帥英+翟紅俠+劉瑾

摘要：文章探討了“CDIO”工程教育模式在土木工程材料課程教學(xué)改革中的應(yīng)用，主要是從理論知識(shí)體系模塊化構(gòu)建、實(shí)踐技能項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)化構(gòu)建、課程效果多功能化構(gòu)建、課程考核互動(dòng)后構(gòu)建4個(gè)方面對(duì)土木工程材料課程教學(xué)進(jìn)行改革探索，實(shí)踐證明，“CDIO” 工程教育模式教學(xué)激發(fā)了學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，教學(xué)質(zhì)量得到明顯提高。

關(guān)鍵詞：CDIO； 土木工程材料； 課程；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：TU5-4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：10052909（2015）06009003“CDIO”工程教育理念起源于20世紀(jì)90年代，最早由美國(guó)麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工程學(xué)院等國(guó)際知名大學(xué)聯(lián)合創(chuàng)立。CDIO是Conceive（構(gòu)思）、Design （設(shè)計(jì)）、Implement （實(shí)施）和Operate （運(yùn)行）4個(gè)英文單詞的縮寫(xiě)，該教育理念的核心是利用大學(xué)學(xué)科齊全、資源豐富等優(yōu)勢(shì)，結(jié)合工程實(shí)際，把產(chǎn)品從研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到運(yùn)行過(guò)程中涉及到的有關(guān)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、企業(yè)和社會(huì)等團(tuán)隊(duì)綜合大項(xiàng)目融入專業(yè)核心課程的教學(xué)，使學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、 個(gè)人素養(yǎng)、 團(tuán)隊(duì)精神和工程意識(shí)4個(gè)方面的能力得到訓(xùn)練和提升。目前，中國(guó)高等工程教育普遍缺乏創(chuàng)新性和實(shí)踐性，已成為高等工程教育改革亟待解決的難題，因此，依托“CDIO”工程教育模式結(jié)合工程教育的實(shí)際，探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的教育教學(xué)改革，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1-2]。

土木工程材料是土木工程、建筑學(xué)、材料科學(xué)與工程、安全工程、工程管理等專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性。當(dāng)前，突出“應(yīng)用和創(chuàng)新”是地方高校土建類(lèi)專業(yè)教育的核心，也是專業(yè)定位和辦學(xué)的立足點(diǎn)。文章基于“CDIO”工程教育的理念和模式，結(jié)合近幾年參與土木工程材料課程教學(xué)的實(shí)踐，就培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，提高教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了探索。

一、 土木工程材料課程教學(xué)存在的問(wèn)題

土木工程材料作為土建類(lèi)專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要培養(yǎng)學(xué)生了解和掌握該領(lǐng)域相關(guān)材料的組成、性能、檢測(cè)、表征和應(yīng)用等方面的知識(shí)以及現(xiàn)代土木工程材料的新理論、新技術(shù)、新規(guī)范、新方法等[3-4]，目前，該課程在教學(xué)過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題。

第一，課程內(nèi)容繁雜。土木工程材料課程包括涉及土建領(lǐng)域的無(wú)機(jī)膠凝材料、有機(jī)高分子材料、金屬材料和復(fù)合材料四大類(lèi)，上千個(gè)品種。由于教學(xué)內(nèi)容多而雜，各章之間又缺乏聯(lián)系，教學(xué)內(nèi)容整體系統(tǒng)性不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生難以將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通并在實(shí)踐中靈活運(yùn)用。

第二，教學(xué)模式單一。土木工程材料課程涉及概念或經(jīng)驗(yàn)性的內(nèi)容多，理論推導(dǎo)及計(jì)算較少，學(xué)生在學(xué)習(xí)中常感枯燥乏味，課堂氣氛不佳。此外，組織學(xué)生到施工現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)習(xí)實(shí)踐的機(jī)會(huì)不多，學(xué)生缺乏直觀認(rèn)識(shí)，不知道怎樣將書(shū)本知識(shí)與工程實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，在教學(xué)過(guò)程中容易造成理論與實(shí)際脫節(jié)。

第三，知識(shí)更新較快。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的加快，對(duì)土木工程材料的質(zhì)量和品種提出了更高要求，各種新技術(shù)、新工藝不斷出現(xiàn)使土木工程材料家族不斷添加新成員。然而在教學(xué)實(shí)踐中，課程內(nèi)容常常滯后于行業(yè)發(fā)展，缺乏對(duì)新材料、新技術(shù)、新工藝的追蹤，培養(yǎng)的學(xué)生畢業(yè)后在崗位上適應(yīng)性較差。

第四，教學(xué)學(xué)時(shí)限制。教學(xué)改革后，安徽建筑大學(xué)土木工程材料課程教學(xué)僅有24學(xué)時(shí)，由于學(xué)時(shí)的限制，很難將課程涉及到的所有材料按照門(mén)類(lèi)和品種一一在課堂上講授。因此，有必要借鑒“CDIO”工程教育理念對(duì)原有的教學(xué)模式進(jìn)行改革與創(chuàng)新。

高等建筑教育2015年第24卷第6期

帥英，等基于“CDIO”工程教育模式下的土木工程材料課程教學(xué)改革探索

二、土木工程材料課程教學(xué)方法改革與創(chuàng)新

以創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為培養(yǎng)目標(biāo)的“CDIO”工程教育模式實(shí)現(xiàn)了3種能力結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合： 一是理論層面的知識(shí)體系； 二是實(shí)踐層面的能力體系；三是人際交往技能體系。基于這3種能力的培養(yǎng)，對(duì)土木工程材料課程進(jìn)行了以下4個(gè)方面的改革。

（一） 理論體系模塊化構(gòu)建

根據(jù)土建類(lèi)項(xiàng)目運(yùn)行周期內(nèi)的不同階段，將土木工程材料課程的理論知識(shí)體系分為3個(gè)層面，即土木工程材料基礎(chǔ)知識(shí)、土木工程材料技術(shù)知識(shí)和土木工程材料綜合應(yīng)用及制備、研發(fā)。根據(jù)以上3個(gè)層面的學(xué)習(xí)要點(diǎn)，將課程內(nèi)容整合為3個(gè)模塊：第一模塊為材料基本性質(zhì)與工程應(yīng)用；第二模塊為材料性能檢測(cè)與表征、質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)；第三模塊為材料制備方法與性能改善。在授課形式上，打破傳統(tǒng)課堂講授的單一模式，借助模塊管理，整合知識(shí)體系，輔以多媒體演示、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、課堂討論等教學(xué)手段，使學(xué)生充分掌握三大模塊的主要內(nèi)容。

（二）實(shí)踐體系項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)

土木工程材料課程實(shí)踐層面的能力體系包括工程實(shí)踐與問(wèn)題解決技能、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與知識(shí)創(chuàng)新技能以及在工程實(shí)踐中構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作項(xiàng)目的能力。在實(shí)踐環(huán)節(jié)，根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)的特點(diǎn)和要求，通過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)將需要學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容有機(jī)而系統(tǒng)地結(jié)合起來(lái)。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)上，立足專業(yè)和行業(yè)發(fā)展，將相關(guān)的實(shí)際項(xiàng)目或案例整理為實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)理論體系模塊，先后共設(shè)計(jì)了三大實(shí)踐項(xiàng)目，所帶班級(jí)學(xué)生分成若干小組，以教師提出的大項(xiàng)目為藍(lán)本，自行設(shè)計(jì)子項(xiàng)目，通過(guò)調(diào)研、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、總結(jié)、成果展示等過(guò)程完成項(xiàng)目研究。

（三）教學(xué)效果功能化構(gòu)建

人際交往技能體系包括團(tuán)隊(duì)意識(shí)、合作能力與協(xié)調(diào)能力等。教書(shū)和育人是教學(xué)的兩大功能，但在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，許多教師往往注重知識(shí)的傳授，而忽略了學(xué)生道德品質(zhì)與職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成。“CDIO”模式下的教學(xué)改革提升了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作、開(kāi)拓創(chuàng)新、勇于嘗試等品質(zhì)的培養(yǎng)。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生分成若干項(xiàng)目組，每個(gè)項(xiàng)目組由一個(gè)負(fù)責(zé)人和多個(gè)小組成員組成，工作中教師、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目組成員之間需要不斷地溝通和磨合，有些時(shí)候，學(xué)生還需要走出校園，參與相關(guān)行業(yè)、企業(yè)的項(xiàng)目。在這些環(huán)節(jié)里，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，創(chuàng)新意識(shí)、工程意識(shí)以及個(gè)體的人際交往和工程實(shí)踐能力等職業(yè)素養(yǎng)均得到了潛移默化訓(xùn)練和提升。

（四）考核方式互動(dòng)化構(gòu)建

土木工程材料課程在考核方式上做了大膽的嘗試，改變以往“學(xué)生學(xué)習(xí)、教師評(píng)價(jià)”的單一考核模式，尤其是“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”環(huán)節(jié)的考核，學(xué)生既是項(xiàng)目的參與者，也是實(shí)施效果的評(píng)價(jià)者之一，這種模式充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在考核過(guò)程中，要求學(xué)生按照項(xiàng)目構(gòu)思與設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施與運(yùn)行、結(jié)果反饋與修正、項(xiàng)目總結(jié)與匯報(bào)4個(gè)方面進(jìn)行。該環(huán)節(jié)的評(píng)分按3個(gè)方面綜合考評(píng)：一是專家組老師給每個(gè)項(xiàng)目組打分，二是項(xiàng)目小組之間的互評(píng)打分，三是項(xiàng)目組自評(píng)打分。每個(gè)項(xiàng)目組成員的最終得分由3個(gè)方面的得分按照一定的比例加權(quán)而成。這種互動(dòng)式考核模式使學(xué)生在自評(píng)與互評(píng)的過(guò)程中不斷自我提升與相互學(xué)習(xí)，達(dá)到教學(xué)資源利用的最大化與教學(xué)效果的最優(yōu)化。

三、課程教學(xué)改革效果

基于“CDIO”教育理念的土木工程材料課程教學(xué)改革，通過(guò)理論教學(xué)模塊化設(shè)計(jì)，能夠系統(tǒng)化、高效率地幫助學(xué)生掌握土木工程材料基本理論知識(shí)，積極參與實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，有利于其工程實(shí)踐、人際交往、環(huán)境適應(yīng)能力的培養(yǎng)，教學(xué)效果良好。

（1）構(gòu)建了突出學(xué)生能力培養(yǎng)的“理論+實(shí)踐+素養(yǎng)”的課程教學(xué)體系。以模塊化、項(xiàng)目化、功能化、互動(dòng)化教學(xué)為主線，培養(yǎng)了學(xué)生作為未來(lái)土建類(lèi)工程師所必備的基本職業(yè)素養(yǎng)。

（2）構(gòu)建了能夠激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性的“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”式課程教學(xué)模式。 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)能夠有效整合教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生系統(tǒng)化掌握課程知識(shí)體系，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作等具有極大地促進(jìn)作用。

（3）培養(yǎng)了學(xué)生“科學(xué)思維+經(jīng)濟(jì)頭腦”的大工程觀。在項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行過(guò)程中，學(xué)生不僅要從專業(yè)的角度保證材料的性能最優(yōu)化，還要根據(jù)工程實(shí)際考慮項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益等因素，培養(yǎng)學(xué)生的大工程觀。

（4） 嘗試了一種更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的“互動(dòng)式”考核模式?！盎?dòng)式”考核模式改變了學(xué)生“被學(xué)習(xí)”、“被考核”的被動(dòng)局面，使其充分享受到學(xué)習(xí)與考核的樂(lè)趣，激發(fā)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

四、結(jié)語(yǔ)

基于“CDIO”工程教育模式的土木工程材料課程教學(xué)改革，以理論知識(shí)體系模塊化構(gòu)建為平臺(tái)，實(shí)踐能力體系項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)為手段，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐、應(yīng)用創(chuàng)新以及人際交往能力為目標(biāo)，轉(zhuǎn)變教育教學(xué)理念、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)模式，將理論與實(shí)踐有機(jī)融合，激發(fā)了學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，教學(xué)效果得到明顯改善。

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[4]翟紅俠，詹炳根，劉瑾.《土木工程材料》[M].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2009.

Teaching reform of civil engineering materials course based on CDIO

SHUAI Ying， ZHAI Hongxia， LIU Jin

（School of Materials and Chemical Engineering， Anhui Jianzhu University， Hefei 230601， P. R. China）

Abstract： Based on the application of CDIO in the teaching reform of civil engineering materials， we explored the reform of teaching methods of the course from the modularization of the theoretical system， the construction of item practice drivers and the multifunctional teaching effect. The practice result shows that CDIO motivates students initiative and creativity and also remarkably improves the teaching quality.

Keywords： CDIO； civil engineering materials； course； teaching reform