高英力

(長沙理工大學(xué)交通運輸工程學(xué)院,湖南長沙410114)

基于CD IO理念的土木工程材料教學(xué)模式探索與實踐＊

高英力

(長沙理工大學(xué)交通運輸工程學(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,在部分工科班級中進行了教學(xué)實踐和試點,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)中實時穿插實驗認(rèn)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。按照CD IO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行評價,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,增強了學(xué)生處理實際問題的能力。

CD IO;土木工程材料;能力;教學(xué)模式;設(shè)計

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行了逐步推廣。CD IO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(I

mplement)和運作(Operate),它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體,讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[1-2]。

本文依托長沙理工大學(xué)交通運輸工程學(xué)院建設(shè)土木工程材料精品課程為契機,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,在部分工科班級中進行了教學(xué)實踐和試點,并根據(jù)CD IO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行了教學(xué)模式、效果的綜合評價。

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)知識和推理能力;(2)個人職業(yè)技能和職業(yè)道德;(3)人際交往技能:團隊協(xié)作和交流;(4)企業(yè)和社會的構(gòu)思,設(shè)計,實施和運行(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道路工程專業(yè)班級中進行的實踐探索,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的基礎(chǔ)上,重點強調(diào)學(xué)生實踐推理能力的培養(yǎng),筆者在自己的教學(xué)實踐中,進行了如下教學(xué)嘗試:

(1)在課堂教學(xué)中利用“開放性實驗認(rèn)知”[3-4]來加強教學(xué)效果。針對某些材料性能實驗,未能安排學(xué)生做實驗的,則通過實驗儀器的展示以及實驗人員的現(xiàn)場操作,讓學(xué)生們邊看邊學(xué),這樣耗費的實驗資源也較少,學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣也較高,而且要比看實驗視頻的效果更深刻,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)加強與實驗老師之間的溝通,改變當(dāng)前實驗教學(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)與實驗學(xué)習(xí)同步性較差的問題,掌握了學(xué)生學(xué)習(xí)特點。

(3)實時提出材料實驗設(shè)計問題,讓他們自己進行材料設(shè)計以加深基本知識的掌握。

(4)教學(xué)場地的實時變更。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同實時變更教學(xué)場地。例如:“混凝土和易性”章節(jié)的學(xué)習(xí),采用到實驗室進行現(xiàn)場教學(xué)的方式,通過實驗演示,對混凝土和易性三方面“流動性”、“粘聚性”、“保水性”的含義、特點及實驗關(guān)鍵點等進行感性認(rèn)知,這樣,讓學(xué)生可以真正體會到“先實踐、再理論、再實踐”的學(xué)習(xí)過程,學(xué)習(xí)效果明顯提高。

(二)個人實踐技能及實驗態(tài)度的培養(yǎng)

開展系統(tǒng)實驗教學(xué),不再局限于單次課實驗內(nèi)容的設(shè)計,而將多次實驗課內(nèi)容進行整合,給出一個較大范圍的實驗課題,使學(xué)生通過整合后實驗課題的解決,提高其個人實踐技能。例如:

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

在學(xué)生實驗中,老師主要關(guān)注學(xué)生實踐技能培養(yǎng)以及實踐態(tài)度的考核,重點針對實驗中出現(xiàn)的材料性能波動問題,考核學(xué)生處理異常問題的能力,并根據(jù)實際操作進行打分,而改變以實驗報告作為評分依據(jù)的傳統(tǒng)。

(三)實驗團隊的建立與協(xié)作能力培養(yǎng)

在提出實驗課題的同時,引導(dǎo)學(xué)生組建實驗團隊,根據(jù)資源優(yōu)化進行自由組合,并確定各團隊負(fù)責(zé)人員,按照科研課題操作模式進行實驗學(xué)習(xí)。在實驗過程中,注重引導(dǎo)學(xué)生建立個人能力與團隊協(xié)作的統(tǒng)一,培養(yǎng)他們的團隊精神以及處理實際問題的能力。并建立實驗組長負(fù)責(zé)制,定期進行實驗成果匯報。老師將并不過分注重個人能力的考核,而將各團隊協(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)計及實施能力的培養(yǎng)

在學(xué)習(xí)了基本理論知識及實驗技能之后,針對各團隊實驗學(xué)習(xí)的特點,分別布置新材料設(shè)計任務(wù),讓學(xué)生在已進行了實驗操作學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上,進行擴展,針對新材料的組成設(shè)計提出自己的方案,建立實驗?zāi)Ｐ?進行模擬實施。

例如:在混凝土組成設(shè)計中,我們引入了粉煤灰混凝土的設(shè)計,將傳統(tǒng)普通水泥混凝土中加入新的組分——粉煤灰,讓學(xué)生以團隊為單位,對新組分的比例進行設(shè)計,提出設(shè)計方案,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)計結(jié)果以及模擬設(shè)計的實驗方案進行評分。同時在最終的課程考核中進行體現(xiàn)。

最后,課程考核方案也作出適當(dāng)?shù)母淖?更加注重實驗技能的考核。改變以往只考慮考試成績和平時成績,而未考慮實驗成績的考核方案,更多注重了實驗技能考核成分以及處理實際材料設(shè)計能力的考查。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)的實驗技能,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

如何判斷一個新型教學(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)進行評價,因此,針對本教學(xué)實踐探索,依據(jù)CD IO的12條標(biāo)準(zhǔn)[1]進行了評價。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)。由實際教學(xué)效果也可以看出,學(xué)生的實踐技能得到了有效培養(yǎng),同時,在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性更高,知識掌握更為牢固。

特別值得一提的是,在所試點的兩個班級中,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)計及實驗的興趣,已有兩個實驗小組的學(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)的幾項科研課題的實驗工作,在課題實施過程中,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)模式的探索與實踐是成功的,值得在接下來的課程改革及優(yōu)化過程中進一步推廣。

表1 基于CD IO標(biāo)準(zhǔn)的本文教學(xué)模式評價結(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,分別從基本知識及推理能力培養(yǎng)、個人實踐技能及實驗態(tài)度培養(yǎng)、實驗團隊建立與協(xié)作能力培養(yǎng)、材料構(gòu)思設(shè)計及實施能力培養(yǎng)幾方面開展了教學(xué)實踐及總結(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條評價標(biāo)準(zhǔn),提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,增強了學(xué)生處理實際問題的能力。

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[2]康全禮,陸小華,熊光晶.CD I O大綱與工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].高等教育研究學(xué)報,2008,31(4):15-18.

[3]傅偉永.開放式實驗?zāi)Ｊ皆诮ㄖ牧辖虒W(xué)中的應(yīng)用與效果[J].中國職業(yè)技術(shù)教育,2007,6:30-31.

[4]陳桂萍.基于能力主線的建筑材料課程改革與實踐[J].遼寧省交通高等專科學(xué)校學(xué)報,2009,11(2):118-120.

2010-09-01

國家級質(zhì)量工程配套教學(xué)改革研究項目

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