土木工程專業(yè)基于CDIO工程教育模式的優(yōu)化改革

張煜敏+劉振華+崔瑩

摘要：針對土木工程專業(yè)傳統(tǒng)教育模式在實踐方面的欠缺，分別在課程建設(shè)、師資建設(shè)、實習(xí)基地條件保障等方面提出了土木工程專業(yè)基于CDIO工程教育理念的教育改革措施，以期推進(jìn)CDIO工程教育模式在高等院校土木工程專業(yè)教育改革中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：CDIO工程教育模式；土木工程；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）23-0124-02

一、引言

自2010年教育部提出“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”之后，我國高校建設(shè)越來越重視對具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力、適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的各類型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)。

CDIO工程教育模式是2014年由美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國研究組針對工程教育質(zhì)量問題探索研究的成果。CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）、運作（Operate）四個環(huán)節(jié)的結(jié)合，也是“實踐中學(xué)習(xí)”和“基于項目教育和學(xué)習(xí)”（Project based education and learning）的集中概括和抽象表達(dá)。

該教育模式讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗，將系統(tǒng)課程的理論基礎(chǔ)與工程實踐相結(jié)合，采用課程體系與現(xiàn)代工程實際相互支撐的方式實現(xiàn)學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，使學(xué)生在理論與實踐交互輔助的學(xué)習(xí)環(huán)境中培養(yǎng)工程技術(shù)人員所需要的專業(yè)素質(zhì)。

二、CDIO工程教育模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式對比

西安石油大學(xué)土木工程專業(yè)主要培養(yǎng)房屋建筑、橋梁工程、城市道路方向從事設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)、管理等工作的工程建設(shè)類人才，具有鮮明的工科特色。CDIO工程教育模式與土木工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)相結(jié)合，在實踐型人才的培養(yǎng)方面更具特點，著重培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計、施工、組織、管理等工程專業(yè)素養(yǎng)以及相互協(xié)作解決工程問題的實踐能力。力求以工程實例為主線，讓學(xué)生在現(xiàn)代化教學(xué)手段和實踐環(huán)境中取得豐富的工程設(shè)計分析能力和主動學(xué)習(xí)的經(jīng)驗，促進(jìn)學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的一體化成長。

而傳統(tǒng)教育模式著重強(qiáng)調(diào)將大學(xué)生培養(yǎng)為有理想、有道德、有文化、有紀(jì)律、德智體美勞全面發(fā)展的社會主義接班人。在該理念基礎(chǔ)上建立起的教學(xué)體系以課程和專業(yè)為中心，更注重對理論知識的傳授；教學(xué)模式通常是通過精心設(shè)計的課程，以教師講授科學(xué)知識的形式為基本模式，對結(jié)合工程實際的能力培養(yǎng)投入相對較少。學(xué)生也相應(yīng)缺乏工程素養(yǎng)以及解決實際工程的能力，與社會需求的土木工程專業(yè)人才類型有一定的脫節(jié)。

三、基于CDIO工程教育模式的優(yōu)化改革

高等學(xué)校的學(xué)科建設(shè)，無論在教學(xué)還是科研方面都有較高的要求，既要做好科學(xué)技術(shù)研究成果的應(yīng)用，也要做好基礎(chǔ)理論教學(xué)與專業(yè)課程教學(xué)實踐工作的優(yōu)化和完善。尤其在具有行業(yè)特色型的土木工程專業(yè)本科教學(xué)中，應(yīng)該考慮多元化的培養(yǎng)目標(biāo)，不但為學(xué)生選擇進(jìn)一步深入教育打下深厚的基礎(chǔ)，同時在教學(xué)過程中著重提高學(xué)生的實踐能力，即有利于學(xué)生今后科研工作的展開，又有利于職業(yè)生涯的順利起航。

基于CDIO工程教育模式，結(jié)合現(xiàn)代化專業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)，可以對我校土木工程專業(yè)本科教學(xué)工作在以下幾個方面進(jìn)行優(yōu)化改革。

1.課程建設(shè)。課程體系的優(yōu)化應(yīng)該以項目實踐為主線，參照工程實際的理論及技術(shù)需求，將要求反推到教學(xué)大綱、教學(xué)計劃以及課程設(shè)置中，通過每一門課、每一個模塊、每一個教學(xué)環(huán)節(jié)來落實工程技術(shù)對專業(yè)化人才實踐能力的要求。在土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，課程主要分為通識教育課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)方向課程及主要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)四大模塊。

通識教育課程作為大學(xué)生基礎(chǔ)教育課程，沒有任何專業(yè)方向性。但基于CDIO工程教育模式，應(yīng)該使大學(xué)生在入學(xué)時便對所學(xué)專業(yè)有基本的了解，尤其對土木工程專業(yè)的學(xué)科設(shè)置、研究前沿、就業(yè)方向等建立基本的概念，甚至能夠激發(fā)學(xué)生對所學(xué)專業(yè)的熱情。

學(xué)科基礎(chǔ)課程中，《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》、《大學(xué)物理》、《材料力學(xué)》等課程均是土木工程專業(yè)的必修課程，旨在為專業(yè)方向課程的學(xué)習(xí)打好專業(yè)基礎(chǔ)。因此，在課程建設(shè)上，必須考慮各門課程的遞進(jìn)關(guān)系。例如《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》應(yīng)分別在三個學(xué)期依次開展，以便學(xué)生對力學(xué)的概念由質(zhì)點到桿件循序漸進(jìn)地加深難度。同時，《大學(xué)物理》、《材料力學(xué)》、《土木工程材料》等課程均開設(shè)了相應(yīng)的試驗課程，試驗內(nèi)容的開設(shè)應(yīng)與授課內(nèi)容相互配合，通過試驗內(nèi)容強(qiáng)化學(xué)生對理論知識的認(rèn)知。

專業(yè)方向課程在我校被細(xì)化到建筑工程、道路橋梁工程、地下結(jié)構(gòu)與巖土工程三個方向，同一專業(yè)方向的授課教師應(yīng)在培養(yǎng)計劃制定之時，將各自負(fù)責(zé)的專業(yè)課程內(nèi)容相互交流，對整個教學(xué)環(huán)節(jié)所需要涉及到的知識點進(jìn)行梳理、選擇，并合理分配。

專業(yè)方向課程在授課過程中應(yīng)采用理論推導(dǎo)及計算分析相結(jié)合的形式進(jìn)行授課，在課程結(jié)束后可以配合課程設(shè)計，使學(xué)生將所學(xué)理論知識結(jié)合工程實例加以運用。尤其是大學(xué)第四學(xué)年的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，是一個對學(xué)科的發(fā)展前沿深入了解、將專學(xué)科基礎(chǔ)課程及專業(yè)方向課程所學(xué)知識聯(lián)合應(yīng)用的環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計的題目通常由指導(dǎo)教師視學(xué)生的選題合理性及適用性確定，若能結(jié)合實際工程對房屋建筑或橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計及結(jié)構(gòu)分析驗算，便是對CDIO教育理念最好的應(yīng)用。

2.師資建設(shè)。具有工程實踐經(jīng)驗的教師在實施CDIO教學(xué)模式的工作中有著舉足輕重的作用，他們的實踐能力、創(chuàng)新能力和業(yè)務(wù)水平直接影響著實踐教學(xué)的效果。在實踐性教學(xué)的要求下，課堂教學(xué)中的案例教學(xué)、實踐環(huán)節(jié)中的模擬實訓(xùn)、校外工程場地的現(xiàn)場實習(xí)，均對教師在實踐經(jīng)驗上提出了更高的要求。因此，土木工程專業(yè)的高校教師需要盡可能成長為雙師型教師，既有豐富的工程實際經(jīng)驗，又有扎實的理論教學(xué)功底，甚至能夠獲得工程師及教學(xué)方面的兩類職稱。

3.實習(xí)基地條件保障。在CDIO教育模式中，通過構(gòu)思及設(shè)計兩個環(huán)節(jié)的準(zhǔn)備，便需要通過由工程實際來對所學(xué)的知識加以實現(xiàn)和運作。在高等學(xué)校，通常會采取實習(xí)的形式，使學(xué)生接觸到生產(chǎn)第一線的具體工程作業(yè)，尤其是認(rèn)識實習(xí)、學(xué)年實習(xí)、社會調(diào)查和畢業(yè)實習(xí)等實踐環(huán)節(jié)，均需要校外的生產(chǎn)實習(xí)基地提供相應(yīng)的保障。為了能夠獲得理論與實踐交叉滲透的效果，土木工程專業(yè)在實習(xí)基地的建立過程中必須要考慮到工程生產(chǎn)實際的需要，盡量結(jié)合在建工程以便鍛煉學(xué)生的自立、自學(xué)、動手、溝通和執(zhí)行等能力。尤其中鐵、中建、中交等大型建筑施工單位，在“一帶一路”的戰(zhàn)略部署中均占有極為重要的角色，很多高鐵、隧道、道路橋梁以及房屋建筑均由此類單位進(jìn)行建設(shè)，若能在此類建設(shè)單位中建立實習(xí)基地，讓學(xué)生接觸工程結(jié)構(gòu)的建設(shè)一線，將會是學(xué)生感性理解工程實際的一個重要途徑。

四、結(jié)語

從以上對比可見，CDIO教育模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比而言，在對學(xué)生的能力培養(yǎng)方面具有更加積極的意義。在該模式下教育出的學(xué)生需要一定的角色轉(zhuǎn)換，積極地參與到主動學(xué)習(xí)、實踐的能力培養(yǎng)中，同時也會在CDIO教育模式的要求下提高自身的責(zé)任意識、合作協(xié)調(diào)能力以及發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的綜合素質(zhì)。同時，對該模式進(jìn)行實踐的高校教師會不斷向雙師型或是更加綜合的能力方向靠攏，提升教師的社會責(zé)任感以及工程實踐能力。從現(xiàn)階段的發(fā)展來看，教師所采用的教學(xué)方式方法、教材以及教學(xué)評價體系等還需要更多的完善，高等院校在實踐型人才培養(yǎng)的道路上還需要繼續(xù)努力。

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Optimizing Reform of Civil Engineering Majors Based on CDIO Engineering Education Mode

ZHANG Yu-min，LIU Zhen-hua，CUI Ying

（Mechanical Engineering College，Xi'an Shiyou University，Xi'an，Shaanxi 710061，China）

Abstract：Aiming at the lack of practice in traditional education mode for civil engineering majors，some education reform measures based on CDIO engineering education mode have been proposed to civil engineering majors in the construction of courses，teaching staff and practice bases，and the CDIO engineering education mode was been expected to be applied in civil engineering majors of colleges.

Key words：CDIO engineering education mode；civil engineering；education reform