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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)過程中,在部分工科班級中進行了教學(xué)實踐和試點,建立了針對該課程教學(xué)的CDIO能力大綱,通過在理論學(xué)習(xí)中實時穿插實驗認知學(xué)習(xí),組建 實驗團隊,進行項目設(shè)計及自主實施,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(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，主要是從理論知識體系模塊化構(gòu)建、實踐技能項目驅(qū)動化構(gòu)建、課程效果多功能化構(gòu)建、課程考核互動后構(gòu)建4個方面對土木工程材料課程教學(xué)進行改革探索，實踐證明，“CDIO”工程教育模式教學(xué)激發(fā)了學(xué)生的主動性和創(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(gòu)思)、Design(設(shè)計)、Implement(實施)和Operate(運行)4個英文單詞的縮寫，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，結(jié)合工程實際，把產(chǎn)品從研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)到運行過程中涉及到的有關(guān)技術(shù)、經(jīng)濟、企業(yè)和社會等團隊綜合大項目融入專業(yè)核心課程的教學(xué)，使學(xué)生的基礎(chǔ)知識、個人素養(yǎng)、團隊精神和工程意識4個方面的能力得到訓(xùn)練和提升。目前，中國高等工程教育普遍缺乏創(chuàng)新性和實踐性，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)合工程教育的實際，探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的教育教學(xué)改革，具有重要的現(xiàn)實意義[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，具有很強的實踐性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性。當前，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。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)的實踐，就培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、實踐能力和創(chuàng)新精神，提高教學(xué)質(zhì)量進行了探索。
一、土木工程材料課程教學(xué)存在的問題
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、表征和應(yīng)用等方面的知識以及現(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)過程中主要存在以下問題。
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)域的無機膠凝材料、有機高分子材料、金屬材料和復(fù)合材料四大類，上千個品種。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，導(dǎo)致學(xué)生難以將所學(xué)知識融會貫通并在實踐中靈活運用。
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(nèi)容多，理論推導(dǎo)及計算較少，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)場見習(xí)實踐的機會不多，學(xué)生缺乏直觀認識，不知道怎樣將書本知識與工程實踐結(jié)合起來，在教學(xué)過程中容易造成理論與實際脫節(jié)。
第三，知識更新較快。近年來，隨著經(jīng)濟與科技的發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)進程的加快，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(xiàn)使土木工程材料家族不斷添加新成員。然而在教學(xué)實踐中，課程內(nèi)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(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，由于學(xué)時的限制，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”工程教育理念對原有的教學(xué)模式進行改革與創(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)新精神和實踐能力為培養(yǎng)目標的“CDIO”工程教育模式實現(xiàn)了3種能力結(jié)構(gòu)的有機結(jié)合:一是理論層面的知識體系;二是實踐層面的能力體系;三是人際交往技能體系�；谶@3種能力的培養(yǎng)，對土木工程材料課程進行了以下4個方面的改革。
(1)理論體系模塊化構(gòu)建
根據(jù)土建類項目運行周期內(nèi)的不同階段，將土木工程材料課程的理論知識體系分為3個層面，即土木工程材料基礎(chǔ)知識、土木工程材料技術(shù)知識和土木工程材料綜合應(yīng)用及制備、研發(fā)。根據(jù)以上3個層面的學(xué)習(xí)要點，將課程內(nèi)容整合為3個模塊: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與表征、質(zhì)量控制與評價;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，整合知識體系，輔以多媒體演示、實驗驗證、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(nèi)容。
(2)實踐體系項目化驅(qū)動
土木工程材料課程實踐層面的能力體系包括工程實踐與問題解決技能、實驗驗證與知識創(chuàng)新技能以及在工程實踐中構(gòu)思、設(shè)計、實施和運作項目的能力。在實踐環(huán)節(jié)，根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)的特點和要求，通過項目設(shè)計將需要學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容有機而系統(tǒng)地結(jié)合起來。在項目設(shè)計上，立足專業(yè)和行業(yè)發(fā)展，將相關(guān)的實際項目或案例整理為實踐教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)理論體系模塊，先后共設(shè)計了三大實踐項目，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(shè)計子項目，通過調(diào)研、設(shè)計、試驗、總結(jié)、成果展示等過程完成項目研究。
(3)教學(xué)效果功能化構(gòu)建
人際交往技能體系包括團隊意識、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，但在實際的教學(xué)過程中，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(yǎng)的養(yǎng)成。“CDIO”模式下的教學(xué)改革提升了學(xué)生的團隊合作、開拓創(chuàng)新、勇于嘗試等品質(zhì)的培養(yǎng)。在教學(xué)過程中，學(xué)生分成若干項目組，每個項目組由一個負責人和多個小組成員組成，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(jié)里，學(xué)生的團隊合作意識，創(chuàng)新意識、工程意識以及個體的人際交往和工程實踐能力等職業(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)、教師評價”的單一考核模式，尤其是“項目驅(qū)動”環(huán)節(jié)的考核，學(xué)生既是項目的參與者，也是實施效果的評價者之一，這種模式充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性。在考核過程中，要求學(xué)生按照項目構(gòu)思與設(shè)計、項目實施與運行、結(jié)果反饋與修正、項目總結(jié)與匯報4個方面進行。該環(huán)節(jié)的評分按3個方面綜合考評:一是專家組老師給每個項目組打分，二是項目小組之間的互評打分，三是項目組自評打分。每個項目組成員的最終得分由3個方面的得分按照一定的比例加權(quán)而成。這種互動式考核模式使學(xué)生在自評與互評的過程中不斷自我提升與相互學(xué)習(xí)，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，通過理論教學(xué)模塊化設(shè)計，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，積極參與實踐教學(xué)項目，有利于其工程實踐、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+實踐+素養(yǎng)”的課程教學(xué)體系。以模塊化、項目化、功能化、互動化教學(xué)為主線，培養(yǎng)了學(xué)生作為未來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)生主觀能動性的“項目驅(qū)動”式課程教學(xué)模式。項目驅(qū)動教學(xué)能夠有效整合教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生系統(tǒng)化掌握課程知識體系，對于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實踐能力以及團隊協(xié)作等具有極大地促進作用。
(3)培養(yǎng)了學(xué)生“科學(xué)思維+經(jīng)濟頭腦”的大工程觀。在項目構(gòu)思、設(shè)計、實施和運行過程中，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)工程實際考慮項目的經(jīng)濟效益、社會效益和環(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“互動式”考核模式。“互動式”考核模式改變了學(xué)生“被學(xué)習(xí)”、“被考核”的被動局面，使其充分享受到學(xué)習(xí)與考核的樂趣，激發(fā)其學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性。
四、結(jié)語
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(gòu)建為平臺，實踐能力體系項目化驅(qū)動為手段，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐、應(yīng)用創(chuàng)新以及人際交往能力為目標，轉(zhuǎn)變教育教學(xué)理念、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進教學(xué)模式，將理論與實踐有機融合，激發(fā)了學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，教學(xué)效果得到明顯改善。
參考文獻:
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[3]何娟.《土木工程材料》課程教學(xué)方法探討[J].中山大學(xué)學(xué)報論叢，2004，24(3):150-152
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