廖娟 張苑竹 王新泉 黃英省

(浙江大學 城市學院，浙江杭州 310015)

混凝土結(jié)構設計課程由“設計原理”和“結(jié)構設計”兩部分組成，是土木專業(yè)的基礎課程。

教學模式是教學方法、評價方法、教學手段、教學文件等與教學過程相關內(nèi)容的總稱。我國近年來，從教育管理部門到高校都開始重視以能力為核心教學模式的探索和實踐［1－5］。構建以能力培養(yǎng)為核心的教學模式勢在必行，但并非易事。

CDIO 發(fā)源于美國，它對人才培養(yǎng)提出了清晰的愿景，完整的列舉了工科專業(yè)的能力要求大綱［6］。

舊的教學模式以知識傳授為核心，存在時間長，影響深遠。要轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅芰魇跒楹诵牡哪Ｊ叫枰鉀Q許多問題。如:以能力培養(yǎng)為核心體現(xiàn)在哪里?知識與能力之間用什么方式對接?對于設計類課程來說，采用綜合實踐項目，在做的過程學習是最好的方式。但是，項目如何設計才能與知識傳授和能力培養(yǎng)相配合?教學模式包含內(nèi)容眾多，如何進行一體化建設?因此，構建以能力為核心的教學模式需要教師從傳統(tǒng)的課堂傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)橐皂椖繛橹鲗У恼n程設計者、學生學習的引導者和全程觀察的評估者［7］。

本次構建以CDIO 能力大綱為基礎，從知識、能力、實踐項目三要素出發(fā)，試圖摸索出一條構建能力為核心的一體化教學模式的路子。

1 一體化教學模式構建的方法

1.1 基礎與背景

我國于2011年發(fā)布了《高等學校土木工程本科指導性專業(yè)規(guī)范》(簡稱“專業(yè)規(guī)范”)［1］，明確提出了能力培養(yǎng)的要求，制訂了土木工程專業(yè)的核心知識模塊。CDIO 能力大綱普遍適用于所有工科專業(yè)，但還需要各專業(yè)結(jié)合自己的具體要求得出更為適用的專業(yè)CDIO 能力大綱。2012年初，我國CDIO 土木分會提出了《土木工程專業(yè)應用型卓越工程師培養(yǎng)計劃(參考)》(簡稱“培養(yǎng)計劃”)，培養(yǎng)計劃進一步明確了土木工程專業(yè)的能力要求，將能力分為三級。第一級有五個能力模塊，分別是“知識”、“個體能力和素質(zhì)”、“團隊合作和領導能力”、“社會適應和自我更新能力”、“項目管理實施能力”;第二、三兩個能力級別又進一步細化各能力模塊的能力要求，并在第三級別能力后對接課程。

以上兩個文件分別明確了土木工程專業(yè)培養(yǎng)的全部知識和能力要求。

1.2 “雙線式”課程一體化教學模式構建流程

如何構建以能力培養(yǎng)為核心的教學模式?關鍵看兩點:一是否將能力要求體現(xiàn)到教學過程中去;二是否實現(xiàn)了知識的綜合應用。

新模式有三個基本元素:知識、能力、項目。新模式要求教師必須在專業(yè)的整體調(diào)度下，以能力大綱為核心綱領，以實踐項目貫穿教學內(nèi)容，開展一體化建設，完成課程教學資源的建設和配置。為此，考慮教學模式構建按兩條線實施完成，見圖1。第一條線:明確課程知識體系—明確課程能力目標—制定課程CDIO 能力大綱—梳理課程的知識與能力對應關系;第二條線:編制CDIO 設計項目—分解設計項目任務點—梳理設計項目任務點與知識點關系。通過這兩條線，將設計所需能力、知識、項目任務結(jié)合在一起，貫穿整個教學過程。

圖1 以能力為核心的教學模式構建流程

2 一體化教學模式構建內(nèi)容

上節(jié)分析了一體化教學模式的構建流程，以下具體說明構建內(nèi)容。

2.1 知識與能力的對接

2.1.1 課程知識體系

“專業(yè)規(guī)范”中對混凝土結(jié)構類課程的核心知識模塊進行了詳細的規(guī)定。本次構建結(jié)合專業(yè)規(guī)范中對于混凝土結(jié)構設計課程的要求，結(jié)合本校實際，形成了課程的核心知識模塊表，見表1。

表1 課程知識體系表(局部)

2.1.2 課程能力培養(yǎng)目標

在“專業(yè)規(guī)范”指導下，我校土木專業(yè)結(jié)合自身的特點提出培養(yǎng)目標［2］。專業(yè)的培養(yǎng)目標需要由各課程共同完成，即課程必須在專業(yè)培養(yǎng)目標基礎上，提煉出清晰的課程能力培養(yǎng)目標。對于混凝土結(jié)構設計課程來說，目標提煉如下:培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的方法，并通過課程設計實踐訓練，培養(yǎng)學生結(jié)構設計和實驗分析的能力;培養(yǎng)學生具有綜合運用各相關學科知識進行初步結(jié)構設計的能力，使學生有進一步開展工程實踐和研究混凝土結(jié)構理論的基礎。

2.1.3 課程的CDIO 能力大綱

在以上提出的“培養(yǎng)計劃”和課程培養(yǎng)目標基礎上，需進一步確定CDIO 的能力要求大綱。通過調(diào)研分析和同行研討，確定“混凝土結(jié)構設計類課程”的能力培養(yǎng)規(guī)格，見表2。限于篇幅，表2 僅列舉二級能力點，三級能力點不在此詳細列舉。表2 中的權重標準用分數(shù)體現(xiàn)各能力點的重要性，越重要的能力分越高，最高分設為5 分，以0 分為下限。表中“序號”對應培養(yǎng)計劃的第一級能力編號，“專項能力”對應于培養(yǎng)計劃的第二級能力編號。

2.1.4 知識與能力的對應關系的梳理

課程的能力培養(yǎng)規(guī)格明確后，需建立知識與能力點之間的對應關系以及能力獲得的方法，見表3。

表2 課程能力大綱要求簡表(局部)

表3 混凝土結(jié)構設計類課程目標能力實施表(局部)

2.2 項目、知識、能力的對接

教學模式構建的另一條線是設計項目與知識點對接，將項目任務點分解到教學過程中。這條線分三步完成，依次是“編制設計項目”、“分解項目任務點”、“梳理任務點與知識點的關系”。

通過本課程學習，學生能夠完成初步的鋼筋混凝土結(jié)構設計，掌握水平承重體系(板、梁)、豎向承重體系(柱、基礎)的設計。設計項目主體設定為混凝土框架結(jié)構，形成相關設計任務書。

設計項目涉及到的知識點和規(guī)范、圖集等資料繁多，且項目設計順序與教學內(nèi)容安排有較大差異。因此，必須重新設計項目任務書，并對任務詳細分解，以便知識點與任務點的對接。以下過程說明如何完成知識點與任務點的對接。

首先，對知識體系和項目任務的特點進行分析。第一，項目的設計是從整體到局部，即結(jié)構—單體—構件—截面的順序進行。而知識傳授從局部到整體，按截面—構件—單體—結(jié)構的順序進行。第二，項目是按照不同結(jié)構部位的單體(如樓蓋、樓梯、柱、基礎等)逐個設計，而教學是按不同受力構件分類講解設計。

其次，分解項目的任務點，理清任務點的邏輯關系，把任務與知識傳授緊密聯(lián)系起來。過程如下:

1)精煉單體設計過程。項目雖然有很多種單體，如樓蓋、樓梯、柱、基礎等，但每個單體的設計都是分三步:①計算簡圖;②控制截面內(nèi)力計算和組合;③計算控制截面配筋，根據(jù)構造要求，完成結(jié)構施工圖。

2)根據(jù)不同種類單體分解任務，見圖2。由于基礎設計在《基礎工程》課程中有詳細講解，限于篇幅，圖2 未列出基礎的第三層任務分解。以樓蓋設計為例說明。對于樓蓋設計，第一步是計算簡化，涉及荷載、支座、尺寸等概念和結(jié)構力學分析、剛度估計和荷載的傳遞分析;第二步是內(nèi)力計算，涉及到各種計算理論設計方法;第三步是配筋設計，涉及到截面承載力計算和構造等。任務分解完畢后形成《課程設計項目任務及分解》文件，見圖2。

圖2 設計項目子任務分解

通過這樣的逐層分解，將項目任務與知識點進行連接。最后通過《課程能力目標實施表》(表3)落實任務點在教學過程中的嵌入。

2.3 教學方法和評價方法的配套設計

課堂教學方法有多種，如問題式、直述式、討論、復習、現(xiàn)場參觀、實踐等。為實現(xiàn)知識的最佳傳授效果，需要針對不同的內(nèi)容要配合相應的教學方法，具體到每堂課的教學方法設計，見表3。

有效的評價方法能促進學生發(fā)現(xiàn)問題，通過及時準確的反饋，給予學生前進的方向和動力。評價方法要適合課程特點，并且要做到既有評價，又有反饋。評價方法的定位在過程考核為主上。為此，需改革過程評價的內(nèi)容。首先，過程評價的內(nèi)容要有綜合性、連續(xù)性。以往的小型習題的作業(yè)已經(jīng)無法滿足要求。為此，要增加課程設計項目、團隊形式作業(yè)，結(jié)合原有的小型習題，以擴充過程評價的對象。同時，作業(yè)內(nèi)容和作業(yè)的評價方法也需要根據(jù)課程內(nèi)容進行設計，見表3 “作業(yè)及其形式”。

另外，過程的反饋也是非常重要的，需要在平時設置相應的反饋環(huán)節(jié)。反饋環(huán)節(jié)的設置有以下三方面要求:一是反饋的點。每次設計任務點完成后要設置反饋，統(tǒng)計問題，讓學生自我檢查是否完成任務能力的目標。二是反饋的方式?？赏ㄟ^課堂復習(見表3 “復習”一列)，可通過網(wǎng)絡教學平臺或者現(xiàn)場答疑。三是以上兩點內(nèi)容必須在“能力目標實施表”、“CDIO 課程項目任務及分解中”體現(xiàn)。

3 結(jié)論和展望

本文在CDIO 能力大綱的基礎上，對構建以能力核心的課程教學模式開展了研究。文章按照知識、能力、應用全面鏈接的思路，設計雙線式流程進行教學模式構建。從“知識點—能力點”這條線將課程能力要點和知識內(nèi)容進行對接，從“項目任務點—知識點”這條線將設計任務和知識點進行對接。通過這兩條線完成知識—能力—項目應用一體化的教學模式。并隨行建設了“CDIO 課程設計項目任務和分解”、“課程能力目標實施表”等一系列教學文件。

雙線式的構建方法具有較強的實用性和可操作性，對于工程設計類課程都有較好的借鑒作用。它的作用效果以及操作方面的細節(jié)還需要通過實踐來驗證和解決。

［1］高等學校土木工程學科專業(yè)指導委員會.高等學校土木工程本科指導性專業(yè)規(guī)范［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011:8－36.

［2］廖娟，劉樺.以能力培養(yǎng)為核心的教學模式改革探索—以土木工程專業(yè)為例［J］.教育教學改革研究，2012(1):6－9.

［3］何建平，岳松，呂伯皆.關于人才培養(yǎng)模式及其多樣化嬗變研究［J］.高等教育研究，2003(6):16－20.

［4］張浩.從“廚師”到“營養(yǎng)師”—CDIO 的理念在工程管理類學生培養(yǎng)中的借鑒和探討［J］.高教論壇，2009(5):62－64.

［5］李庚英，趙曉華，熊光晶.“土木工程材料”CDIO 模式的設計與實現(xiàn)［J］.高等工程教育研究，2009(5):41－43.

［6］顧佩華，沈民奮，陸小華.重新認識工程教育［M］.北京:高等教育出版社，2009:237－257.

［7］曹淼孫，梁志星.基于CDIO 理念的工程專業(yè)教師角色轉(zhuǎn)型［J］.高等工程教育研究，2012(01):88－91.