基于CDIO模式的“基礎工程”教學大綱改革

徐巖 王偉 劉瀟

摘 要 “基礎工程”課程是土木工程、橋梁與隧道工程、道路工程、渡河工程、城市地下空間工程等專業的專業基礎課。基于CDIO培養模式和CDIO教學大綱的改革，深入分析國內外相關高校“基礎工程”教學大綱存在的問題，結合沈陽建筑大學自身特點，對“基礎工程”教學大綱從教學內容、教學學時安排進行了改革，并在教學實踐中予以實施，教學效果良好。

關鍵詞 CDIO模式 基礎工程 教學大綱

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.08.064

Abstract The "Basic Engineering" course is a professional basic course for civil engineering， bridge and tunnel engineering， road engineering， river crossing engineering， and urban underground space engineering. Based on the reform of CDIO training mode and CDIO syllabus， in-depth analysis of the problems existing in the "Basic Engineering" syllabus of related universities at home and abroad， combined with the characteristics of Shenyang Jianzhu University， the syllabus of "Basic Engineering" was arranged from the teaching content and teaching time schedule. Reform and implementation in teaching practice， the teaching effect is good.

Keywords CDIO mode； basic engineering； syllabus

0 引言

CDIO人才培養模式的核心是以學生為主體，引導學生通過主動的學習、實現實踐與理論有機聯系的方式學習。2011年6月，麻省理工學院航空航天學部的Edward F.Crawley等人發布了第二版的CDIO教學大綱。新大綱對工程類畢業生能力要求在原有基礎上增加了提高思維能力和構建多學科知識體系兩個內容。

“基礎工程”是土木工程專業、道路工程、港口工程、以及城市地下空間工程等專業必修的專業基礎課。該課程重點介紹與地基、基礎等有關的基礎理論、計算和設計方法、施工組織和施工方法。“基礎工程”課程的特點集中體現在與工程實踐聯系緊密、內容廣泛、與多學科交叉。因此在學習“基礎工程”課程之前，需要學生掌握材料力學、結構力學、工程地質、土力學、結構設計原理和房屋建筑學等課程，同時要求學生熟悉規范規程，參加廣泛的工程實踐，具有豐富的工程實踐知識。

沈陽建筑大學自2014年在省級精品課的基礎上，開展了“基于CDIO模式的“基礎工程”教學改革探討”項目研究，經過三輪教學實踐，取得了顯著效果。該項目在CDIO培養大綱的基礎上，對沈陽建筑大學“基礎工程”課程教學大綱進行了改革。

1 基于CDIO新版教學大綱下“基礎工程”教學目標和教學大綱的改革

1.1 基于CDIO的“基礎工程”課程目標

教學目標是課程剛開始時要求學生表達他們對于課程學習效果的個性化的期望，作為對教師制定的標準學習目標的補充。CDIO 模式的課程目標，擴展傳統的學習效果直至明確地包括個人及人際能力的動機完全來自業界與學術界對于工程職業的共同要求。

根據項目組調查，國內土木工程專業“基礎工程”課程教學學時介于32～48之間，教學內容仍然是側重基本理論的講解，缺乏與實踐的有機聯系。針對該種狀況，相關教師進行了部分改革嘗試，在教學中引入更多的工程實例，但由于教學目標和課時安排的限制，效果不理想。

教學大綱和教學目標是確定教學模式、組織教學過程的依據，是課程或者學科專業的教學指南性文件。因此項目組首先制定了基于CDIO考核標準的教學大綱，明確教學目標。

“基礎工程”課程目標：

本課程的目標不是僅僅包括技術內容，而是對學生的個人能力、人際能力以及學科知識進行綜合的培養。學生在完成課程之后，應該具備或提升如下能力：（1）在教學過程和工程環境中有效開展工作，理解項目進展的機制以及項目進展中可能遇到的困難；（2）通過書面、口頭、圖形等方式進行溝通，明確表達個人想法和意愿，建立團隊的溝通機制；（3）針對具體問題，能夠從系統整體的角度綜合分析問題；（4）熟悉相關規范，了解現代工程方法與工具；基本能運用相關的計算軟件，如理正軟件巖土工程模塊、Midas軟件巖土工程模塊。（5）了解學科前沿知識和發展趨勢，并且能夠運用相關理論提出個人見解；（6）能夠作為核心，通過團隊合作，實現自己的想法。

1.2 相關院校教學大綱的調查與分析

國內相關高校“基礎工程”學時分配：總學時48學時，學分3分，包括同濟大學、浙江大學、北京交通大學、西南交通大學；沈陽建筑大學總學時32學時，2學分。美國德州大學（奧斯汀）總學時52學時，3學分。

各個學校土木工程專業都有各學校的歷史沿革和專業側重，包括工民建、隧道、巖土、防災減災等方向，因此根據各自的特點和側重，“基礎工程”教學內容和課時安排有所不同。針對目前大土木學科建設和人才培養的要求，對土木工程專業學生的專業素養、知識結構的寬度、廣度有了新的目標。隨著我國基礎設施建設的快速發展，眾多大型和超大型工程陸續啟動，這些超級工程對建設者的理論基礎和實踐創新能力提出了新的挑戰。與其相對的是，各個高校對專業基礎課及專業課的授課學時的壓縮，如很多院校將“基礎工程”教學學時從48學時減少到32學時，在培養目標與教學內容和教學學時發生矛盾的時候嗎，要求教育教學人員及時的做出反應，對教學內容和教學大綱進行改革，以適應新目標和新形勢的要求。

項目組在項目進行過程中，對國內外“基礎工程”教學大綱和教學狀況進行了廣泛、深入的調研分析，目前“基礎工程”教學中主要存在如下問題：

（1）目前應用的教材都是以以往經典教材為基礎，側重基本理論，現行規范、新理論、新技術在教材中鮮有體現。尤其是對三峽工程、國家大劇院等一些綜合性強的大型、超大型工程實例涉及的新理論、新方法，缺少必要的介紹。

（2）部分教材同時作為注冊考試的參考書籍，內容豐富，所有的規范、工程實例都羅列進去，篇幅較厚，但沖淡了基本理論和中心思想，不適合作為教材，更適合做拓展思路的參考書籍；還有一部分教材，多數為新編教材，因出版篇幅所限，一些經典公式只有結論，缺乏必要的說明和應用實例，導致學生缺乏對理論的深入理解和靈活應用。

（3）學時過少。與國內外高校相比，沈陽建筑大學土木工程專業“基礎工程”32 學時偏少，出現了教學內容增多與課時減少之間的矛盾。 筆者認為在大土木專業建設和培養綜合型人才的目標下，對專業基礎課應該增加學時，至少保持原有學時，更新內容，加強課程間的聯系，從而實現教學目標。各高校“基礎工程”課程的學時分配如下：緒論、設計原則（1～3學時），淺基礎設計和連續基礎（7～20學時），樁基礎（6～12學時），沉井基礎（0～3學時），基坑工程（0～10學時），特殊土地基（0～2學時），地基處理（0～6學時），地基基礎抗震（0～2學時），擋土墻（0～4學時），總計（32～56學時），以上均為講授學時。可見，目前各高校“基礎工程”教學重點仍然在淺基礎設計和樁基礎兩部分，課時分配占總課時的60%左右。

基礎工程既是一門古老的學科，又是一門不斷有工程實踐新成果產生的專業基礎學科。基于“基礎工程”的這一特點，在教學中充分體現新技術、新成果和實用性，筏板基礎、箱型基礎和基坑工程在工程中應用的越來越廣泛。隨著計算機技術和相關理論的發展，需要學生熟悉相關計算軟件，對現有教學大綱進行修訂。提高“連續基礎”和“基坑工程”部分的學時比例，同時對每部分教學內容，除課內學時安排，均增加部分課外自學學時，同時教師針對課外學習部分，有針對性地制定自學提綱，指導學生完成自學，達到豐富學科知識、拓展專業能力、熟悉規范規程、提高動手能力的目標。

1.3 基于CDIO目標的教學大綱調整

廣泛調查了國內相關院校的“基礎工程”教學大綱情況，通過分析，確定了我校基于CDIO模式的“基礎工程”教學大綱，在大綱中充分體現學生主動性和積極性，將研究內容及學時分配根據目前土木工程建設新進展和發展趨勢進行了調整。提高了基坑工程和連續基礎教學要求，增加了相應學時數。同時為了體現學生自主學習和激發學生的創新性、積極性，在課內學時的基礎上，基本每節課都安排課外自學內容，并為學生之間的交流提供素材。促進學生自學能力的提高，加強學生對學科最新成果的了解。經過修訂后的教學大綱學時分配為緒論（課內：2學時，課外：基礎工程的發展歷史，2學時）；淺基礎（課內：6學時，課外：建筑地基基礎設計規范淺基礎事故調查及分析，4學時）連續基礎（課內：4學時，課外：理正設計軟件的應用，6學時）；樁基礎（課內：6學時，課外：建筑樁基設計規范，2學時）；地基處理（課內：4學時，課外：地基處理新技術、新方法，4學時）；擋土墻（課內：4學時，課外：擋土墻設計電算方法，4學時）；基坑工程（課內：6學時，課外：圍護、支撐結構設計計算內容；基坑工程事故調查及分析，6學時）；總計課內32學時，課外28學時。

2 結語

基于CDIO培養模式和培養目標的要求，在充分分析了自2001年到2011年CDIO教學大綱的變化基礎上，立足“基礎工程”課程特點，深入分析了目前教學大綱與工程建設和社會發展需要有所脫節的問題，完成了“基礎工程”教學大綱的改革，經過兩輪的教學實踐，教學效果明顯，提高了學生的工程認知能力和實踐能力，為學生畢業后盡快熟悉工程建設項目奠定了基礎。

參考文獻

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