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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(jí)中進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐和試點(diǎn),建立了針對(duì)該課程教學(xué)的CDIO能力大綱,通過(guò)在理論學(xué)習(xí)中實(shí)時(shí)穿插實(shí)驗(yàn)認(rèn)知學(xué)習(xí),組建 實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì),進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)及自主實(shí)施,起到深入強(qiáng)化理論知識(shí)的目的。下面是小編搜集整理的相關(guān)內(nèi)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(yīng)用，主要是從理論知識(shí)體系模塊化構(gòu)建、實(shí)踐技能項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)化構(gòu)建、課程效果多功能化構(gòu)建、課程考核互動(dòng)后構(gòu)建4個(gè)方面對(duì)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(jì)90年代，最早由美國(guó)麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工程學(xué)院等國(guó)際知名大學(xué)聯(lián)合創(chuàng)立。CDIO是Conceive(構(gòu)思)、Design(設(shè)計(jì))、Implement(實(shí)施)和Operate(運(yùn)行)4個(gè)英文單詞的縮寫，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(shì)，結(jié)合工程實(shí)際，把產(chǎn)品從研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到運(yùn)行過(guò)程中涉及到的有關(guān)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、企業(yè)和社會(huì)等團(tuán)隊(duì)綜合大項(xiàng)目融入專業(yè)核心課程的教學(xué)，使學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)精神和工程意識(shí)4個(gè)方面的能力得到訓(xùn)練和提升。目前，中國(guó)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(jié)合工程教育的實(shí)際，探索培養(yǎng)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(xiàn)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、工程管理等專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性。當(dāng)前，突出“應(yīng)用和創(chuàng)新”是地方高校土建類專業(yè)教育的核心，也是專業(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(jié)合近幾年參與土木工程材料課程教學(xué)的實(shí)踐，就培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、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專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要培養(yǎng)學(xué)生了解和掌握該領(lǐng)域相關(guān)材料的組成、性能、檢測(cè)、表征和應(yīng)用等方面的知識(shí)以及現(xiàn)代土木工程材料的新理論、新技術(shù)、新規(guī)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(nèi)容繁雜。土木工程材料課程包括涉及土建領(lǐng)域的無(wú)機(jī)膠凝材料、有機(jī)高分子材料、金屬材料和復(fù)合材料四大類，上千個(gè)品種。由于教學(xué)內(nèi)容多而雜，各章之間又缺乏聯(lián)系，教學(xué)內(nèi)容整體系統(tǒng)性不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生難以將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通并在實(shí)踐中靈活運(yùn)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(yàn)性的內(nèi)容多，理論推導(dǎo)及計(jì)算較少，學(xué)生在學(xué)習(xí)中常感枯燥乏味，課堂氣氛不佳。此外，組織學(xué)生到施工現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)習(xí)實(shí)踐的機(jī)會(huì)不多，學(xué)生缺乏直觀認(rèn)識(shí)，不知道怎樣將書本知識(shí)與工程實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，在教學(xué)過(guò)程中容易造成理論與實(shí)際脫節(jié)。
第三，知識(shí)更新較快。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的加快，對(duì)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(xiàn)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(nèi)容常常滯后于行業(yè)發(fā)展，缺乏對(duì)新材料、新技術(shù)、新工藝的追蹤，培養(yǎng)的學(xué)生畢業(yè)后在崗位上適應(yīng)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類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(duì)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(yǎng)目標(biāo)的“CDIO”工程教育模式實(shí)現(xiàn)了3種能力結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合:一是理論層面的知識(shí)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(yǎng)，對(duì)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(gòu)建
根據(jù)土建類項(xiàng)目運(yùn)行周期內(nèi)的不同階段，將土木工程材料課程的理論知識(shí)體系分為3個(gè)層面，即土木工程材料基礎(chǔ)知識(shí)、土木工程材料技術(shù)知識(shí)和土木工程材料綜合應(yīng)用及制備、研發(fā)。根據(jù)以上3個(gè)層面的學(xué)習(xí)要點(diǎn)，將課程內(nèi)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(yīng)用;第二模塊為材料性能檢測(cè)與表征、質(zhì)量控制與評(píng)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(tǒng)課堂講授的單一模式，借助模塊管理，整合知識(shí)體系，輔以多媒體演示、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(nèi)容。
(2)實(shí)踐體系項(xiàng)目化驅(qū)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(yàn)驗(yàn)證與知識(shí)創(chuàng)新技能以及在工程實(shí)踐中構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作項(xiàng)目的能力。在實(shí)踐環(huán)節(jié)，根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)的特點(diǎn)和要求，通過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)將需要學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容有機(jī)而系統(tǒng)地結(jié)合起來(lái)。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)上，立足專業(yè)和行業(yè)發(fā)展，將相關(guān)的實(shí)際項(xiàng)目或案例整理為實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)理論體系模塊，先后共設(shè)計(jì)了三大實(shí)踐項(xiàng)目，所帶班級(jí)學(xué)生分成若干小組，以教師提出的大項(xiàng)目為藍(lán)本，自行設(shè)計(jì)子項(xiàng)目，通過(guò)調(diào)研、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、總結(jié)、成果展示等過(guò)程完成項(xiàng)目研究。
(3)教學(xué)效果功能化構(gòu)建
人際交往技能體系包括團(tuán)隊(duì)意識(shí)、合作能力與協(xié)調(diào)能力等。教書和育人是教學(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(shí)的傳授，而忽略了學(xué)生道德品質(zhì)與職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成。“CDIO”模式下的教學(xué)改革提升了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作、開(kāi)拓創(chuàng)新、勇于嘗試等品質(zhì)的培養(yǎng)。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生分成若干項(xiàng)目組，每個(gè)項(xiàng)目組由一個(gè)負(fù)責(zé)人和多個(gè)小組成員組成，工作中教師、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、項(xiàng)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(xiàng)目。在這些環(huán)節(jié)里，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，創(chuàng)新意識(shí)、工程意識(shí)以及個(gè)體的人際交往和工程實(shí)踐能力等職業(yè)素養(yǎng)均得到了潛移默化訓(xùn)練和提升。
(4)考核方式互動(dòng)化構(gòu)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(xí)、教師評(píng)價(jià)”的單一考核模式，尤其是“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”環(huán)節(jié)的考核，學(xué)生既是項(xiàng)目的參與者，也是實(shí)施效果的評(píng)價(jià)者之一，這種模式充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在考核過(guò)程中，要求學(xué)生按照項(xiàng)目構(gòu)思與設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施與運(yùn)行、結(jié)果反饋與修正、項(xiàng)目總結(jié)與匯報(bào)4個(gè)方面進(jìn)行。該環(huán)節(jié)的評(píng)分按3個(gè)方面綜合考評(píng):一是專家組老師給每個(gè)項(xiàng)目組打分，二是項(xiàng)目小組之間的互評(píng)打分，三是項(xiàng)目組自評(píng)打分。每個(gè)項(xiàng)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(quán)而成。這種互動(dòng)式考核模式使學(xué)生在自評(píng)與互評(píng)的過(guò)程中不斷自我提升與相互學(xué)習(xí)，達(dá)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(shè)計(jì)，能夠系統(tǒng)化、高效率地幫助學(xué)生掌握土木工程材料基本理論知識(shí)，積極參與實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，有利于其工程實(shí)踐、人際交往、環(huán)境適應(yīng)能力的培養(yǎng)，教學(xué)效果良好。
(1)構(gòu)建了突出學(xué)生能力培養(yǎng)的“理論+實(shí)踐+素養(yǎng)”的課程教學(xué)體系。以模塊化、項(xiàng)目化、功能化、互動(dòng)化教學(xué)為主線，培養(yǎng)了學(xué)生作為未來(lái)土建類工程師所必備的基本職業(yè)素養(yǎng)。
(2)構(gòu)建了能夠激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性的“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”式課程教學(xué)模式。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)能夠有效整合教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生系統(tǒng)化掌握課程知識(shí)體系，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作等具有極大地促進(jìn)作用。
(3)培養(yǎng)了學(xué)生“科學(xué)思維+經(jīng)濟(jì)頭腦”的大工程觀。在項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行過(guò)程中，學(xué)生不僅要從專業(yè)的角度保證材料的性能最優(yōu)化，還要根據(jù)工程實(shí)際考慮項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益等因素，培養(yǎng)學(xué)生的大工程觀。
(4)嘗試了一種更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)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(xí)”、“被考核”的被動(dòng)局面，使其充分享受到學(xué)習(xí)與考核的樂(lè)趣，激發(fā)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。
四、結(jié)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(shí)體系模塊化構(gòu)建為平臺(tái)，實(shí)踐能力體系項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)為手段，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐、應(yīng)用創(chuàng)新以及人際交往能力為目標(biāo)，轉(zhuǎn)變教育教學(xué)理念、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)模式，將理論與實(shí)踐有機(jī)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(xiàn):
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