基于CDIO理念的混凝土结构设计课程教学改革★

卢召红 薛景宏

(东北石油大学土木建筑工程学院，黑龙江 大庆 163318)

混凝土结构设计是高等学校土木工程专业学生必须掌握精通的专业课，该课程对培养学生的混凝土结构工程概念、设计方法、工程意识、解决实际工程问题的能力和创新能力等方面具有重要意义，在土木工程专业系列课程中占有十分重要的地位。该课程是理论密切联系实践的工程类课程，所学内容与其他各门结构课程的学习紧密联系，也是工作中应用最多、最广的专业知识，并对学生在专业方向的进一步学习和发展起到至关重要的决定性作用。而在课程的教学过程中，传统的教学方法是以课堂教师讲授为主，以课程设计、毕业生设计和生产实际等实践教学为辅助的教学模式已显露出诸多的弊端。学生在学习过程中只注重课程理论学习而疏忽了实际操作和创新能力。随着我国确定“到2020年进入创新型国家行列”的科技发展总目标，我国教育改革的重点将转向探索如何培养创新型人才。基于此，现行的混凝土结构设计课程的教学模式已不适应新型人才的培养，寻求新的教学方法已势在必行。当前，“CDIO”教育模式是国际工程教育与人才培养的最新创新模式教育之一，该教育模式自提出至今逐渐受到了国内外工科教育界的普遍认可和积极响应。实施探究式学习、参与学习和主动实践学习是该教育模式的特点，帮助学生明确所学内容在学科知识体系中的位置，找到建立和优化自身知识系统的方向和学习方法，确定学习的方向性和主动性，提高轻松活跃的课堂氛围。

1 CDIO工程教育理念

CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)，即“构想—设计—实施—操作”四个过程，涵盖了绝大多数工程师的专业实践过程。该教育模式包括个人的学术知识水平，学习者终生学习能力、团队交流能力、项目整体掌控和驾驭能力，该教育模式的前景是培养有专业技能、有社会意识和有企业家素质的高级工程师。CDIO工程教育大纲包含复杂的工程系统、成熟思维的个体、基于工程环境的现代团队、构思—设计—实现—运作4个层面。在该大纲指导下，培养出来的工程人才能够具备:专业技术知识、个人专业技能水平和职业道德标准、团队协作能力和项目运作能力。该模式下的课程体系主要表现为:1)能够激发学生的学习兴趣;2)能够明确学习方向并转变学习态度;3)能够提高专业基础水平;4)能够提高团队合作意识;5)能够提高教师的任教水平和专业能力;6)能够提供更多更好的课程评价方法和教学效果验证标准。

2 基于CDIO理念的混凝土结构设计课程改革实践

教学方法上实施探究式学习、参与学习和主动实践学习，该方法主要体现对“构思”环节的需求分析，帮助学生找准所学课程内容在该学科体系中的位置，明确学习的目的和方法，提高学习的主动性和学习的兴趣。并使学生能够将所学的知识迅速应用到实际的工程中。将理论知识和实际工程设计联系起来调动学生的学习积极性，活跃课堂气氛并让学生感觉学有所长，学有所用。

2.1 建立CDIO模式下新型课堂授课体制

课堂上，教师应紧密结合专业特点，知识面广但又重点突出，结合工程实际以及国内外前沿的知识，开阔学生的视野，调动学生的求知欲望，赋予课堂时代气息。基础知识讲解过程中，必须严格要求学生知识点的掌握程度，要博学多问，重点突出。对重点、难点和关键点要着重讲解并要求学生理解透彻，记得清晰。以专业知识为载体培养学生分析问题和解决问题的能力。对于混凝土结构设计原理的具体分析过程、分析方法、重点和难点的讲解，用传统的教学手段，以便学生能够跟着教师的思路逐步领会;同时注重多媒体辅助教学的配合运用，使课堂教学能更生动、更形象的进行讲解，提高授课效率和教学效果，发挥教师的主导作用，与学生进行双向交流，充分调动学生学习的积极性和主动性。教学过程中，可以通过不同的教学形式或手段对不同的教学内容进行讲解。为激发学生的学习兴趣，调动学生的学习主动性可组织学生分组讨论、各抒己见，然后派代表发言或以辩论的形式对复杂和争议的问题进行讨论，相对于传统单独提问的形式，这样效果要好得多。同时，还要注重培养学生独立思考和解决问题的能力，让学生变被动为主动，充分发挥每个学生的主观能动性。

2.2 加强实践教学环节，注重培养学生的创新意识

混凝土结构设计是实践性非常强的课程，要求学生实际操作或模拟实际操作设计的能力很高，因此实践教学同样是本课程教学环节中必不可少的重要环节，该环节对于学生培养学有所长学有所用的能力和未来的从业方向起到了至关重要的作用，甚至关系到整个课程的教学。为此，按照围绕该课程的教学目标设计课程设计、建立实习基地、毕业实习及社会调查等实践教学。

课程设计是巩固加深理论知识和综合使用技能的重要环节。通过一个具体的结构单元或体系，如钢筋混凝土楼盖设计、多层框架结构设计等，让学生将理论知识运用到设计中，并采用计算机软件进行辅助设计，对两种设计结果进行比对分析，促进学生设计操作能力和综合分析能力的培养。理论课程完成后，让学生进入设计基地，进入一个工作团队，通过一个具体实际建筑的设计过程，让学生来验证“设计—实现”的环节，掌握混凝土结构设计的方法和设计流程，培养学生团队协作的能力;在遇到问题时，通过教师或工程师的开导启发，让学生自己分析失败原因，帮助学生对相关知识的理解，起到活学活用的作用。在设计总结提交设计成果时，注重设计计算书和设计图纸的规范性，严格按照正规设计图纸和计算书的标准验收学生的设计成果。根据CDIO理念，改革现有实践教学模式，调整实践教学内容，开放实验室和实习基地，充分利用教学资源，做好每次实验和操作训练，给每位学生充足的操作、思考和理解时间，成绩考核遍布整个教学过程的始终，促使学生重视每一个教学环节，激励学生的学习自觉性和主动性，避免学生突击应付考试，显著增强课程的教学效果。

2.3 基于工程项目学习教学方法

教学过程中以实际工程项目为载体，结合结构工程学科知识，从实际设计项目中引出工程实际问题，通过实际的问题让学生在解决和学习的过程中掌握学科知识、锻炼工程设计能力。在解决实际工程问题过程中，应用课程教学为学生提供牢靠的专业基础知识，进一步解决学生学习本课程的目的和怎样应用等一系列问题。通过混凝土结构的计算与施工图绘制的工程设计实例，分析设计方法和设计过程，使学生了解本课程主要知识点与混凝土结构施工图的关系，从一个工程师应具有的专业素质和灵敏度去面对课程学习，提高学习兴趣。通过混凝土结构概念设计，结构内力计算，结构构件设计计算和结构施工图的绘制直至施工图交底，工程竣工验收的全过程，完整地展开“构思—设计—实现—运用”四大环节于一个完整的项目，完成一个混凝土结构设计的全过程。培养学生在掌握理论知识的基础上，通过知识的不断运用和再学习的过程，让学生不断的提高对知识的综合应用能力，扩大学生专业视野，增强学生社交和专业实践能力，提高专业知名度，检验专业办学质量和办学方向。

2.4 考核模式的改革

学生成绩的计算由期末考试成绩、平时成绩、实验成绩和课程设计成绩四个部分组成。期末考试方式采用开卷和闭卷双重模式，即考试分两部分进行，前段基础理论和概念题目采用闭卷方式，后段采用开卷考试，主要考察设计计算型题目，可借鉴结构工程师专业课考试的题型和方式。课程设计成绩根据平时成绩(30%)，设计成绩(50%)，答辩成绩(20%)三部分构成。期末考试成绩按照评分标准严格评定，评定结果应该是透明化即让学生对评分标准和自己的卷面有清晰的了解，知道失分点和失分原因。平时成绩包括课堂表现力和平时出勤率等，以保证学生的学习时间和学习态度，并加强平时作业和平时测试的力度，让学生注重平时的学习过程和学习效果。实践环节可分组进行评定，不同的设计小组由于设计的具体内容不同，为了让每位学生都涉及到不同知识点，避免学习中出现片面和死角。设计完成后，由负责老师组织学生答辩，每组随机抽取一个学生进行答辩，答辩成绩作为该小组每位成员的基础分数，该工程是将整个设计小组模拟成一个设计团队，每位队员都必须均衡学习，每个人努力的结果是大家获得好成绩的前提，以培养学生的团队协作和互助互学的意识。上述考查评价方式有利于提高学生学习的自觉性和主动性，避免学生突击应付考试，从而显著增强教学效果。

[1] 顾佩华.从CDIO到EIP-CDIO——汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008(1):12-20.

[2] 查建中.面向经济全球化的工程教育改革战略——产学合作与国际化[J].高等工程教育研究，2008(1):21-28.

[3] 顾秉林.中国高等工程教育的改革与发展[J].高等工程教育研究，2004(5):13-14.

[4] 高雪梅，孙子文，纪志成.CDIO方法与我国高等工程教育改革[J].江苏高教，2008(5):69-71.

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

[6] 林艺真.CDIO高等工程教育模式探析[J].哈尔滨学院学报，2008(4):137-140.

[7] 郭小林.传统文化的精髓与当代大学生人文素养的培养[J].西华大学学报(哲社版)，2007(3):111.

[8] 陈春林，朱张青.基于CDIO教育理念的工程学科教育改革与实践[J].教育与现代化，2010(3):30-33.