基于CDIO理念的《橋梁工程》教學改革探索

摘要：為了適應橋梁建設對高素質專業人才的需求，培養具有扎實技術基礎、寬廣專業知識和良好團隊協作能力的工程師，本文基于重慶交通大學《橋梁工程》課程的教學現狀，融合CDIO工程教育理念，在教學內容與方式、教師專業素養與教學技能、實踐教學體系和評估體系等四個方面提出了具體的改革措施，倡導“項目式”的課程安排，將橋梁實例融入基礎理論教學中；采用引導式的教學方法，以學生為主體，建立學習小組；通過開展方案設計、模型制作等競賽，豐富實踐教學體系，啟發學生創新思維。

關鍵詞：橋梁工程CDIO教學改革工程技能

CDIO理念是工程教育改進計劃中的一個創新模式，包含了四個環節：構思、設計、實現和運作（即Conceive，Design，Implement和Operate）。它以產品的研發到運行的生命周期為載體，為學生提供實踐與理論課程之間有機關聯的教學情景，鼓勵學生主動參與到工程實踐中[1]。《橋梁工程》是橋隧工程專業的核心課程之一，培養學生系統掌握橋梁的構造設計原理、分析理論與方法，施工與組織管理等綜合知識和技能。它是一門融合多學科的專業基礎理論課，同時也是一門涉及規劃、勘測、設計、施工等多環節的工程實踐課[2]。為了發揮高校在培養高級工程技術人才中的主導作用，改變傳統填鴨式、教條式的教學方法，筆者根據重慶交通大學《橋梁工程》課程的教學現狀，以當前先進的CDIO理念為指導，對該課程的教學改革進行了探索。

一、《橋梁工程》課程的教學現狀

（1）偏于理論，與實際工程有一定程度的脫節。《橋梁工程》課程內容龐雜，包含了各種橋型的設計過程、構造布置、計算分析、施工管理等知識。為了在有限的課時內將知識點講透，很多教師傾向于將更多的課時分配在邏輯性較強的計算理論和方法方面；而與實際工程結合更直接的構造布置、施工管理等內容，由于知識點較分散，經驗性較強，往往受到奚落。學生在學習過程中也更傾向于理論計算部分，對實際橋梁的構造布置、施工方法缺乏概念和具象化的認識。

（2）固守教材，教學內容滯后。我國橋梁建設發展迅猛，日新月異。新材料、新工藝、新技術、新理念、新橋型大量涌現。國內《橋梁工程》教材盡管版本眾多，但內容大體類同，且更新滯后，有的甚至不能與現行規范同步。在教學過程中，教師限于課時和傳統教學方法，偏重理論，無暇引入教材以外的內容；而大部分學生疲于應試，往往也只局限于教材，對課本外的知識興趣不大。

（3）實踐環節薄弱。我校橋梁專業學生較多，加上學校教學經費、課時安排以及實習場所的限制，實踐教學安排困難。學生缺乏機會直觀全面地認識橋梁的實際構造和施工過程。實踐認知的缺乏直接體現在課程和畢業設計上。學生對橋梁構造布置概念不清，制圖能力有限，創造思維僵化。不少學生從往屆學生獲取“模板”，不假思索，依樣畫葫蘆。加上指導教師人數有限，監督機制不完善，課程和畢業設計的質量難以恭維。

二、基于CDIO理念的教學改革探索

（1）教學內容與方式改革

為了使學生在掌握理論基礎知識的同時，培養他們的專業技能、人際溝通能力、創新能力，需要以產業對人才的需求為導向，實行“項目式”的課程編排，整合現有教學資源。結合《橋梁工程》教材，基于梁橋、拱橋、剛構橋、索吊橋和組合體系橋等5種基本橋型，在教學過程中，分別以這5類橋梁建設項目為工程背景，在教授基本理論知識的同時，根據教學重點和難點，將現行規范手冊、設計與施工圖紙、現場作業組織及視頻錄像等不同程度和深度地融入教學過程中。教師避免滿堂灌，而采用引導式的教學方法，以學生為主體，建立學習小組，結合工程實際對每個小組布置任務，要求小組團隊協作完成。通過這種方式培養學生自主學習、發現與解決問題、動手與創新以及團隊溝通協助的能力。

（2）提高教師專業素養及教學技能

為了讓學生對橋梁學科的知識、信息、技術、技能等有更深層次的理解和把握，教師必須長期跟蹤行業動態、積極參與橋梁科研和建設活動。同時，教師應不斷總結、反思自己的教學方式，積極向富有經驗的教師汲取講授技巧，逐漸熟悉并接受CDIO教育理念，抓住機會到國內外各高校體驗和學習各種不同的“教”“學”風格。教師將自身參與的工程項目或親身經歷的工程實例引入課堂教學中。通過課程網站建立教師與學生的互動平臺，將各種橋型的工程實例、行業動態、教學大綱、學習任務等上傳網站，以供學生下載學習。學生可以積極留言，與教師進行開放性討論。

（3）實踐教學體系的改革

根據現有教學資源，《橋梁工程》的實踐教學主要包括計算機制圖、分析軟件（如MIDAS、橋博）的掌握、課程設計、現場認知實習等環節。這幾個環節相互獨立，但也相輔相成。在教學安排中，同樣可以根據橋型的不同采用分組學習的方式。每個小組負責將本小組橋型的設計過程、構造與布筋、計算理論與方法、有限元建模分析、施工工藝、發展歷史、國內外科研動態等各種知識與信息進行調查與總結，并通過現場認知實習分別予以驗證，通過課程設計及最終的畢業設計予以消化。最后通過小組之間的方案設計、模型制作與加載試驗等競賽方式，幫助和促進學生構建各自的專業知識體系。

（4）評估體系的改革

筆者認為《橋梁工程》的考核應包括三方面：基礎理論知識、工程實踐能力和創新能力。第一項考核主要針對學生的課堂學習情況、小組學習參與情況及小組任務完成的質量、課程網站互動平臺的討論頻次、理論考試成績等；第二項考核主要針對學生認知實習的筆記、各小組橋型調查總結報告的完成質量、課程設計的完成水平等；第三項考核主要通過舉行橋梁方案設計、制作與加載等競賽，讓每個學習小組各自完成橋梁模型的設計、分析、制作，并進行靜載試驗，以此考查學生在橋型美學、構造原理、分析計算和制作方法等方面的掌握和靈活運用的能力。

三、結語

本文結合CDIO工程教育理念，以培養“具有扎實技術基礎、寬廣專業知識和良好團隊協作能力的工程師”[3]為目標，基于重慶交通大學《橋梁工程》課程的教學現狀，提出了一系列教改措施。這些措施主要體現在教學內容與方式、教師專業素養與教學技能、實踐教學體系和評估體系等方面，以求改變當前重理論輕實踐、重視個體輕團隊、重專業輕創新的培養模式。今后我們將進一步推動和貫徹《橋梁工程》課程的教改舉措，以適應社會發展對高素質專業人才的需求。

參考文獻：

[1]陳春林，朱張青.基于CDIO教育理念的工程學科教育改革與實踐[J].教育與現代化，2010，94（3）：30-33.

[2]張新軍，彭衛兵.橋梁工程課程教學改革的探討與實踐[J].高等建筑教育，2008，17（6）：72-75.

[3]朱高峰，沈士團.21世紀的工程教育[M].北京：高等教育出版社，2001.