基于CDIO理念的土木工程專業工民建課程體系教改思考

呂洪淼

（遼東學院城市建設學院土木工程系 遼寧·丹東 118000）

土木工程專業是理論知識與工程實操關聯極為密切的專業，實操性強是土木工程科目的顯著特色。實踐性教學版塊在其所有專業教程系統中有著不可或缺的功能，是提高學生動手技能、創新技能與專業素質的重要渠道與關鍵模式。CDIO是21世紀初美國麻省理工學院與瑞典皇家理工學院四座院校研發團隊給出的全球工程教育與專才培育的創新模式，其以構思（Conceive）、創設（Design）、操作（Implement）與運轉（Operate）全流程為核心，讓教學活動中的基礎理論教授、專業實驗操作與教程創設等互動與工程實踐相融合，讓學生以自發的、實際的、教程間的有機關聯的模式培訓學生，培養學生的工程技能。

1 以CDIO理念為核心的土木工程專業畢業設計改革簡述

土木工程專業技術人員要直接面對土木工程創設、構建、管控、服務等工程的具體問題，工程系統既能的培育極為關鍵。基于CDIO關聯的土木工程專業畢業創設，正是與這個需要相吻合的一種畢業設計模式。

1.1 基于CDIO的畢業設計觀念

CDIO教學模式是近年來國際工程教學發展的新方向與新觀念，對工程教育的發展而言影響巨大，越加被教育領域所青睞、關注與研討。CDIO以全生命周期為核心與載體，讓學生以自發的、實操性強的、教程間有所關聯的模式完成學習，以獲得工程技能與經驗，培育學生工程理念與素質、工程實踐與創造性。

CDIO理念下的教學，倡導用形成與現實環境中的疑問來啟迪學生的思維，支撐并激勵學生有目的性地化解難題，是問題類研習、延展性學習、案例研習與項目研習。CDIO模式關注學生的論點與體會，讓學生能夠在項目任務中完成經驗值的獲得的活動，并激勵學生完成創新性思維的培養。CDIO教育綱要把工程應屆生的技能分成工程基本理論、個體技能、人際交流技能與工程體系化技能四大維度，綱要需要以綜合的視角讓學生在這四大維度上獲得預期收益。畢業創設正是培育學生個體技能、人際交流技能與工程系統技能的重要活動。鑒于CDIO模式的畢業設計改革，倡導用真實繁雜的案例體現創設主體，創建設計必需的氛圍，讓學生在畢業創設方面將能力與理論相融合。

1.2 以團隊為中心的畢業設計模式

以CDIO國際工程教學模式與觀念，以大工程理論與全生命周期為畢業創設的基本路線，建立畢業設計團隊培育系統，讓人際互動技能培育與工程系統技能培育在畢業創設中得以呈現。

例如，以實際工程項目為案例，挑選與畢業創設的工程項目，從院校2011屆與2012屆土木工程專業應屆生班級的15名畢業生組成畢業設計團隊，分為6個專業方向組（每個小組2-3名學生），即項目調研組、路線創設組、路基路面組、涵洞組、隧洞組、概算與施工組織創設組。團隊各司其職、分工合作，一道進行項目創設工作，完成以團隊協作為核心的畢業設計練習，全方位培育學生的工程系統技能、人際交流技能，培育創新能力與專業綜合能力。

2 基于CDIO觀念建設土木工程專業實踐教學系統

參考CDIO工程教學觀念，要構思土木工程專業實踐教學系統。在此實踐教學系統創設階段，把基礎教程、專業基礎教程與專業教程所牽涉的試驗、實習實踐、教程創設與畢業創設與課余科技互動等融入教學中。在全方位實踐教學系統的運轉階段，重視培育學生的工程實踐技能與團隊合作意識，力圖讓學生的工程素質、團隊意識與職業素質在整個實踐教學中一以貫之。

2.1 試驗版塊

試驗包含基礎教程、專業基礎教程與專業教程的試驗。試驗版塊的構思與創設能夠幫助學生完成各種教學活動。試驗從基礎試驗、原料特性試驗轉變成結構特性試驗，學會生在解讀原料的力學特性后把原料制作成各類受力部件或結構，透過構建或結構試驗來解讀原料的力學特性。這一流程的實踐與操作，可以磨煉學生使用所學理論化解具體問題的技能。在試驗教學階段，基于CDIO工程教學觀念，需要強化學生的自發參與性，構建制做與試驗操控均以學生為主體，讓學生初步學會構思、創設、實踐與運轉的全流程，充分培養其思維能力。

2.2 實習實踐版塊

實習實踐版塊中，透過基礎實習、專業基礎實習與專業實習由淺入深地提升學生的工程實踐技能，讓學生逐漸培養起工程化理念。在實習實踐教授中，基于CDIO工程教學觀念，激勵學生自發的、實際操作的、課程關聯性強的模式來進行學習。實習實踐不但能夠為學生發現本身專業理論與實踐能力的缺陷，也是培養學生團隊合作意識、提高創新能力、研習社會理論與改造三觀的關鍵法寶。

2.3 設計版塊

基于大體系視角構思的教程創設階段，策劃出的每一個教程創設、力圖培育學生使用有關專業課的基礎理論化解工程實踐中的具體問題的技能，讓學生可以知行合一，逐漸形成工程化思維，激發創新能力，提高研習技能。

2.4 土木工程專業實踐教學系統

基于CDIO觀念的土木工程專業實踐教學系統覆蓋了所有教學實踐流程。在踐行與運轉階段，需要學生在課堂上進行試驗與創設，在課余時間進行科研練習項目、大學生創新核心任務與大學生結構設計大賽，鍛煉大學生的工程實踐能力。

3 土木工程專業實踐教學系統支撐系統建設

基于CDIO觀念建立土木工程專業實踐教學系統必須具備既定的支撐環境方可實現。土木工程系列教程是透過教程教學、互聯網教學、試驗教學、創設教學、實習、社會實踐、自學與考察等多類教學模式混用而成的。課程系統構建既要與研習者認知定律相吻合，有必須與傳授者的教學需求相吻合。通常包含以下內容：

3.1 細化培養方案與教程綱要

怎樣在有限的時間與制度下讓土木工程專業的應屆生兼備建筑領域所必需的理論、能力與素養是當前土木工程專業教學改革必需觸及的問題。以CDIO各技能程度級別的特點，在大學四年的教程設立中，第一與第二學年培育學生本科目的基礎理論、重要的工程基礎理論、社會職責感、高尚的職業操守與人文關懷思想；第三學年度透過工程項目實施專業理論的研習，每門教程的教學綱要融合各類工程項目凸顯做中學的觀念，構成自發研習、團隊合作等工程技能，讓學生兼備邁入具體工程所需的專業理論與基本技能；在第四學年度的教程創設階段，專業能力的培育極為重要，要創造機遇讓學生完成具體工程的演練，讓學生兼備豐富的專業工程實踐經驗，并兼備發現與化解具體工程難題的技能，可以主動地依照工程項目需求研習其余理論，充實本身的專業理論，提升專業能力。

3.2 進行項目法教學，推動工學融合

CDIO教學模式需要學生在工程項目的全生命周期進行研習與實操，關注讓學生參加工程項目，從項目的構思、創設、制作與運轉四大版塊進行研習。把項目引進課堂，激發學生的研習趣味，完成做中學、做中教。

3.3 構建科學的考評數據與考評系統

傳統的學習考評通常使用測驗的模式進行，并以成績的優劣來判斷學習效果的優劣，不重視學生的研習流程。傳統觀念下的學業考評僅注重成果，有著極濃郁的功利性，學生僅需接納課堂傳授的理論并得到優異的分數就完成了教學任務。CDIO教學模型從目標到內涵都倡導要重視研習流程，模型需要學生在掌控理論與專業能力的前提下，將個體的學業發展、職業規劃整合到商品構思、創設、實踐、運轉四大時段中，在流程中掌控必要的理論與能力，提升工程實踐技能；模型需要應屆生可以掌控基礎的工程原理，可以完成工程商品的改善與創新。引進CDIO模型，就需要學生考評以過程為核心，重視理論、能力的研習流程，重視實踐階段的學以致用的技能，力圖完成理論與實踐操作技能的融合。

3.4 個體實踐能力與試驗態度的培育

進行系統試驗教學，不但要完成單次課堂試驗內容的創設，也要把多次試驗課內容實施融合，給出一個較大范疇的實驗題目，讓學會透過歸納試驗課題，提升其個體實踐能力。比如：在CDIO模式下，筆者透過與實驗課教師交流，不再局限于單次課程的教學項目驅動，而把試驗教學階段幾類核心試驗（砂石篩濾、水泥基礎特性、混凝土配比創設、混凝土和易性、力學特性試驗等）實施融合，給出一個新的試驗主題，例如常規混凝土原料創設與特性。學生在看到這樣有趣的試驗題目后，會自發完成砂漿、水泥的材質挑選，原料基礎特性的檢驗、混凝土組成創設與硬化混凝土特性檢驗等。需要學生自發擬定實驗流程，編排試驗進程，完成試驗，最后以提交試驗課題成果的模式，提交全部試驗匯報書。

在學生試驗階段，教師要重視學生實踐能力的培育與實踐心態的考查，重點針對試驗中產生的原料特性起伏的難題，考查學生處理沖突的技能，并依照具體操作完成分數的評定，而變更以試驗匯報書作為考評根據的傳統模式。

4 結束語

綜上所述，基于CDIO觀念而構建的土木工程能力培養綱要，依次從基本理論與推導技能的培育、個體實踐能力與試驗事態的培育、試驗團隊構建與合作技能的培育、材料構思創設與實踐技能培育幾大層面完成了教學實踐與教學歸納。構建新式的教學模式與能力培養綱要與 CDIO所依照的12條考評準則相吻合，提升了學生的學習自發性，強化了學生動手解決難題的技能。