基于CDIO理念的土木工程專業畢業設計改革與實踐

doi：10.11835/j.issn.1005-2909.2013.03.032

收稿日期：2012-08-26

基金項目：黑龍江省教育改革項目；黑龍江工程學院教育改革項目

作者簡介：武鶴（1963-），男，黑龍江工程學院土木與建筑工程學院教授，碩士生導師，主要從事教學與教學管理研究，（E-mail）hgcwh@163.com。

摘要：畢業設計是高等學校人才培養最重要的實踐教學環節，是對學生所學知識綜合運用能力的一次檢驗。基于CDIO理念，以“大工程觀”和“全壽命周期”為主線，以學科交叉與專業綜合為基礎，開展基于團隊的土木工程專業畢業設計改革，采用企業導師和校內導師聯合指導的方式，重在培養學生“大工程觀”、團隊合作意識、溝通協調能力以及實踐創新精神，促進土木工程專業畢業設計質量不斷提升，以期為推動高等工程教育人才培養方式改革提供借鑒和參考。

關鍵詞：土木工程；CDIO；畢業設計；培養模式

中圖分類號：G642.77 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）03-0119-03 一、前言

畢業設計是教學過程最后階段采用的一種綜合性、總結性實踐教學環節，是學生在系統掌握專業知識、技術及平時教學訓練基礎上，按照規范化的設計研究程序與方法所進行的教學活動，其目的是培養學生綜合運用所學知識獨立分析、解決專業范圍內有關工程應用問題，以及科學研究的初步能力，使學生的知識、素質及技能得到進一步鍛煉、充實和提高。

土木工程是一門實踐性很強的學科，土木工程專業本科畢業設計內容涵蓋設計、施工、維修養護、管理等方面。近年來，畢業設計在適應性、實踐性和綜合性等方面有了很大的改進和提高，質量也不斷提升，但畢業設計的基本模式卻仍停留在“一師多生、一師多導”的層面，畢業設計的質量很大程度取決于指導教師的能力和水平，缺乏企業界的深度參與、指導與評價。歸根結底，畢業設計的改革沒有跟上時代的發展，需要突破原有禁錮，更需要實質性地創新。

卓越工程師教育培養計劃對應用型人才培養提出了更高的目標和要求，如何發揮土木工程專業“大基礎、寬口徑、重實踐、強能力”的專業特點，使畢業設計選題更貼近工程實際，充分體現學科交叉與專業融合，是畢業設計急需解決的問題。因此，積極探索土木工程專業畢業設計改革模式，采取基于團隊的畢業設計模式和校企合作的指導方式，是高等工程教育改革的重要方向，對提高人才培養質量具有重要的現實意義。 二、基于CDIO理念的土木工程專業畢業設計改革

土木工程專業技術人員直接從事著解決土木工程設計、建設、管理、服務等工程實際問題的工作，工程系統能力的培養尤為重要。基于CDIO（Conceive- Design- Implement- Operate）理念的土木工程專業畢業設計改革，正是適應這一要求而進行的。

（一）基于CDIO的畢業設計理念

CDIO教育模式和方法是近年來國外工程教育發展的新思想和新理念，對工程教育的發展具有重大影響，越來越受教育界的關注、重視和研究。CDIO是由美國麻省理工學院、瑞典哥德堡查爾姆斯技術學院、瑞典皇家技術學院和瑞典林雪平大學等4所工程技術類大學發起的一項工程教育改革計劃。以全壽命周期為主線和載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習，以獲取工程能力和經驗，培養學生工程意識和素養、工程實踐和創新能力。

CDIO模式教學主張用產生于真實環境中的問題啟發學生思維，由此支持并鼓勵學生進行有針對性地解決問題式的學習、拓展性學習、案例學習和項目學習。CDIO模式重視學生的觀點和體驗，讓學生在項目開發和討論中獲得經驗，并鼓勵學生進行創造性思考[3]。CDIO教育大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力4個層面，大綱要求以綜合的培養方式使學生在這4個層面達到預定目標。畢業設計正是培養學生個人能力、人際團隊能力和工程系統能力的重要而關鍵環節。基于CDIO模式的畢業設計改革，強調用真實復雜的案例呈現設計題目，營造設計需要解決的環境，使學生在畢業設計執行的過程中得到能力的培養和知識的活化。

此次畢業設計改革，采用“設計院模式”，以實際工程為背景，以項目建設為依托，從項目可行性研究到項目內容實施，充分體現黑龍江工程學院土木工程專業“大工程、大系統、大視野”的畢業設計理念。

（二）基于團隊的畢業設計模式

立足于CDIO國際工程教育模式和理念，以大工程觀和全壽命周期為畢業設計的基本主線，構建畢業設計團隊培養模式，使人際團隊能力培養和工程系統能力培養在畢業設計中得以體現。

以實際工程項目為背景，選定符合畢業設計的工程項目，從學校2011屆和2012屆土木工程專業畢業班中遴選15位畢業生組成畢業設計團隊，分成6個專業方向組（每組2～3人），即項目可研組、路線設計組、路基路面組、橋涵組、隧道組、概算與施工組織設計組（如圖1所示）。團隊各組既有分工又有協作，共同開展項目設計工作，完成基于團隊合作下的畢業設計項目訓練，全面鍛煉學生的工程系統能力、人際團隊合作能力，培養創新意識和專業綜合素養。

圖1 土木工程專業（道橋方向）畢業設計改革分組設計

（三）基于校企合作的畢業設計指導方式

緊密圍繞土木工程專業畢業設計改革“綜合性、工程性、系統性、團隊性”的規律和要求，開展畢業設計指導方式改革。以校企合作為基礎，強化企業工程師的參與及合作。引入“雙導師”指導制度，即由學院骨干專業教師和來自工程設計、施工及科研和管理單位的知名高工、技術人員組成指導教師組，共同擔任畢業設計指導工作。通過企業導師的參與，推進畢業設計指導方式的改革，在提高畢業設計質量的同時，保持與工程界同步，使學生在完成畢業設計的過程中感受到技術的進步，體會到工程師的社會責任。

此外，土木工程專業畢業設計改革組采用“畢業開題+2周一次團體匯報+中期大檢查+畢業設計答辯”的過程管理，從畢業設計開題到畢業設計答辯整個過程，始終堅持邀請工程界知名專家和一線工程師參與，讓畢業設計選題更貼近工程實際。學生通過匯報并與知名專家和企業導師交流，能夠更深入地認識工程設計與建造的本質與要義，實現了教學到工程，理論到實踐的對接，獲取工程經驗，培養了學生的工程意識和素養。

三、結語

基于CDIO模式的土木工程專業畢業設計改革，與傳統方式相比，讓學生得到了更為全面的鍛煉，正如答辯評審專家們所言：該畢業設計改革形式新穎，有利于培養學生的大工程觀和對項目的全局把握；在設計過程中，充分體現以人為本，人與自然協調的可持續發展理念；創新成果突出，大膽進行了新型路面結構的設計和理論探索，應用先進的空間三維計算軟件Midas進行設計驗算，在一定程度上走在了設計院的前面。

土木工程專業畢業設計改革體現出選題真、任務實、模式新的特點，同時積極探索了校企合作雙導師制，強調企業工程師的參與及指導，使畢業設計更貼近工程實際和未來發展需要。通過基于團隊的畢業設計，學生的工程系統能力、團隊協作能力、溝通交流能力、創新設計能力以及分析問題和解決問題的能力明顯提高，改革效果顯著，為畢業后較快適應工作需要打下了良好的基礎。同時，也為推進中國高等工程教育的改革進行了有意義的嘗試，對提高畢業設計質量具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] 吳啟迪.我國工程教育的改革與發展[J].中國高等教育評估， 2007（4）： 3- 12.

[2] 肖琦，屈成忠，劉春城.基于適應社會需求的土木工程專業畢業設計改革與思考[J].東北電力大學學報， 2011（Z1）：32-36.

[3] 孫德發，趙全振，等.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，2009，（1）： 98- 100.

[4] 張亦靜，何杰.基于團隊協作的土木工程專業畢業設計模式探討[J].湖南工業大學學報，2008（3）： 107-109..

[5] 童樂為.土木工程專業畢業設計教學創新體系建設探討[J].高等建筑教育， 2010， 19（2）： 111- 114.

[6] 楊光，張兆強，李文濤.地方高校土木工程專業畢業設計質量改善措施探討[J].高等建筑教育，2010（1）： 114-117.

[7] 劉錚等.寬口徑土木工程專業畢業設計模式研究[J].高等建筑教育，2004（1）：100- 102.

[8] 黃明奎.加強過程控制 提高土木工程專業畢業設計質量[J].四川教育學院學報，2012（1）： 121-123.

[9] 何志鵑，楊立軍. 土木工程專業畢業設計的探索與實踐[J].山西建筑，2007（2）： 201- 202.

Reform and practice of graduation design of civil engineering based on CDIO concept

WU He， GE Qi， ZHANG Jiaping， SUN Ling， YANG Yang

（Civil Engineering Department， Heilongjiang Institute of Technology， Harbin 150050， P. R. China）

Abstract： The graduation design is the most important personnel training practice teaching link of universities and colleges， which tests students’ knowledge and comprehensive abilities. Based on the CDIO concept， we took the idea of large-scale engineering and life cycle as the main line and presented team graduation design content of the training mode on the basis of interdisciplinary and professional comprehensive knowledge. The guidance system combined the teaching of enterprise mentors and tutors， focusing on training students’ engineering， teamwork， communication and coordination abilities and their innovation spirit， to promote the quality of graduation project of civil engineering constantly. The research results provide a reference to the reform of talents cultivation in higher engineering education.

Keywords： civil engineering； CDIO； graduation design； training mode

（編輯 梁遠華）