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CDIO工程教育下土木工程材料課程教學(xué)改革分析
將CDIO工程教育模式引入到 土木工程材料教學(xué)過(guò)程中,在部分工科班級中進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐和試點(diǎn),建立了針對該課程教學(xué)的CDIO能力大綱,通過(guò)在理論學(xué)習中實(shí)時(shí)穿插實(shí)驗認知學(xué)習,組建 實(shí)驗團隊,進(jìn)行項目設計及自主實(shí)施,起到深入強化理論知識的目的。下面是小編搜集整理的相關(guān)內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要:文章探討了“CDIO”工程教育模式在土木工程材料課程教學(xué)改革中的應用，主要是從理論知識體系模塊化構建、實(shí)踐技能項目驅動(dòng)化構建、課程效果多功能化構建、課程考核互動(dòng)后構建4個(gè)方面對土木工程材料課程教學(xué)進(jìn)行改革探索，實(shí)踐證明，“CDIO”工程教育模式教學(xué)激發(fā)了學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng )造性，教學(xué)質(zhì)量得到明顯提高。
關(guān)鍵詞:CDIO;土木工程材料;課程;教學(xué)改革
“CDIO”工程教育理念起源于20世紀90年代，最早由美國麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工程學(xué)院等國際知名大學(xué)聯(lián)合創(chuàng )立。CDIO是Conceive(構思)、Design(設計)、Implement(實(shí)施)和Operate(運行)4個(gè)英文單詞的縮寫(xiě)，該教育理念的核心是利用大學(xué)學(xué)科齊全、資源豐富等優(yōu)勢，結合工程實(shí)際，把產(chǎn)品從研發(fā)、設計、生產(chǎn)到運行過(guò)程中涉及到的有關(guān)技術(shù)、經(jīng)濟、企業(yè)和社會(huì )等團隊綜合大項目融入專(zhuān)業(yè)核心課程的教學(xué)，使學(xué)生的基礎知識、個(gè)人素養、團隊精神和工程意識4個(gè)方面的能力得到訓練和提升。目前，中國高等工程教育普遍缺乏創(chuàng )新性和實(shí)踐性，已成為高等工程教育改革亟待解決的難題，因此，依托“CDIO”工程教育模式結合工程教育的實(shí)際，探索培養學(xué)生創(chuàng )新精神和實(shí)踐能力的教育教學(xué)改革，具有重要的現實(shí)意義[1-2]。土木工程材料是土木工程、建筑學(xué)、材料科學(xué)與工程、安全工程、工程管理等專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎課程，具有很強的實(shí)踐性、應用性和創(chuàng )新性。當前，突出“應用和創(chuàng )新”是地方高校土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)教育的核心，也是專(zhuān)業(yè)定位和辦學(xué)的立足點(diǎn)。文章基于“CDIO”工程教育的理念和模式，結合近幾年參與土木工程材料課程教學(xué)的實(shí)踐，就培養學(xué)生的工程意識、實(shí)踐能力和創(chuàng )新精神，提高教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了探索。
一、土木工程材料課程教學(xué)存在的問(wèn)題
土木工程材料作為土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎課程，主要培養學(xué)生了解和掌握該領(lǐng)域相關(guān)材料的組成、性能、檢測、表征和應用等方面的知識以及現代土木工程材料的新理論、新技術(shù)、新規范、新方法等[3-4]，目前，該課程在教學(xué)過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題。
第一，課程內容繁雜。土木工程材料課程包括涉及土建領(lǐng)域的無(wú)機膠凝材料、有機高分子材料、金屬材料和復合材料四大類(lèi)，上千個(gè)品種。由于教學(xué)內容多而雜，各章之間又缺乏聯(lián)系，教學(xué)內容整體系統性不強，導致學(xué)生難以將所學(xué)知識融會(huì )貫通并在實(shí)踐中靈活運用。
第二，教學(xué)模式單一。土木工程材料課程涉及概念或經(jīng)驗性的內容多，理論推導及計算較少，學(xué)生在學(xué)習中常感枯燥乏味，課堂氣氛不佳。此外，組織學(xué)生到施工現場(chǎng)見(jiàn)習實(shí)踐的機會(huì )不多，學(xué)生缺乏直觀(guān)認識，不知道怎樣將書(shū)本知識與工程實(shí)踐結合起來(lái)，在教學(xué)過(guò)程中容易造成理論與實(shí)際脫節。
第三，知識更新較快。近年來(lái)，隨著(zhù)經(jīng)濟與科技的發(fā)展和城鎮化建設進(jìn)程的加快，對土木工程材料的質(zhì)量和品種提出了更高要求，各種新技術(shù)、新工藝不斷出現使土木工程材料家族不斷添加新成員。然而在教學(xué)實(shí)踐中，課程內容常常滯后于行業(yè)發(fā)展，缺乏對新材料、新技術(shù)、新工藝的追蹤，培養的學(xué)生畢業(yè)后在崗位上適應性較差。
第四，教學(xué)學(xué)時(shí)限制。教學(xué)改革后，安徽建筑大學(xué)土木工程材料課程教學(xué)僅有24學(xué)時(shí)，由于學(xué)時(shí)的限制，很難將課程涉及到的所有材料按照門(mén)類(lèi)和品種一一在課堂上講授。因此，有必要借鑒“CDIO”工程教育理念對原有的教學(xué)模式進(jìn)行改革與創(chuàng )新。
二、土木工程材料課程教學(xué)方法改革與創(chuàng )新
以創(chuàng )新精神和實(shí)踐能力為培養目標的“CDIO”工程教育模式實(shí)現了3種能力結構的有機結合:一是理論層面的知識體系;二是實(shí)踐層面的能力體系;三是人際交往技能體系�；谶@3種能力的培養，對土木工程材料課程進(jìn)行了以下4個(gè)方面的改革。
(1)理論體系模塊化構建
根據土建類(lèi)項目運行周期內的不同階段，將土木工程材料課程的理論知識體系分為3個(gè)層面，即土木工程材料基礎知識、土木工程材料技術(shù)知識和土木工程材料綜合應用及制備、研發(fā)。根據以上3個(gè)層面的學(xué)習要點(diǎn)，將課程內容整合為3個(gè)模塊:第一模塊為材料基本性質(zhì)與工程應用;第二模塊為材料性能檢測與表征、質(zhì)量控制與評價(jià);第三模塊為材料制備方法與性能改善。在授課形式上，打破傳統課堂講授的單一模式，借助模塊管理，整合知識體系，輔以多媒體演示、實(shí)驗驗證、課堂討論等教學(xué)手段，使學(xué)生充分掌握三大模塊的主要內容。
(2)實(shí)踐體系項目化驅動(dòng)
土木工程材料課程實(shí)踐層面的能力體系包括工程實(shí)踐與問(wèn)題解決技能、實(shí)驗驗證與知識創(chuàng )新技能以及在工程實(shí)踐中構思、設計、實(shí)施和運作項目的能力。在實(shí)踐環(huán)節，根據專(zhuān)業(yè)人才培養的特點(diǎn)和要求，通過(guò)項目設計將需要學(xué)習和掌握的內容有機而系統地結合起來(lái)。在項目設計上，立足專(zhuān)業(yè)和行業(yè)發(fā)展，將相關(guān)的實(shí)際項目或案例整理為實(shí)踐教學(xué)內容。根據理論體系模塊，先后共設計了三大實(shí)踐項目，所帶班級學(xué)生分成若干小組，以教師提出的大項目為藍本，自行設計子項目，通過(guò)調研、設計、試驗、總結、成果展示等過(guò)程完成項目研究。
(3)教學(xué)效果功能化構建
人際交往技能體系包括團隊意識、合作能力與協(xié)調能力等。教書(shū)和育人是教學(xué)的兩大功能，但在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，許多教師往往注重知識的傳授，而忽略了學(xué)生道德品質(zhì)與職業(yè)素養的養成。“CDIO”模式下的教學(xué)改革提升了學(xué)生的團隊合作、開(kāi)拓創(chuàng )新、勇于嘗試等品質(zhì)的培養。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生分成若干項目組，每個(gè)項目組由一個(gè)負責人和多個(gè)小組成員組成，工作中教師、項目負責人、項目組成員之間需要不斷地溝通和磨合，有些時(shí)候，學(xué)生還需要走出校園，參與相關(guān)行業(yè)、企業(yè)的項目。在這些環(huán)節里，學(xué)生的團隊合作意識，創(chuàng )新意識、工程意識以及個(gè)體的人際交往和工程實(shí)踐能力等職業(yè)素養均得到了潛移默化訓練和提升。
(4)考核方式互動(dòng)化構建
土木工程材料課程在考核方式上做了大膽的嘗試，改變以往“學(xué)生學(xué)習、教師評價(jià)”的單一考核模式，尤其是“項目驅動(dòng)”環(huán)節的考核，學(xué)生既是項目的參與者，也是實(shí)施效果的評價(jià)者之一，這種模式充分調動(dòng)了學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性。在考核過(guò)程中，要求學(xué)生按照項目構思與設計、項目實(shí)施與運行、結果反饋與修正、項目總結與匯報4個(gè)方面進(jìn)行。該環(huán)節的評分按3個(gè)方面綜合考評:一是專(zhuān)家組老師給每個(gè)項目組打分，二是項目小組之間的互評打分，三是項目組自評打分。每個(gè)項目組成員的最終得分由3個(gè)方面的得分按照一定的比例加權而成。這種互動(dòng)式考核模式使學(xué)生在自評與互評的過(guò)程中不斷自我提升與相互學(xué)習，達到教學(xué)資源利用的最大化與教學(xué)效果的最優(yōu)化。
三、課程教學(xué)改革效果
基于“CDIO”教育理念的土木工程材料課程教學(xué)改革，通過(guò)理論教學(xué)模塊化設計，能夠系統化、高效率地幫助學(xué)生掌握土木工程材料基本理論知識，積極參與實(shí)踐教學(xué)項目，有利于其工程實(shí)踐、人際交往、環(huán)境適應能力的培養，教學(xué)效果良好。
(1)構建了突出學(xué)生能力培養的“理論+實(shí)踐+素養”的課程教學(xué)體系。以模塊化、項目化、功能化、互動(dòng)化教學(xué)為主線(xiàn)，培養了學(xué)生作為未來(lái)土建類(lèi)工程師所必備的基本職業(yè)素養。
(2)構建了能夠激發(fā)學(xué)生主觀(guān)能動(dòng)性的“項目驅動(dòng)”式課程教學(xué)模式。項目驅動(dòng)教學(xué)能夠有效整合教學(xué)內容，幫助學(xué)生系統化掌握課程知識體系，對于培養學(xué)生自主學(xué)習、實(shí)踐能力以及團隊協(xié)作等具有極大地促進(jìn)作用。
(3)培養了學(xué)生“科學(xué)思維+經(jīng)濟頭腦”的大工程觀(guān)。在項目構思、設計、實(shí)施和運行過(guò)程中，學(xué)生不僅要從專(zhuān)業(yè)的角度保證材料的性能最優(yōu)化，還要根據工程實(shí)際考慮項目的經(jīng)濟效益、社會(huì )效益和環(huán)境效益等因素，培養學(xué)生的大工程觀(guān)。
(4)嘗試了一種更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣的“互動(dòng)式”考核模式。“互動(dòng)式”考核模式改變了學(xué)生“被學(xué)習”、“被考核”的被動(dòng)局面，使其充分享受到學(xué)習與考核的樂(lè )趣，激發(fā)其學(xué)習的主動(dòng)性和創(chuàng )造性。
四、結語(yǔ)
基于“CDIO”工程教育模式的土木工程材料課程教學(xué)改革，以理論知識體系模塊化構建為平臺，實(shí)踐能力體系項目化驅動(dòng)為手段，以培養學(xué)生的工程實(shí)踐、應用創(chuàng )新以及人際交往能力為目標，轉變教育教學(xué)理念、優(yōu)化教學(xué)內容、改進(jìn)教學(xué)模式，將理論與實(shí)踐有機融合，激發(fā)了學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng )造性，教學(xué)效果得到明顯改善。
參考文獻:
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[4]翟紅俠，詹炳根，劉瑾.《土木工程材料》[M].合肥:合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2009.
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