基于CDIO理念的土木工程專業教學改革探索

閆 密 張明月 馬麗珠

土木工程專業課程除基礎課外還包含大量專業基礎課和專業課，這些課程需要學生掌握各種建筑材料的物理力學性能，理解結構設計基本程序及設計方法，掌握建筑結構各種構件的基本原理及計算方法，熟悉結構設計軟件與程序，學會結構施工圖繪制與識讀，學會利用現行規范、標準圖集和有關手冊處理問題。此外，還應當使學生具備初步工程素養，為將來畢業從事相關工作及考取職業資格證書奠定基礎。因此，教師要根據所授課程教學存在的問題進行分析研究，總結出可行的教學改革辦法，提高學生學習興趣，使學生熟練掌握基本知識。

一、立足教學查找問題

土木工程專業課程教學采用以講授為主的傳統的教學方法[1]，學生在學習專業課之前大多沒有接觸過實際工程，不了解實際工程，對所學內容沒有概念，頭腦中沒有模型，只能對概念死記硬背，致使學習的積極性和熱情有限。另外，學生對課程相關知識的掌握，需要高數、力學等基礎性課程的支持，如果教師單純講授，會使學生缺乏學習動力，難以取得良好的學習效果。

二、土木工程專業課程教學改革方向

如何把教學和實踐緊密結合起來，成為課改的關鍵點[2]。本文結合沈陽城市建設學院教學現狀，研究制定課程教學改革實施方案。

（一）科學制定培養目標

土木工程專業對于培養創新型人才的要求較高，因此培養目標的制定應當切實迎合國家現代化發展及經濟建設的客觀訴求，培育出理論基礎扎實，可以承擔有關方面設計及科研工作，有著社會責任意識、國際視野，具有可持續發展潛能的應用型土木工程高級專業人才。

針對專業需求，科學制定培養目標，培養具有健全的人格、健康的體魄、熱愛祖國、有職業操守的人才[3]。同時，學生要有綜合應用土木工程知識的基礎素養，具備較好的團隊合作意識和組織實力，可切實應用前沿科技，能夠開展設計、施工以及管理等各方面工作。

（二）構建 “設計—實現” 一體化課程體系

和以往的工程理念對比，此次研究的教育理念主要圍繞大工程觀，具備更廣闊的項目視野，兼具系統性、實踐性、創造性。現代土木工程師所從事的工作就是服務于現代工程建筑，從方案設計到竣工驗收乃至售后使用年限的全過程。這不僅要求畢業生掌握學科知識，還要求畢業生兼具終身學習意識，提升綜合素養，以及在企業、社會背景下的“構思—設計—實施—運行”的工程素養。

（三）培養學生的工程實踐能力

土木工程專業應注重培養學生的工程實踐能力，可以采用“引進—合作—創新”的方式進行培養。

首先，聘請有豐富工程設計經驗的高級工程師，增加“雙師”比例，把理論知識用實踐案例的形式展現在課堂上。當前教學中，教師的“教”和學生的“學”都面臨新的挑戰和機遇。在這一背景下，不管是教學目標的達成，還是有關任務的開發，均應當結合學的層面予以考量，以取得良好的教學成效。

其次，積極組織校企合作，充分利用假期進行實踐及生產實習，讓學生把理論與實踐結合起來。實習是學生真正接觸工程設計、認識工程設計的一個重要環節，安排學生以分散或集中形式參加設計、施工等一線工作，校內指導教師與校外指導人員相配合，理論與實踐相結合，雙管齊下，從實際出發培養學生。

最后，充分利用沈陽城市建設學院實訓基地和實訓中心資源，鼓勵創新，鼓勵學生積極參與學校、市、省乃至國家舉辦的各種創新創業項目，把書本知識、課程實踐內容轉化為創新大賽成果。沈陽城市建設學院土木工程學院的機房實訓課，通過建模、計算成圖，幫助學生快速理解課本上構件的定義，并且通過建模計算，將考試內容和未來的工作內容進行有效銜接，使學生了解數據的來源、計算的依據以及取值原理，理解設計的可靠性。

（四）構建以學生為中心的教學模式

第一，要把學生看成會在未來逐步發展、具有一定潛能的人，相信他們可以通過在學校的學習、教育成長起來。

第二，教師要針對學生的個體性差異，采取不同的教育方法，因材施教，切勿一把抓。運用一些教學手段，提高學生的學習興趣，使學生看到自己在學習中取得的進步與成就，使學生愛上課堂。

第三，在對待學生時，只有嚴格采取公平、公正的態度，才能使學生信服，愿意按照教師的安排開展學習活動，保證教學工作的順利進行。

第四，要重視學生的全面發展，避免學生只關注分數。需要切實激發、培養學生的動手能力、團隊協作意識、科研技能和身體素養等，避免培養“高分低能”的偽優等生。

（五）大力發展校企合作

當前社會競爭激烈，高校要有目的地為企業提供人才支持，與企業協同配合確立相關培養方案，尤其要關注人才培養的時效性，完善訂單班制度，與企業合作，為其培養專項人才，并按照企業人才需求開設課程。企業需要加強與學校的資源交互，從而建立產學研高度融合的發展路徑，給予學生更多的學習素材、平臺等支持。企業和院校教育高度融合，共同確立教學計劃，委派相關技術員加入教學活動。結合針對性的培養目標，給考核合格的學生以畢業后進入企業工作的機會。

（六）重視建設教師隊伍

沈陽城市建設學院十分重視教師隊伍建設，在教學管理者的帶領下，教師在“善建”文化的浸潤下，實現“精進”的團隊建設目標，即“精進善建”。旨在構建一支和時代同步、勇于開拓的教學隊伍，實現立德樹人的根本任務。

三、土木工程專業課程教學改革的具體方法

組成教學改革課題研究小組，小組成員授課科目主要包含混凝土結構設計、三大力學等土木工程專業的專業核心課、學科基礎課等，課程涵蓋面廣。課程要求學生掌握較為全面的專業知識，各課程之間又多有銜接和聯系。而如何把理論內容和工程實際融合顯得十分關鍵。

（一）引入實際工程

為切實保持與當下行業技術發展同步，培養學生解決工程客觀問題的綜合素養，學校教師應時刻關注重大問題、熱點問題，掌握現代新型工程施工技術和案例，合理安排學生生產實習環節。

教師以遞進式教學強化學生施工應用能力，教研室組織編寫配套教材，在課堂中引入大量實際工程視頻、動畫和圖片，使學生能夠理解理論、了解行業動態，并隨時更新知識內容。

（二）將實體模型引入教學實踐

沈陽城市建設學院以培養應用型專業人才為目標，近年來建立了較大規模的實訓中心，并投入使用，將“工程搬進課堂”。首先可在課堂教學中通過書本、PPT、照片、視頻對基礎知識進行教授，使學生形成初步印象。隨后，學生帶課堂筆記，進入實訓中心進行對比學習，將平面圖片立體化，提升空間想象力，使扁平知識體系立體化。

（三）組織施工現場觀摩，加強學生感性認識

以課堂教學為引導，配合現場觀摩與實踐，切實結合安全管控及品質管控等要求，從現場的平面設計、工序穿插、質量安全管控、文明施工等方面進行交流學習，與理論課堂點對點結合。通過平面、立體的學習轉變為親身接觸的實際工程，提升整體知識體系，切實達到以觀摩促感官、以實踐保經驗的目的，提升學生發現、分析和處理問題的能力。

（四）強化學生的實驗意識

為培養學生嚴謹的學習態度及科研精神，教師應切實加強實驗教學，加強學生對土木工程理論的認識，提升觀察、分析、解決問題的能力。強化學生的實驗意識，引導學生對專業課結構構件進行實驗研究，對其強度、變形等進行測試，分析實驗結果。在專業基礎課后開設的專業課程如土木工程結構實驗與檢測，有大量實驗需要學生動手參與，這有助于學生形成“理論—實驗—分析—結論—驗證”的思維。鼓勵學生通過參加各種創新大賽進行自主實驗，鼓勵學生研發新材料，通過動手實驗與親自記錄，能夠切實增強學生學習的主動性。另外還應當關注課程設計、結構大賽等實踐項目，進一步激發學生的團隊合作意識。

（五）充分利用網絡教學平臺

總而言之，這既是一種挑戰，又是一個契機。利用這段時間，通過網絡教學平臺既可以提高教師線上教學技能水平，為今后線上線下混合式教學的開展奠定基礎，又可以實現教、學角色的翻轉。以沈陽城市建設學院土木工程專業2020 級學生的混凝土結構設計原理課程為基礎，借助線上平臺，采用“線上慕課、騰訊會議直播+互動+作業+答疑”的方式開展線上教學。按章節梳理知識點，以課前提問、課后跟進的方式，讓學生溫故知新，確保出勤率及線上教學質量。實施過程如下。

首先是課前準備階段。第一，按照課程名稱在超星平臺建課。第二，導入名單，更改授課班級、教師姓名，導入學生、院督導及校督信息。第三，上傳課程信息，其中涵蓋電子版信息、教學課件、視頻和作業題庫等。第四，課前通知，提前一天進入學習通進行體驗，建立騰訊會議，并在學習通中發布課程通知。明確授課時間、形式、規定和有關內容，以及騰訊會議號，確保每一名學生都能利用線上資源完成預習并且按時進入課堂。

其次是網絡授課階段。第一，簽到及課前準備。提前10 分鐘進入騰訊會議室，共享屏幕，等待學生進入會場。為防止網絡卡頓，提前準備手機流量備用。上課前兩分鐘讓學生在學習通簽到，人數不足時，讓班級學習委員和班長提醒同學及時進入會議室。第二，直播講授。騰訊會議直播上課，利用PPT、手寫板，以講授、提問等方式授課，與學生互動，讓學生有參與感。第三，作業+答疑。經教學團隊共同研究，針對各個課程預留一定的課后作業，以此來提高學習的深度，便于開展答疑。第四，課程思政跟蹤學生動態。利用學習通簽到，利用騰訊會議導出參會名單，核實學生進入課堂的時間、聽課的時間。核對后在學習通反饋給學生進行確認，督促學生準時進入會議室參加線上授課。

最后是課后總結改進階段。課后邀請學生自制各個章節的思維導圖，繼而對各個知識內容予以明確，鞏固復習，完成作業內容。教師還應跟進學生易錯的題目，及時進行糾正。

線上教學對教師的“教”和學生的“學”是一個新的挑戰和機遇，在“線上教學”這份特殊使命下，不管是教學目標的確立還是任務單等的設置，均需要切實結合“學”的層面展開，用成績來反饋學生的努力和付出。推動線上教學和線下教學的融合，有效縮短課程教學周期，切實激發學生的學習自主性，并有效利用課下時間與線上資源[4]。

綜上所述，針對土木工程專業應用型人才的培養目標，實現以學生為中心、以成果為導向的持續改進，解決重理論、輕實踐，重課內、輕課外，重個體、輕合作的問題，從而培養德才兼備、實踐能力強、創新能力強的復合應用型人才[5]。