高英力

(長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院,湖南長沙410114)

基于CD IO理念的土木工程材料教學(xué)模式探索與實(shí)踐＊

高英力

(長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院,湖南長沙410114)

將CD IO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(jí)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CD IO能力大綱,通過在理論學(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。按照CD IO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià),該教學(xué)模式較好地體現(xiàn)了CD IO理念,提升了教學(xué)效果,增強(qiáng)了學(xué)生處理實(shí)際問題的能力。

CD IO;土木工程材料;能力;教學(xué)模式;設(shè)計(jì)

CD IO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果,它由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國研究組織經(jīng)過四年的探索研究,所創(chuàng)立的一種新型、高效的工程教育理念,并已在國際上眾多工程教育改革中進(jìn)行了逐步推廣。CD IO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(I

mplement)和運(yùn)作(Operate),它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體,讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[1-2]。

本文依托長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院建設(shè)土木工程材料精品課程為契機(jī),將CD IO工程教育模式引入到土木工程材料教學(xué)中,建立基于CD IO模式的能力教學(xué)大綱,在部分工科班級(jí)中進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐和試點(diǎn),并根據(jù)CD IO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了教學(xué)模式、效果的綜合評價(jià)。

一、基于CD IO理念的土木工程材料能力培養(yǎng)大綱的建立

CD IO能力培養(yǎng)大綱[1-2]將工科學(xué)生的能力分為:(1)技術(shù)知識(shí)和推理能力;(2)個(gè)人職業(yè)技能和職業(yè)道德;(3)人際交往技能:團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流;(4)企業(yè)和社會(huì)的構(gòu)思,設(shè)計(jì),實(shí)施和運(yùn)行(CD IO)系統(tǒng)?；贑D IO能力大綱培養(yǎng)的要求,筆者在所授課的兩個(gè)道路工程專業(yè)班級(jí)中進(jìn)行的實(shí)踐探索,建立了基于CD IO理念的土木工程材料能力培養(yǎng)大綱,分別包括:

(一)土木工程材料基本技術(shù)知識(shí)及推理能力培養(yǎng)

根據(jù)CD IO能力培養(yǎng)大綱的要求,在掌握基本理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)踐推理能力的培養(yǎng),筆者在自己的教學(xué)實(shí)踐中,進(jìn)行了如下教學(xué)嘗試:

(1)在課堂教學(xué)中利用“開放性實(shí)驗(yàn)認(rèn)知”[3-4]來加強(qiáng)教學(xué)效果。針對某些材料性能實(shí)驗(yàn),未能安排學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的,則通過實(shí)驗(yàn)儀器的展示以及實(shí)驗(yàn)人員的現(xiàn)場操作,讓學(xué)生們邊看邊學(xué),這樣耗費(fèi)的實(shí)驗(yàn)資源也較少,學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣也較高,而且要比看實(shí)驗(yàn)視頻的效果更深刻,教學(xué)效果更明顯,通過初步的認(rèn)知,使他們了解材料基本技術(shù)性能。

(2)加強(qiáng)與實(shí)驗(yàn)老師之間的溝通,改變當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排與理論教學(xué)安排相互脫節(jié)的現(xiàn)狀,有效避免了理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)同步性較差的問題,掌握了學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)。

(3)實(shí)時(shí)提出材料實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問題,讓他們自己進(jìn)行材料設(shè)計(jì)以加深基本知識(shí)的掌握。

(4)教學(xué)場地的實(shí)時(shí)變更。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同實(shí)時(shí)變更教學(xué)場地。例如:“混凝土和易性”章節(jié)的學(xué)習(xí),采用到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)的方式,通過實(shí)驗(yàn)演示,對混凝土和易性三方面“流動(dòng)性”、“粘聚性”、“保水性”的含義、特點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵點(diǎn)等進(jìn)行感性認(rèn)知,這樣,讓學(xué)生可以真正體會(huì)到“先實(shí)踐、再理論、再實(shí)踐”的學(xué)習(xí)過程,學(xué)習(xí)效果明顯提高。

(二)個(gè)人實(shí)踐技能及實(shí)驗(yàn)態(tài)度的培養(yǎng)

開展系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),不再局限于單次課實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì),而將多次實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容進(jìn)行整合,給出一個(gè)較大范圍的實(shí)驗(yàn)課題,使學(xué)生通過整合后實(shí)驗(yàn)課題的解決,提高其個(gè)人實(shí)踐技能。例如:

在CD IO理念下,筆者通過和實(shí)驗(yàn)老師溝通,不再注重單次課的教學(xué)任務(wù),而將實(shí)驗(yàn)教學(xué)中幾個(gè)主要實(shí)驗(yàn)(砂石篩分、水泥基本性能、混凝土配合比設(shè)計(jì)及配制、混凝土和易性、力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)等)進(jìn)行整合,提出一個(gè)實(shí)驗(yàn)課題,如“普通混凝土原材料設(shè)計(jì)及性能”。學(xué)生拿到這樣的實(shí)驗(yàn)課題后,自己進(jìn)行砂石、水泥選材、原材料基本性能檢測、混凝土組成設(shè)計(jì)及硬化混凝土性能檢測等。要求他們自行擬出實(shí)驗(yàn)程序,安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)度,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),最終以提交實(shí)驗(yàn)課題成果的方式,提交完整實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中,老師主要關(guān)注學(xué)生實(shí)踐技能培養(yǎng)以及實(shí)踐態(tài)度的考核,重點(diǎn)針對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的材料性能波動(dòng)問題,考核學(xué)生處理異常問題的能力,并根據(jù)實(shí)際操作進(jìn)行打分,而改變以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為評分依據(jù)的傳統(tǒng)。

(三)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)的建立與協(xié)作能力培養(yǎng)

在提出實(shí)驗(yàn)課題的同時(shí),引導(dǎo)學(xué)生組建實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì),根據(jù)資源優(yōu)化進(jìn)行自由組合,并確定各團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人員,按照科研課題操作模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。在實(shí)驗(yàn)過程中,注重引導(dǎo)學(xué)生建立個(gè)人能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作的統(tǒng)一,培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)精神以及處理實(shí)際問題的能力。并建立實(shí)驗(yàn)組長負(fù)責(zé)制,定期進(jìn)行實(shí)驗(yàn)成果匯報(bào)。老師將并不過分注重個(gè)人能力的考核,而將各團(tuán)隊(duì)協(xié)作效果作為評分的重要參考。

(四)土木工程材料構(gòu)思、設(shè)計(jì)及實(shí)施能力的培養(yǎng)

在學(xué)習(xí)了基本理論知識(shí)及實(shí)驗(yàn)技能之后,針對各團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的特點(diǎn),分別布置新材料設(shè)計(jì)任務(wù),讓學(xué)生在已進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)操作學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上,進(jìn)行擴(kuò)展,針對新材料的組成設(shè)計(jì)提出自己的方案,建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?進(jìn)行模擬實(shí)施。

例如:在混凝土組成設(shè)計(jì)中,我們引入了粉煤灰混凝土的設(shè)計(jì),將傳統(tǒng)普通水泥混凝土中加入新的組分——粉煤灰,讓學(xué)生以團(tuán)隊(duì)為單位,對新組分的比例進(jìn)行設(shè)計(jì),提出設(shè)計(jì)方案,建立材料配合比模型,作為一次大作業(yè)提交,老師根據(jù)其設(shè)計(jì)結(jié)果以及模擬設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評分。同時(shí)在最終的課程考核中進(jìn)行體現(xiàn)。

最后,課程考核方案也作出適當(dāng)?shù)母淖?更加注重實(shí)驗(yàn)技能的考核。改變以往只考慮考試成績和平時(shí)成績,而未考慮實(shí)驗(yàn)成績的考核方案,更多注重了實(shí)驗(yàn)技能考核成分以及處理實(shí)際材料設(shè)計(jì)能力的考查。這樣的考核方式就讓學(xué)生能真正脫離書本的約束,避免“考完即忘光”的應(yīng)試教育的尷尬現(xiàn)狀,積累相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能,對他們以后的工作也是很有幫助的。

二、基于CD IO標(biāo)準(zhǔn)的土木工程材料新型教學(xué)模式評價(jià)

如何判斷一個(gè)新型教學(xué)模式是否遵循CD IO的理念,必須根據(jù)CD IO關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià),因此,針對本教學(xué)實(shí)踐探索,依據(jù)CD IO的12條標(biāo)準(zhǔn)[1]進(jìn)行了評價(jià)。其結(jié)果可如表1所示。

由表1結(jié)果可知,本文建立的新型教學(xué)模式及能力培養(yǎng)大綱較好地符合了CD IO所遵循的12條關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。由實(shí)際教學(xué)效果也可以看出,學(xué)生的實(shí)踐技能得到了有效培養(yǎng),同時(shí),在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性更高,知識(shí)掌握更為牢固。

特別值得一提的是,在所試點(diǎn)的兩個(gè)班級(jí)中,通過土木工程材料的學(xué)習(xí),激發(fā)了學(xué)生對土木工程設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)的興趣,已有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的學(xué)生在該課程結(jié)業(yè)后,仍然繼續(xù)參與了筆者所承擔(dān)的幾項(xiàng)科研課題的實(shí)驗(yàn)工作,在課題實(shí)施過程中,表現(xiàn)突出,思維活躍,并已有相關(guān)科研論文發(fā)表。由此可見,基于CD IO理念的土木工程材料新型教學(xué)模式的探索與實(shí)踐是成功的,值得在接下來的課程改革及優(yōu)化過程中進(jìn)一步推廣。

表1 基于CD IO標(biāo)準(zhǔn)的本文教學(xué)模式評價(jià)結(jié)果

三、結(jié)語

1.基于CD IO理念,建立了土木工程材料能力培養(yǎng)大綱,分別從基本知識(shí)及推理能力培養(yǎng)、個(gè)人實(shí)踐技能及實(shí)驗(yàn)態(tài)度培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)建立與協(xié)作能力培養(yǎng)、材料構(gòu)思設(shè)計(jì)及實(shí)施能力培養(yǎng)幾方面開展了教學(xué)實(shí)踐及總結(jié)。

2.建立的新型教學(xué)模式及能力培養(yǎng)大綱符合CD IO所遵循的12條評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,增強(qiáng)了學(xué)生處理實(shí)際問題的能力。

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2010-09-01

國家級(jí)質(zhì)量工程配套教學(xué)改革研究項(xiàng)目

高英力(1977-),男,湖北松滋人,副教授,博士,博士后,碩士生導(dǎo)師。