基于CDIO理念的土木工程材料教學改革

邱琳?周艷華

摘 要：針對目前我國工程教育存在的問題，將CDIO工程教育模式引入到土木工程材料教學過程中，針對該課程教學內容、教學模式、教學方法和實踐教學等方面提出了一些改革措施，以提升教學效果，增強學生處理實際問題的能力以及團隊協作能力，改善土木工程材料課程的教學。

關鍵詞：CDIO；土木工程材料；教學改革

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代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），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工程，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[1-2]。

本文依托江西科技學院教育教學改革課題的支持，將CDIO工程教育模式引入到土木工程材料教學過程中，建立基于CDIO模式的教學內容、教學模式、教學方法和實踐教學，在部分工科班級中進行了教學實踐和試點。

1 基于CDIO理念的土木工程材料教學內容的優化

土木工程材料種類繁多，各類材料自成體系[3-4]，教學內容大多數是敘述性內容；同時，土工工程材料發展迅速，新材料層出不窮，以致學生在土木工程材料課程學習中難以抓住重點，出現什么都學、什么都學不好的情況。為了進一步提高土木工程材料課程的教學質量，增強學生課程學習效果，對授課內容進行優化，力求做到理論知識以“適度、夠用”為限，突出土木工程材料使用、保管和檢測試驗方法及技能測試和訓練等。授課時以水泥、混凝土、鋼材、瀝青、瀝青混合料為主要重點，以土木工程材料基本性質、氣硬性膠凝材料、砂漿、新型墻體材料、建筑節能材料為次要重點，根據實際教學情況，弱化石材、木材、合成高分子材料等章節內容，結合我院專業特點，重點突出水泥、混凝土與鋼材的內容；緊跟新材料、新技術、新工藝的推廣應用，更新教學內容，將土木工程新材料（如新型混凝土、新型墻體材料、智能材料等）、新技術（如混凝土技術、鋼筋及預應力技術等）以及教師自身科研課題成果引入課堂教學中。

2 以“項目導向、行動導向”教育思想為指導的教學模式的構建

就業屬性決定了建筑材料課程的知識結構和能力結構，選取課程內容突出材料的性能、技術特性和應用，并兼及其技術要求、檢測方法、儲存運輸等以適應施工員、預算員、監理員、試驗員、質檢員的崗位的實際需要。以畢業生就業崗位與本課程相關的工作內容為參照系，依據 “基于工作過程、融入實際工作情景”的課程觀，將相關的職業技術標準和職業素質標準深度融入到課程的教學中去，在課程教學中實施“行動導向”教學模式。根據課程內容的性質，采用以下教學模式來靈活進行教學。

2.1 傳統課堂模式

盡管新的教學模式不斷出現，但傳統的課堂教學仍有著其不可替代的地位，如材料的基本知識、基本理論的學習仍然以課堂講授為主。

為了更好地提高傳統課堂教學的效果，在教研室活動時組織教師進行討論，各位教師把自己在教學中的一些體會和做法提出，大家互相借鑒，互相學習。對某一問題的處理達成共識，并應用在各自的教學中，收到了良好的教學效果。例如密度、表觀密度、堆積密度的教學，大家一致贊成采用對比講解的方法，使學生充分理解三者的區別與聯系，而且節約了課堂時間。再如混凝土配合比設計這一章的內容，有很多的計算公式，如果僅用多媒體來演示的話，學生很難理解公式的來歷，配比設計的計算過程，這時就需要老師通過板書的方式，一步步的演示，學生才能對混凝土配合比設計的全過程很清楚的掌握。這時板書會起事半功倍的效果。

2.2 “教學做”一體化模式

首先教師按照工作過程，講授完成項目任務的相關知識、方法及技能；學生認真聽講，自學，組織討論，掌握相關的基本理論、方法和規范、課后練習，鞏固加深所學的知識，工作方法和操作技能；最后獨立或分組完成某一項完整的任務。該模式可以提高學生的學習興趣，鍛煉學生的動手能力。

2.3 任務驅動模式

以實際建筑工程為案例，以該工程中的主要土木工程材料質量檢測任務為載體，采用任務驅動教學模式，按照土木工程材料進入施工現場的先后順序，構建學習情境。將學習內容融入具體任務中，再分解成多個步驟，讓學生一步一步完成，最終掌握。

3 教學方法的改革

根據近年從事土木工程材料教學的經驗，對土木工程材料的教學法也進行了探索，并運用問卷調查的方式對教學效果進行調研。在理論教學時，傳統的課堂講授除利用板書突出重點外，還充分利用多媒體教學設備，將教學內容、材料圖片及加工工藝等內容制作成圖文并茂的多媒體課件，激發學生學習興趣，增加課堂信息量，強化學生對知識的理解和鞏固。在課堂教學中制作各種材料圖片庫、施工現場材料生產或加工的視頻庫、動畫庫等等。例如：多媒體動畫可以模擬建筑鋼材發生疲勞斷裂的彈性、強化、頸縮三階段，以及鋼筋混凝土受拉，受剪，抗彎等實驗過程。這種多媒體教學手段能增強學生的感性認識，增加學生的實訓真實感，使他們在教室中就能感受到真材實境。

土木工程材料課程中，由于材料缺陷、疲勞破壞、施工條件、使用環境等造成的材料失效、工程事故等有很多案例，將這些工程實例引入課堂教學，如混凝土強度的影響因素，通過案例來說明強化影響混凝土強度的主要因素和注意事項；通過案例教學，既可以加強材料與工程實踐的聯系，還可以鍛煉學生分析問題和解決問題的能力，對于提高他們的綜合素質也是有益的。

4 以混凝土設計大賽為依托，加強設計性和綜合性實驗，培養學生的動手能力、團隊合作能力、分析問題解決問題的綜合能力和創新能力

在教學進展過程中，根據課堂教學的進度，適時開展實驗教學以“混凝土配合比設計”為主線，通過混凝土配合比設計、動手實驗、結論分析、探討交流整個過程，實施了從構思、設計、實施到運行的一個全CDIO過程，達到培養學生全面的專業、個人、職業、團隊、交流及社會意識與能力。

5 結語

對土木工程材料課程采用CDIO教學模式改革后，對土木工程材料課程的教學內容、教學模式、實踐教學等進行改革是必要的，這對于提高學生的實踐能力和創新能力是有利的，對于教師綜合素質的提高也有積極的推動作用。教學改革的效果需要通過教學實踐來檢驗，在教學實踐中，推動教學改革，總結經驗教訓，全面提高學生和教師的綜合素質是下一步要踐行的工作。

參考文獻

[1] XiongGuangjing， Lu Xiaohua. A CDIO curriculum development in a civil engineering programme[J]. World Transactions on Engineering and Technology Education， 2007， 6（2）： 341-344.

[2] 康全禮，陸小華，熊光晶. CDIO大綱與工程創新型人才培養[J].高等教育研究學報， 2008， 31（4）： 15-18.

[3] 吳芳.重慶大學“土木工程材料”課程教學改革研究與實踐[J].土木建筑教育改革理論與實踐，2009（11）：281-283.

[4] 張旭賢.《土木工程材料》課程教學改革研究的探索[J].塔里木大學學報，2010（3）：114-117.