基于CDIO理念的土木工程材料教學(xué)改革

邱琳?周艷華

摘 要：針對(duì)目前我國(guó)工程教育存在的問(wèn)題，將CDIO工程教育模式引入到土木工程材料教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)該課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法和實(shí)踐教學(xué)等方面提出了一些改革措施，以提升教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生處理實(shí)際問(wèn)題的能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，改善土木工程材料課程的教學(xué)。

關(guān)鍵詞：CDIO；土木工程材料；教學(xué)改革

CDIO 教育模式和方法是近年來(lái)國(guó)外工程教育發(fā)展的新思想和新理念，對(duì)工程教育的發(fā)展具有重大影響，越來(lái)越受教育界的關(guān)注、重視和研究。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），以全壽命周期為主線和載體，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，以獲取工程能力和經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和素養(yǎng)、工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力[1-2]。

本文依托江西科技學(xué)院教育教學(xué)改革課題的支持，將CDIO工程教育模式引入到土木工程材料教學(xué)過(guò)程中，建立基于CDIO模式的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法和實(shí)踐教學(xué)，在部分工科班級(jí)中進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐和試點(diǎn)。

1 基于CDIO理念的土木工程材料教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

土木工程材料種類繁多，各類材料自成體系[3-4]，教學(xué)內(nèi)容大多數(shù)是敘述性內(nèi)容；同時(shí)，土工工程材料發(fā)展迅速，新材料層出不窮，以致學(xué)生在土木工程材料課程學(xué)習(xí)中難以抓住重點(diǎn)，出現(xiàn)什么都學(xué)、什么都學(xué)不好的情況。為了進(jìn)一步提高土木工程材料課程的教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生課程學(xué)習(xí)效果，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，力求做到理論知識(shí)以“適度、夠用”為限，突出土木工程材料使用、保管和檢測(cè)試驗(yàn)方法及技能測(cè)試和訓(xùn)練等。授課時(shí)以水泥、混凝土、鋼材、瀝青、瀝青混合料為主要重點(diǎn)，以土木工程材料基本性質(zhì)、氣硬性膠凝材料、砂漿、新型墻體材料、建筑節(jié)能材料為次要重點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況，弱化石材、木材、合成高分子材料等章節(jié)內(nèi)容，結(jié)合我院專業(yè)特點(diǎn)，重點(diǎn)突出水泥、混凝土與鋼材的內(nèi)容；緊跟新材料、新技術(shù)、新工藝的推廣應(yīng)用，更新教學(xué)內(nèi)容，將土木工程新材料（如新型混凝土、新型墻體材料、智能材料等）、新技術(shù)（如混凝土技術(shù)、鋼筋及預(yù)應(yīng)力技術(shù)等）以及教師自身科研課題成果引入課堂教學(xué)中。

2 以“項(xiàng)目導(dǎo)向、行動(dòng)導(dǎo)向”教育思想為指導(dǎo)的教學(xué)模式的構(gòu)建

就業(yè)屬性決定了建筑材料課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)，選取課程內(nèi)容突出材料的性能、技術(shù)特性和應(yīng)用，并兼及其技術(shù)要求、檢測(cè)方法、儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)纫赃m應(yīng)施工員、預(yù)算員、監(jiān)理員、試驗(yàn)員、質(zhì)檢員的崗位的實(shí)際需要。以畢業(yè)生就業(yè)崗位與本課程相關(guān)的工作內(nèi)容為參照系，依據(jù) “基于工作過(guò)程、融入實(shí)際工作情景”的課程觀，將相關(guān)的職業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和職業(yè)素質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)深度融入到課程的教學(xué)中去，在課程教學(xué)中實(shí)施“行動(dòng)導(dǎo)向”教學(xué)模式。根據(jù)課程內(nèi)容的性質(zhì)，采用以下教學(xué)模式來(lái)靈活進(jìn)行教學(xué)。

2.1 傳統(tǒng)課堂模式

盡管新的教學(xué)模式不斷出現(xiàn)，但傳統(tǒng)的課堂教學(xué)仍有著其不可替代的地位，如材料的基本知識(shí)、基本理論的學(xué)習(xí)仍然以課堂講授為主。

為了更好地提高傳統(tǒng)課堂教學(xué)的效果，在教研室活動(dòng)時(shí)組織教師進(jìn)行討論，各位教師把自己在教學(xué)中的一些體會(huì)和做法提出，大家互相借鑒，互相學(xué)習(xí)。對(duì)某一問(wèn)題的處理達(dá)成共識(shí)，并應(yīng)用在各自的教學(xué)中，收到了良好的教學(xué)效果。例如密度、表觀密度、堆積密度的教學(xué)，大家一致贊成采用對(duì)比講解的方法，使學(xué)生充分理解三者的區(qū)別與聯(lián)系，而且節(jié)約了課堂時(shí)間。再如混凝土配合比設(shè)計(jì)這一章的內(nèi)容，有很多的計(jì)算公式，如果僅用多媒體來(lái)演示的話，學(xué)生很難理解公式的來(lái)歷，配比設(shè)計(jì)的計(jì)算過(guò)程，這時(shí)就需要老師通過(guò)板書的方式，一步步的演示，學(xué)生才能對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)的全過(guò)程很清楚的掌握。這時(shí)板書會(huì)起事半功倍的效果。

2.2 “教學(xué)做”一體化模式

首先教師按照工作過(guò)程，講授完成項(xiàng)目任務(wù)的相關(guān)知識(shí)、方法及技能；學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講，自學(xué)，組織討論，掌握相關(guān)的基本理論、方法和規(guī)范、課后練習(xí)，鞏固加深所學(xué)的知識(shí)，工作方法和操作技能；最后獨(dú)立或分組完成某一項(xiàng)完整的任務(wù)。該模式可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。

2.3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式

以實(shí)際建筑工程為案例，以該工程中的主要土木工程材料質(zhì)量檢測(cè)任務(wù)為載體，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，按照土木工程材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的先后順序，構(gòu)建學(xué)習(xí)情境。將學(xué)習(xí)內(nèi)容融入具體任務(wù)中，再分解成多個(gè)步驟，讓學(xué)生一步一步完成，最終掌握。

3 教學(xué)方法的改革

根據(jù)近年從事土木工程材料教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)土木工程材料的教學(xué)法也進(jìn)行了探索，并運(yùn)用問(wèn)卷調(diào)查的方式對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行調(diào)研。在理論教學(xué)時(shí)，傳統(tǒng)的課堂講授除利用板書突出重點(diǎn)外，還充分利用多媒體教學(xué)設(shè)備，將教學(xué)內(nèi)容、材料圖片及加工工藝等內(nèi)容制作成圖文并茂的多媒體課件，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增加課堂信息量，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和鞏固。在課堂教學(xué)中制作各種材料圖片庫(kù)、施工現(xiàn)場(chǎng)材料生產(chǎn)或加工的視頻庫(kù)、動(dòng)畫庫(kù)等等。例如：多媒體動(dòng)畫可以模擬建筑鋼材發(fā)生疲勞斷裂的彈性、強(qiáng)化、頸縮三階段，以及鋼筋混凝土受拉，受剪，抗彎等實(shí)驗(yàn)過(guò)程。這種多媒體教學(xué)手段能增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，增加學(xué)生的實(shí)訓(xùn)真實(shí)感，使他們?cè)诮淌抑芯湍芨惺艿秸娌膶?shí)境。

土木工程材料課程中，由于材料缺陷、疲勞破壞、施工條件、使用環(huán)境等造成的材料失效、工程事故等有很多案例，將這些工程實(shí)例引入課堂教學(xué)，如混凝土強(qiáng)度的影響因素，通過(guò)案例來(lái)說(shuō)明強(qiáng)化影響混凝土強(qiáng)度的主要因素和注意事項(xiàng)；通過(guò)案例教學(xué)，既可以加強(qiáng)材料與工程實(shí)踐的聯(lián)系，還可以鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，對(duì)于提高他們的綜合素質(zhì)也是有益的。

4 以混凝土設(shè)計(jì)大賽為依托，加強(qiáng)設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、分析問(wèn)題解決問(wèn)題的綜合能力和創(chuàng)新能力

在教學(xué)進(jìn)展過(guò)程中，根據(jù)課堂教學(xué)的進(jìn)度，適時(shí)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)以“混凝土配合比設(shè)計(jì)”為主線，通過(guò)混凝土配合比設(shè)計(jì)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、結(jié)論分析、探討交流整個(gè)過(guò)程，實(shí)施了從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施到運(yùn)行的一個(gè)全CDIO過(guò)程，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生全面的專業(yè)、個(gè)人、職業(yè)、團(tuán)隊(duì)、交流及社會(huì)意識(shí)與能力。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)土木工程材料課程采用CDIO教學(xué)模式改革后，對(duì)土木工程材料課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、實(shí)踐教學(xué)等進(jìn)行改革是必要的，這對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是有利的，對(duì)于教師綜合素質(zhì)的提高也有積極的推動(dòng)作用。教學(xué)改革的效果需要通過(guò)教學(xué)實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)，在教學(xué)實(shí)踐中，推動(dòng)教學(xué)改革，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，全面提高學(xué)生和教師的綜合素質(zhì)是下一步要踐行的工作。

參考文獻(xiàn)

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