的12條評價標準,提高了學生學習積極性,增強了學生處理實際問題的能力。

[1]Xiong Guangjing,Lu Xiaohua.A CD IO curriculum development in a civil engineering programme[J].World Transactions on Engineering and Technology Education,2007,6(2):341-344.

[2]康全禮,陸小華,熊光晶.CD I O大綱與工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].高等教育研究學報,2008,31(4):15-18.

[3]傅偉永.開放式實驗模式在建筑材料教學中的應用與效果[J].中國職業(yè)技術教育,2007,6:30-31.

[4]陳桂萍.基于能力主線的建筑材料課程改革與實踐[J].遼寧省交通高等專科學校學報,2009,11(2):118-120.

2010-09-01

國家級質量工程配套教學改革研究項目

高英力(1977-),男,湖北松滋人,副教授,博士,博士后,碩士生導師。