張 珂，林 雁，王荷香

(安徽開放大學(xué) 信息與建筑工程學(xué)院，安徽 合肥 230022)

土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)教學(xué)過程的最后一個(gè)階段，是一種綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是為了讓學(xué)生能夠綜合利用所學(xué)的理論知識(shí)，獨(dú)立思考、分析和解決工程中遇到的實(shí)際問題，提升專業(yè)技能，并具有初步的科學(xué)研究、技術(shù)研究和應(yīng)用開發(fā)能力[1]。

土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容較為廣泛，可以涉及的領(lǐng)域包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程施工、建筑工程的維修養(yǎng)護(hù)或是工程管理等和工程相關(guān)的方方面面。近年來，畢業(yè)設(shè)計(jì)為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要，著重在適應(yīng)性、實(shí)踐性和綜合性等方面做了較大的改進(jìn)和提高，畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量也不斷提升，但畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本模式改變并不是很大，“一師多生、一題多生”的情況還是普遍存在的。尤其對(duì)于開放教育土木工程的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于學(xué)生的基礎(chǔ)參差不齊，各門課程的面授課時(shí)較少，再加上學(xué)生學(xué)習(xí)能力的差異，最終學(xué)生的掌握知識(shí)的情況差別較大，但是畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求和選擇是一樣的，導(dǎo)致學(xué)生在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中存在選題雷同、內(nèi)容相似、設(shè)計(jì)單一等問題，學(xué)生互相抄襲、復(fù)制等現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生，畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量普遍不高。因此，有效的教學(xué)模式和教學(xué)方法的積極探索，對(duì)于提高畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用?；?CDIO教學(xué)模式的先進(jìn)理念和PBL教學(xué)方法的有效結(jié)合，使得學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中根據(jù)CDIO模式的方向指導(dǎo)，在具體操作中，教師有效地應(yīng)用PBL教學(xué)法，將以前學(xué)過的理論知識(shí)以“潤(rùn)物細(xì)無聲”地方式融入到畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)際工程中，對(duì)提高土木工程人才培養(yǎng)的質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、基于CDIO的畢業(yè)設(shè)計(jì)理念和PBL教學(xué)方法的探究

基于CDIO的工程學(xué)科教育模式是現(xiàn)代國(guó)際工程教育改革的最新穎、最前沿的研究成果，已獲得顯著成效，并在國(guó)內(nèi)外各高校的專業(yè)教育改革中得到推廣應(yīng)用[2-5]。該模式是麻省理工學(xué)院(MIT) 聯(lián)合瑞典皇家工學(xué)院(KTH) 等多所世界一流高校，經(jīng)過從2000 年至 2004 年的研究探索，創(chuàng)建了代表構(gòu)思(Conceive ) 、設(shè)計(jì)(Design ) 、實(shí)施(Implement ) 和運(yùn)作 (Operate) 的 CDIO 工程教育模式[6]。CDIO以全壽命周期為主線和載體，強(qiáng)調(diào)基于項(xiàng)目的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)和專業(yè)技能的發(fā)展[7]，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生主動(dòng)地去學(xué)習(xí)和探索，并以實(shí)踐的形式將各門課程有機(jī)聯(lián)系在一起，讓學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)各門功課的過程中獲取實(shí)際工程的設(shè)計(jì)和管理等能力，培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和素養(yǎng)、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力[1]。基于CDIO模式的畢業(yè)設(shè)計(jì)，用真實(shí)復(fù)雜的案例將畢業(yè)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生自己(或在教師的幫助下)解決設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的各種問題，使學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的過程中個(gè)人能力得到提升，同時(shí)將所學(xué)的知識(shí)活化[8]。

PBL教學(xué)模式是由美國(guó)人Barrows提出的一種新型的教學(xué)模式[9]，即“以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)”(Problem-Based Learning),最初在歐美醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用，其直指知識(shí)的應(yīng)用和未來職業(yè)技能，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)精神等綜合能力，充分體現(xiàn)了以人為本的先進(jìn)教育思想。PBL教學(xué)模式是把學(xué)生置于復(fù)雜的教學(xué)環(huán)境中，讓學(xué)生學(xué)會(huì)自己去分析問題，找到解決問題的相關(guān)知識(shí)，并對(duì)該知識(shí)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，找到解決問題的方案，最終逐步執(zhí)行直到解決問題，也就是說讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，主動(dòng)探索，積極學(xué)習(xí)。而教師的責(zé)任是把實(shí)際生活中的實(shí)際問題當(dāng)作教學(xué)材料，并采用提問的方式，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、思考問題，及最終解決問題的能力[7]。

CDIO教學(xué)模式主張將理論、實(shí)踐和反思有機(jī)結(jié)合起來，對(duì)工程教育進(jìn)行認(rèn)識(shí)論的拓展。在建立了擴(kuò)展認(rèn)識(shí)論的哲學(xué)原理之后，艾德斯特倫(Kristina Edstrom， 瑞典皇家理工學(xué)院教授) 和科莫斯(Anette Kolmos， 丹麥奧爾堡大學(xué)〔Aalborg Universtiy〕工程科學(xué)領(lǐng)域教授)指出，雖然 CDIO 教學(xué)模式是從結(jié)果(目的)獲得收獲，PBL教學(xué)方法是從過程(手段)獲得收獲，但它們?cè)谠S多方面是重疊互補(bǔ)的。PBL和 CDIO是對(duì)專業(yè)實(shí)踐的兩種回應(yīng)，各有側(cè)重。因此，我們也可以得出結(jié)論，在土木工程教育中，將CODI教學(xué)模式與PBL教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合起來，得出一種新型的一體化教育培養(yǎng)模式，能夠較好地提升工程教育中學(xué)生對(duì)解決實(shí)踐問題的能力[10]。

二、畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中CDIO教學(xué)模式和PBL教學(xué)方法的融合研究(以開放教育土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)為例)

在土木工程的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，以CDIO為指導(dǎo)，以學(xué)生為中心，讓學(xué)生系統(tǒng)地思考怎樣進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題，設(shè)計(jì)，實(shí)施和運(yùn)作，并在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，指導(dǎo)教師運(yùn)用PBL的教學(xué)方法，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)提出問題，讓學(xué)生通過一個(gè)一個(gè)問題的解決來完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。

開放教育不同于一般高校教育，它是一種自主的學(xué)習(xí)形式。開放教育是以學(xué)生為中心，根據(jù)學(xué)生的具體情況，指導(dǎo)學(xué)生制定合理的學(xué)習(xí)計(jì)劃。學(xué)校提供文字教材、網(wǎng)絡(luò)課程等多種課程資源，開展線下面授輔導(dǎo)，具體講解課程的重難點(diǎn)，面對(duì)面的解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的困難，同時(shí)開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、直播課堂等多種形式的教學(xué)活動(dòng)，豐富課程內(nèi)容，利用網(wǎng)上答疑、電話、Email、微信、QQ 等現(xiàn)代溝通方式，支持和服務(wù)開放教育學(xué)生的自主學(xué)習(xí)?；陂_放教育學(xué)生大部分是已經(jīng)參加工作的在崗職工這一特殊性，且基礎(chǔ)參差不齊，參與各門課程的面授課時(shí)有限，學(xué)生的學(xué)習(xí)是以自學(xué)為基礎(chǔ)，同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)又是通過網(wǎng)絡(luò)手段(QQ群、微信群、電話等)進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)，這就要求教師在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)時(shí)利用現(xiàn)代的教學(xué)手段采用有效的教學(xué)模式和合適的教學(xué)方法，使得學(xué)生既能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，又能為工作提供有力的指導(dǎo)。CDIO教學(xué)模式和PBL教學(xué)方法正好能夠滿足上述要求，但是如何將CDIO教學(xué)模式和PBL教學(xué)方法有效地融入其中，并取得較好地效果是我們亟待解決的問題，筆者在多年畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)實(shí)踐中總結(jié)認(rèn)為，做好以下幾個(gè)方面工作是兩者融合的關(guān)鍵。

1.廣泛搜集資料，合理選題

開放教育土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是讓學(xué)生鞏固、消化前期所學(xué)知識(shí)，并能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決工程中遇到的實(shí)際問題，因此畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題一定要慎重。盡可能選取和教學(xué)基本要求一致的、較為新穎的課題，課題的份量和難度適中，同時(shí)課題還能和生產(chǎn)及工作實(shí)際相聯(lián)系，既能滿足學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，又對(duì)自己的工作有所幫助。選題的類型是多種多樣的，可以根據(jù)自己實(shí)際工作情況選擇工程設(shè)計(jì)型、施工技術(shù)型，也可以選擇專題研究型、專題研究型和軟件開發(fā)型等。

指導(dǎo)教師根據(jù)CDIO的第一個(gè)步驟——構(gòu)思(Conceive)。在學(xué)生開始畢業(yè)設(shè)計(jì)之初，由于開放教育學(xué)生不是集中在學(xué)校這一特殊性，指導(dǎo)教師建立一個(gè)QQ群或微信群，將自己指導(dǎo)的學(xué)生集合在一起，發(fā)布選題要求。讓學(xué)生根據(jù)自己的在職工作情況、自學(xué)情況和將來的發(fā)展方向，廣泛搜集資料，根據(jù)指導(dǎo)教師提出的畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，在教師提供的選題方向中選擇合適的畢業(yè)設(shè)計(jì)類型。如果學(xué)生當(dāng)下不是從事土木工程相關(guān)行業(yè)，一般情況下，指導(dǎo)教師建議學(xué)生選擇土木工程管理方向施工組織設(shè)計(jì)的編寫。該方向的資料搜集范圍較廣，難度適中，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下學(xué)生能夠獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，提升學(xué)員解決在施工組織管理中遇到實(shí)際問題的能力。

2.依托選題，進(jìn)行整體設(shè)計(jì)

以土木工程管理方向的施工組織畢業(yè)設(shè)計(jì)為例，該方向的畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是編寫多層或高層建筑的單位工程施工組織設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)形式可以選擇框——剪結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)或筒體結(jié)構(gòu)等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也可以是鋼結(jié)構(gòu)，甚至可以是一些新型的結(jié)構(gòu)類型(如鋼——混凝土組合結(jié)構(gòu)、懸索、懸吊結(jié)構(gòu)等)。在前期廣泛搜集的資料中，經(jīng)過可行性研究，在分析和論證的基礎(chǔ)上，編制一個(gè)詳細(xì)、完整、實(shí)用的單位工程施工組織設(shè)計(jì)。

一旦確定了畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題，下一步就是對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的整體設(shè)計(jì)(Design )，這也是CDIO的第二步。整體設(shè)計(jì)是能否做好畢業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，指導(dǎo)教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己搜集的資料，做出畢業(yè)設(shè)計(jì)的框架(如畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容或目錄等)。首先根據(jù)指導(dǎo)教師在QQ群或微信群提出的問題“單位工程施工組織畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和目的是什么？”讓學(xué)生將自己的設(shè)計(jì)框架列出，通過QQ或微信單獨(dú)發(fā)給指導(dǎo)教師，再由指導(dǎo)教師挑出較為突出的問題，在小組中進(jìn)行討論，引導(dǎo)學(xué)生完成施工組織設(shè)計(jì)的框架搭建。然后進(jìn)一步對(duì)框架進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，完善畢業(yè)設(shè)計(jì)的框架。一般而言，施工組織設(shè)計(jì)的整體框架主要包括：編制說明、工程概況、施工部署及施工準(zhǔn)備、施工組織機(jī)構(gòu)及人力資源計(jì)劃、施工綜合進(jìn)度計(jì)劃、主要施工方案及特殊施工措施、質(zhì)量管理、職業(yè)健康安全管理和環(huán)境管理及保證措施、文明施工、綠色施工和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用等。

3.在實(shí)施工程中靈活運(yùn)動(dòng)PBL教學(xué)方法

將畢業(yè)設(shè)計(jì)的整體框架確定以后，就是依據(jù)框架進(jìn)行具體的畢業(yè)設(shè)計(jì)的編寫，也就是CDIO的第三步——實(shí)施(Implement)。對(duì)于施工組織中較為重要的幾個(gè)章節(jié)內(nèi)容，指導(dǎo)教師也要提出問題，讓學(xué)生根據(jù)自己已經(jīng)學(xué)過的知識(shí)和工程實(shí)際主動(dòng)思考，充實(shí)施工組織設(shè)計(jì)的內(nèi)容。整個(gè)施工組織設(shè)計(jì)中，較難和較易出錯(cuò)的地方就是橫道圖和網(wǎng)絡(luò)圖的畫法及邏輯關(guān)系。首先指導(dǎo)教師提出問題：在本工程的施工過程中，都包含了那些施工工序？各工序都耗時(shí)多久？它們的邏輯關(guān)系是什么？然后讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算和畫圖，根據(jù)學(xué)生的畫圖情況，對(duì)較易出錯(cuò)的地方和較難的地方，在QQ群中上傳相應(yīng)的課件，錄制微視頻等形式進(jìn)行講解，針對(duì)不同的同學(xué)出現(xiàn)的具體問題，通過電話，QQ聊天，微信聊天等溝通形式進(jìn)行具體問題的講解，這樣學(xué)生比較容易接受，且記得較為牢固。對(duì)于畫圖部分，尤其是施工平面布置圖，讓學(xué)生思考平面布置圖中具體要包括那些內(nèi)容，完善自己的平面布置圖。

4.完善施工組織設(shè)計(jì)，以答辯形式完成操作

完成上述三步，一個(gè)完整的施工組織設(shè)計(jì)就完成了，完成以后，如何對(duì)學(xué)生的掌握情況進(jìn)行檢驗(yàn)，就是畢業(yè)答辯環(huán)節(jié)了，即CDIO的最后一部步—運(yùn)作(Operate)。讓學(xué)生對(duì)自己的施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行一個(gè)整體的梳理，總結(jié)施工組織的主要內(nèi)容，找出其中的亮點(diǎn)和創(chuàng)新的部分，做成PPT的形式，在畢業(yè)答辯上向答辯教師展示，后由答辯教師就施工組織設(shè)計(jì)提出相關(guān)問題，學(xué)生根據(jù)自己的施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行作答，完成最后的運(yùn)行。

三、結(jié)語

基于CDIO工程教育模式的土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，將PBL教學(xué)方法融入其中，運(yùn)用現(xiàn)代化的溝通方式，以學(xué)生為中心，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，將構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作融為一體，以任務(wù)和問題為引導(dǎo)，在教師的指導(dǎo)下，將實(shí)踐教育和理論教育有效結(jié)合在一起，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了綜合的具體的應(yīng)用；激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性，推動(dòng)學(xué)生去學(xué)習(xí)和探究知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的全面發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生工程基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)際動(dòng)手能力、和工程管理能力，使學(xué)生得到了更為全面的鍛煉，進(jìn)而提高應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

通過基于CDIO工程教育模式下PBL教學(xué)法在開放教育土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)，該教育模式不但提升了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，也提高了開放教育土木工程學(xué)生的學(xué)位通過率，為基層電大開放教育畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)模式改革提供了依據(jù)。