基于CDIO教育理念的巖土工程勘察課程教學改革

巨澍朋 楊曉松 賈 斌 王 榮

隨著信息化教學手段的快速發展，以學生為中心的教學理念的提出，線上與線下、理論與實踐相結合的混合式教學模式逐步走入高校課堂，教學模式得到新的發展。CDIO（Conceive Design Implement Operate）工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，繼承和發展了歐美發達國家20 多年來的工程教育改革理念[1]。

傳統的巖土工程勘察課程教學存在教師講授理論多、學生實踐少的情況，而在實踐環節，基礎性實驗較多，對于培養學生的創新能力、獨立實踐的工程能力以及動手實踐能力是遠遠不夠的。在學習巖土工程勘察課程的過程中，學生普遍存在對勘察基本方法和手段掌握不熟練、對試驗系統的構成和勘察技術的運用不自如的問題[2]。為了盡快達成我國新興的城市地下空間工程專業人才培養目標，需要對傳統的人才培養方案、課程設置和教學模式進行改革，結合專業特點加大實踐教學改革力度。

一、巖土工程勘察課程教學存在的問題

塔里木大學水利與建筑工程學院土木工程專業的人才培養計劃包括建筑工程、道路與橋梁工程和地下工程三個方向。巖土工程勘察課程作為專業必修課，設在第5 學期1—8 周，共32 學時（課堂講授28 學時+室內實驗4 學時）。該課程以工程地質學、地質學基礎、土力學、巖體力學、基礎工程等課程為基礎，內容涵蓋了工程地質測繪與調查、巖土鉆探和取樣、原位測試、室內試驗、勘察報告的編寫等諸多內容，是塔里木大學土木工程專業的核心必修課程。在整個課程教學體系中，該課程起著重要的銜接作用，能夠幫助學生將課堂的理論知識轉化為實際工程勘察職業技能。

分析和總結歷次教學過程中的理論教學方法、學生的考試成績和教學效果反饋等，發現高校巖土工程勘察課程教學存在一定的問題，主要表現為三個方面。第一，教學內容部分交叉重疊。具體表現：同一專業方向開設不同類型專業課程，課程內容出現交叉重復，授課教師各自備課，講授內容重復；相近專業不同方向的同一院校使用同樣的教材，采用同樣的授課方式，未充分體現不同專業方向特色和培養目標，教學內容交叉重疊，未能體現專業課程特色。第二，實踐教學環節相對薄弱。因我國土木類專業設置需要，課程類別數量增加，同時課時較以前有所減少，其中實踐教學的學時被壓縮，使得此課程仍舊以課堂講授為主，缺乏課程實驗、課程設計、野外實習等實踐教學環節，對學生工程實踐能力、創新能力的培養極為不利。第三，課程內容在“新”上體現不足。隨著科技的快速發展，工程行業的各種新理論、新技術、新方法、新規范在工程實踐活動中大量涌現，但目前教材更新存在滯后性，教學過程中的學科新理論、新技術、新發展體現不足，不利于學生了解學科前沿動態，不利于拓寬學生的專業視野。

二、基于CDIO 教育理念的巖土工程勘察課程教學改革思路

巖土工程勘察課程是專業必修課，學生在學習該門課程時習慣于進行知識記憶和理解，達成應試教育的淺層次學習目標，沒有形成綜合分析、評價和創新應用的高層次學習思維，重知識輕應用。本文結合課程思政、CDIO教育理念、應用型人才培養目標、學生未來就業的問題和管理崗位對巖土工程勘察課程的需求，深入企業走訪調研，以企業技術崗位能力需求為導向，遵從現階段教育情況提出高階性、創新性和挑戰度的“金課”標準，提出巖土工程勘察課程教學改革思路。高校應圍繞教學內容、教學方法、實踐教學、評價考核等方面改革巖土工程勘察課程，對于課程資源進行再開發、整合、設計，具體改革思路如圖1 所示。

圖1 課程改革思路

三、基于CDIO 教育理念的巖土工程勘察課程教學改革內容

按照“理論梳理—資源開發—教學設計—應用探索—反思提升”的基本思路展開研究，試圖探索出一個以學生為主體、線上線下有機結合、閉環評價反饋設計的教學模式，重點放在教學環節的設計與實施上。

（一）整合教學內容

按照課程教學大綱要求，有機結合課程知識目標、思政目標、能力和素養目標，優化課程教學體系。以學生為中心，選擇典型工程案例，結合課程知識點，從實際應用需求角度出發，把枯燥的教學內容變成實際工程中的解決方案。不斷更新優化工程實際案例庫，在教學中，自然融入人文思政元素，充分調動學生的積極性和創造性。針對巖土工程勘察課程知識點龐雜、概念繁多的特點，在課堂教學和實踐教學中應各有側重點，整合教學內容，避免知識點重疊，建立工程實際案例庫，提高學生理論聯系實際的能力。

（二）改革教學模式和教學方法

改革傳統的“灌輸式”教學模式，鼓勵學生積極參與課堂學習，上課過程中活躍課堂氣氛，針對不同教學內容，組織學生組成學習小組進行討論，給學生自主學習的機會和展示自我的舞臺，激發學生學習興趣，營造積極向上的學習氛圍。以工程案例為導向的實踐教學內容豐富多彩，而且不受時間、地域限制，可以實現專業理論和工程實踐的有機結合[3]。教師講授內容應具體、明確，可以采用啟發式教學法，引導學生對案例進行研討，激發學生求知欲，加強教師和學生之間的雙向交流。建立完善的工程案例庫，將工程案例作為實踐教學素材，系統開展構件工程地質勘察、巖土力學實驗、設計分析、工程施工、質量檢驗、監測預警等各個環節的教學，從教學角度再現巖土工程建設過程，更好地激發學生的學習興趣，提高實踐教學效果。

教學內容適當留白，為學生留下獨立思考、自主研究的空間。教學方法要多樣化，引入活動探究法、直觀演示法、知識遷移對比法、案例教學法、討論分析法、系統教學法等[4]。充分利用雨課堂，課前提前發布預習內容及學習內容，進行課前測試，了解學生學習情況，做到心中有數，實時調整教學內容和教學方法。課中采用五星教學法：一是聚焦問題，激發興趣；二是溫故知新，引導入門；三是示證新知，教會理解；四是應用新知、輔導練習；五是融會貫通，考查應用。課中運用現代化教學手段，通過啟發、討論交流，使學生掌握巖土工程勘察的基本理論知識，并引入具體案例進行分析總結，培養學生融會貫通、解決實際問題的能力。課后教師及時發布習題和知識拓展材料，強化學生對于知識點的理解及應用，更好地進行歸納總結，結合學生反饋了解教學效果，提高教學水平。具體教學流程設計如圖2 所示。

圖2 教學流程設計圖

（三）加強實踐教學平臺建設

以CDIO 工程教育理念為指導，有機結合課程的知識目標、思政目標、能力和素養目標，培養學生的工程實踐、設計、創新等應用能力，實現知識與能力的融通。為了提升學生的實踐技能和創新能力，從三個方面全力打造新型實踐教學平臺。第一，加強課程實驗教學。利用實驗講解專業性、實踐性較強的課程內容，利用實驗驗證理論。設置探索性實驗、綜合性實驗、個性化實驗，通過實驗提高學生的動手能力，培養學生的創新意識和創新能力。第二，加強實訓基地建設。充分利用學校資源，在校外通過校企合作方式建立教學實習基地，以實現校企優勢互補、資源共享，探索產學研一體化發展道路，服務地方經濟，這樣既能提升實習效果，又有利于學生提前熟悉就業環境。第三，增設課程設計環節。一部分土木工程專業地下工程方向本科畢業生的就業方向是勘察設計院，其基本工作是編制巖土工程勘察報告。增設課程設計環節，可以鍛煉學生將理論知識應用到工程實踐中的能力和工程設計水平。

（四）課程思政案例構建

深入挖掘課程蘊含的質疑和創新精神、工程倫理、習近平新時代中國特色社會主義思想等思政元素，在傳授知識、提升學生能力的同時，加強對學生社會主義核心價值觀的塑造。

落實立德樹人根本任務，堅持“學生中心、產出導向、持續改進”的理念，突出新工科內涵，進行專業改革和教育模式創新，加強優質教學資源建設，以新的教學手段、模式推動專業教學發展，深入挖掘課程蘊含的思政元素。關注學生所得，關注課程目標達成，從專業自信、民族自豪、職業精神等多個角度激勵學生，真正讓課程優起來、學生學起來、效果體現出來。比如：巖土工程勘察課程內容涉及測繪技術、勘探技術、原位測試技術的發展現狀，教師在教學中可以介紹我國勘探測試儀器發展現狀，激發學生的創新意識和奮進精神；在工程地質測繪與調查部分引入遙感技術、衛星觀測技術在“大國重器”中的應用，培養學生的科學精神，引導學生積極踐行社會主義核心價值觀；在數據處理部分引入求實創新、誠信教育等課程思政內容，保證數據及處理結果的真實性、準確性、可靠性。

巖土工程勘察是塔里木大學土木工程專業的必修課，著重介紹巖土工程勘察的基本理論和方法，注重勘察理論知識與工程實踐的有機結合。該課程實踐性較強，涉及學科較多，涵蓋知識面較廣。基于CDIO 教育理念的巖土工程勘察課程教學改革是一項系統性工程，在教學內容多且抽象而課時相對少的情況下，需精選課程教學內容，突出教學重難點，不斷改進教學方法和模式，加強實踐教學，注重培養學生分析和解決工程實際問題的能力，以培養出更多社會需要的高質量巖土工程勘察人才。