基于CD IO理念的土木工程材料教学模式探索与实践＊

高英力

(长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙410114)

基于CD IO理念的土木工程材料教学模式探索与实践＊

高英力

(长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙410114)

将CD IO工程教育模式引入到土木工程材料教学过程中,在部分工科班级中进行了教学实践和试点,建立了针对该课程教学的CD IO能力大纲,通过在理论学习中实时穿插实验认知学习,组建实验团队,进行项目设计及自主实施,起到深入强化理论知识的目的。按照CD IO相关标准进行评价,该教学模式较好地体现了CD IO理念,提升了教学效果,增强了学生处理实际问题的能力。

CD IO;土木工程材料;能力;教学模式;设计

CD IO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果,它由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究组织经过四年的探索研究,所创立的一种新型、高效的工程教育理念,并已在国际上众多工程教育改革中进行了逐步推广。CD IO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(I

mplement)和运作(Operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[1-2]。

本文依托长沙理工大学交通运输工程学院建设土木工程材料精品课程为契机,将CD IO工程教育模式引入到土木工程材料教学中,建立基于CD IO模式的能力教学大纲,在部分工科班级中进行了教学实践和试点,并根据CD IO相关标准进行了教学模式、效果的综合评价。

一、基于CD IO理念的土木工程材料能力培养大纲的建立

CD IO能力培养大纲[1-2]将工科学生的能力分为:(1)技术知识和推理能力;(2)个人职业技能和职业道德;(3)人际交往技能:团队协作和交流;(4)企业和社会的构思,设计,实施和运行(CD IO)系统。基于CD IO能力大纲培养的要求,笔者在所授课的两个道路工程专业班级中进行的实践探索,建立了基于CD IO理念的土木工程材料能力培养大纲,分别包括:

(一)土木工程材料基本技术知识及推理能力培养

根据CD IO能力培养大纲的要求,在掌握基本理论知识的基础上,重点强调学生实践推理能力的培养,笔者在自己的教学实践中,进行了如下教学尝试:

(1)在课堂教学中利用“开放性实验认知”[3-4]来加强教学效果。针对某些材料性能实验,未能安排学生做实验的,则通过实验仪器的展示以及实验人员的现场操作,让学生们边看边学,这样耗费的实验资源也较少,学生学习的兴趣也较高,而且要比看实验视频的效果更深刻,教学效果更明显,通过初步的认知,使他们了解材料基本技术性能。

(2)加强与实验老师之间的沟通,改变当前实验教学安排与理论教学安排相互脱节的现状,有效避免了理论学习与实验学习同步性较差的问题,掌握了学生学习特点。

(3)实时提出材料实验设计问题,让他们自己进行材料设计以加深基本知识的掌握。

(4)教学场地的实时变更。根据教学内容的不同实时变更教学场地。例如:“混凝土和易性”章节的学习,采用到实验室进行现场教学的方式,通过实验演示,对混凝土和易性三方面“流动性”、“粘聚性”、“保水性”的含义、特点及实验关键点等进行感性认知,这样,让学生可以真正体会到“先实践、再理论、再实践”的学习过程,学习效果明显提高。

(二)个人实践技能及实验态度的培养

开展系统实验教学,不再局限于单次课实验内容的设计,而将多次实验课内容进行整合,给出一个较大范围的实验课题,使学生通过整合后实验课题的解决,提高其个人实践技能。例如:

在CD IO理念下,笔者通过和实验老师沟通,不再注重单次课的教学任务,而将实验教学中几个主要实验(砂石筛分、水泥基本性能、混凝土配合比设计及配制、混凝土和易性、力学性能实验等)进行整合,提出一个实验课题,如“普通混凝土原材料设计及性能”。学生拿到这样的实验课题后,自己进行砂石、水泥选材、原材料基本性能检测、混凝土组成设计及硬化混凝土性能检测等。要求他们自行拟出实验程序,安排实验进度,进行实验,最终以提交实验课题成果的方式,提交完整实验报告。

在学生实验中,老师主要关注学生实践技能培养以及实践态度的考核,重点针对实验中出现的材料性能波动问题,考核学生处理异常问题的能力,并根据实际操作进行打分,而改变以实验报告作为评分依据的传统。

(三)实验团队的建立与协作能力培养

在提出实验课题的同时,引导学生组建实验团队,根据资源优化进行自由组合,并确定各团队负责人员,按照科研课题操作模式进行实验学习。在实验过程中,注重引导学生建立个人能力与团队协作的统一,培养他们的团队精神以及处理实际问题的能力。并建立实验组长负责制,定期进行实验成果汇报。老师将并不过分注重个人能力的考核,而将各团队协作效果作为评分的重要参考。

(四)土木工程材料构思、设计及实施能力的培养

在学习了基本理论知识及实验技能之后,针对各团队实验学习的特点,分别布置新材料设计任务,让学生在已进行了实验操作学习基础上,进行扩展,针对新材料的组成设计提出自己的方案,建立实验模型,进行模拟实施。

例如:在混凝土组成设计中,我们引入了粉煤灰混凝土的设计,将传统普通水泥混凝土中加入新的组分——粉煤灰,让学生以团队为单位,对新组分的比例进行设计,提出设计方案,建立材料配合比模型,作为一次大作业提交,老师根据其设计结果以及模拟设计的实验方案进行评分。同时在最终的课程考核中进行体现。

最后,课程考核方案也作出适当的改变:更加注重实验技能的考核。改变以往只考虑考试成绩和平时成绩,而未考虑实验成绩的考核方案,更多注重了实验技能考核成分以及处理实际材料设计能力的考查。这样的考核方式就让学生能真正脱离书本的约束,避免“考完即忘光”的应试教育的尴尬现状,积累相应的实验技能,对他们以后的工作也是很有帮助的。

二、基于CD IO标准的土木工程材料新型教学模式评价

如何判断一个新型教学模式是否遵循CD IO的理念,必须根据CD IO关键标准进行评价,因此,针对本教学实践探索,依据CD IO的12条标准[1]进行了评价。其结果可如表1所示。

由表1结果可知,本文建立的新型教学模式及能力培养大纲较好地符合了CD IO所遵循的12条关键标准。由实际教学效果也可以看出,学生的实践技能得到了有效培养,同时,在学习过程中,学生的学习积极性更高,知识掌握更为牢固。

特别值得一提的是,在所试点的两个班级中,通过土木工程材料的学习,激发了学生对土木工程设计及实验的兴趣,已有两个实验小组的学生在该课程结业后,仍然继续参与了笔者所承担的几项科研课题的实验工作,在课题实施过程中,表现突出,思维活跃,并已有相关科研论文发表。由此可见,基于CD IO理念的土木工程材料新型教学模式的探索与实践是成功的,值得在接下来的课程改革及优化过程中进一步推广。

表1 基于CD IO标准的本文教学模式评价结果

三、结语

1.基于CD IO理念,建立了土木工程材料能力培养大纲,分别从基本知识及推理能力培养、个人实践技能及实验态度培养、实验团队建立与协作能力培养、材料构思设计及实施能力培养几方面开展了教学实践及总结。

2.建立的新型教学模式及能力培养大纲符合CD IO所遵循的12条评价标准,提高了学生学习积极性,增强了学生处理实际问题的能力。

[1]Xiong Guangjing,Lu Xiaohua.A CD IO curriculum development in a civil engineering programme[J].World Transactions on Engineering and Technology Education,2007,6(2):341-344.

[2]康全礼,陆小华,熊光晶.CD I O大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究学报,2008,31(4):15-18.

[3]傅伟永.开放式实验模式在建筑材料教学中的应用与效果[J].中国职业技术教育,2007,6:30-31.

[4]陈桂萍.基于能力主线的建筑材料课程改革与实践[J].辽宁省交通高等专科学校学报,2009,11(2):118-120.

2010-09-01

国家级质量工程配套教学改革研究项目

高英力(1977-),男,湖北松滋人,副教授,博士,博士后,硕士生导师。