王黎怡

(福建工程學(xué)院 土木工程學(xué)院，福建 福州 350108)

1 引言

目前教育部組織推行“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”，全國(guó)各相關(guān)高校積極研究卓越工程師培養(yǎng)模式和培養(yǎng)計(jì)劃。以國(guó)內(nèi)某高校為例，該校土木工程專業(yè)目前采取校企合作“2+1+1”的培養(yǎng)模式：前2年完成通識(shí)教育和(學(xué)科)專業(yè)基礎(chǔ)課程，培養(yǎng)學(xué)生的品格、智力和一般能力，為專業(yè)(崗位)課程學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)；第3年完成行業(yè)技術(shù)平臺(tái)課程，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)思維、工程推理、實(shí)驗(yàn)探究、解決問(wèn)題等方面的能力，為學(xué)生進(jìn)入企業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)踐打好基礎(chǔ)；第4年為在企業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)踐時(shí)間。企業(yè)階段學(xué)習(xí)任務(wù)是通過(guò)實(shí)習(xí)，使學(xué)生在工程項(xiàng)目的施工或設(shè)計(jì)中，將學(xué)校所學(xué)的理論知識(shí)與工程實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)運(yùn)用知識(shí)的能力，學(xué)習(xí)建筑施工或設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)管理等方面的實(shí)踐知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和適應(yīng)社會(huì)的初步能力。

與以往的培養(yǎng)計(jì)劃相比較，卓越工程師的培養(yǎng)方案增加了學(xué)生在企業(yè)實(shí)踐的時(shí)間，縮短了學(xué)生在校內(nèi)的學(xué)習(xí)時(shí)間，例如上述高校，把所有專業(yè)課程全部安排在第3學(xué)年完成。因此第3學(xué)年成為學(xué)生掌握專業(yè)理論，具備進(jìn)入專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)有的基本技能的重要培養(yǎng)階段，這直接關(guān)系到學(xué)生第4年在企業(yè)學(xué)習(xí)的成效。第3學(xué)年的土木工程專業(yè)課程基本都包含實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)——課程設(shè)計(jì)，如何切實(shí)利用課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能和工程崗位適應(yīng)能力，如何對(duì)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革和建設(shè)，是我們培養(yǎng)卓越工程師的重要環(huán)節(jié)。

2 目前課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題

按照卓越工程師的培養(yǎng)計(jì)劃，本科階段的專業(yè)課程中結(jié)構(gòu)工程類課程有：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、高層建筑結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)電算、基礎(chǔ)工程等，與之相關(guān)的還有房屋建筑學(xué)、建筑工程計(jì)量與計(jì)價(jià)、施工技術(shù)等，每個(gè)課程都安排了有一個(gè)課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)。目前這些課程設(shè)計(jì)相互獨(dú)立，自成一體的。例如，“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”和“建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)”這兩門(mén)的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容分別為現(xiàn)澆鋼筋混凝土肋梁樓蓋設(shè)計(jì)和現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，兩者的課程設(shè)計(jì)任務(wù)互不關(guān)聯(lián)，一個(gè)做的是混合結(jié)構(gòu)的樓蓋設(shè)計(jì)，一個(gè)做的是鋼筋混凝土整體框架設(shè)計(jì)。實(shí)際上，房屋上部建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般大致包括兩大部分，即樓蓋或屋蓋設(shè)計(jì)和整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它們分別是由“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”和“建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)”這兩門(mén)課程來(lái)承擔(dān)的，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不可分割的兩部分，它們的荷載傳遞、受力分析和構(gòu)造措施等方面是緊密相連的。顯然，目前兩個(gè)課程設(shè)計(jì)各成一體，割裂了整體設(shè)計(jì)思想，不利于學(xué)生綜合應(yīng)用能力、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，限制了學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。

3 結(jié)構(gòu)工程課程群CDIO二級(jí)項(xiàng)目的構(gòu)建

3.1CDIO工程教育模式介紹。[1]

CDIO 是構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)、運(yùn)作(Operate)4 個(gè)英文單詞的縮寫(xiě)，它是“做中學(xué)”原則和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”的集中體現(xiàn)。它以工程項(xiàng)目從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)實(shí)踐、課程之間以有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。這里借鑒汕頭大學(xué)工學(xué)院采用的CDIO模式，[1]它的特點(diǎn)是在教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)實(shí)踐中圍繞項(xiàng)目設(shè)計(jì)將相關(guān)課程有機(jī)聯(lián)系起來(lái)。CDIO項(xiàng)目按規(guī)模和范圍劃分為三級(jí)：一級(jí)項(xiàng)目為包含本專業(yè)主要核心課程和能力要求的項(xiàng)目，要求完整地、前后銜接地貫穿于整個(gè)本科教學(xué)階段，使學(xué)生得到構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作的系統(tǒng)訓(xùn)練；二級(jí)項(xiàng)目為包含一組相關(guān)核心課程、能力要求的項(xiàng)目；作為一級(jí)項(xiàng)目的支撐，二級(jí)項(xiàng)目是對(duì)相關(guān)課程群的綜合，主要訓(xùn)練學(xué)生某一方面相關(guān)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，訓(xùn)練一般以若干個(gè)二級(jí)項(xiàng)目為載體，加強(qiáng)本專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，因此二級(jí)項(xiàng)目也可稱為課程群項(xiàng)目；三級(jí)項(xiàng)目是為單門(mén)課程而設(shè)的項(xiàng)目，旨在增強(qiáng)理解和培養(yǎng)相關(guān)能力。也可以說(shuō)，CDIO是一種以工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)向、工程能力培養(yǎng)為目標(biāo)的工程教育模式。

3.2 基于結(jié)構(gòu)工程課程群的項(xiàng)目設(shè)計(jì)。

結(jié)構(gòu)工程類課程是土木工程專業(yè)的主干課程群之一，它包括：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、高層建筑結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)基本原理、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、砌體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)電算等課程。這些課程內(nèi)容聯(lián)系緊密、內(nèi)在邏輯性強(qiáng)、屬同—個(gè)能力培養(yǎng)范疇，彼此之間關(guān)聯(lián)很大。幾乎每門(mén)課程都涉及到課程設(shè)計(jì)或大型作業(yè)，這些課程設(shè)計(jì)或大型作業(yè)串起來(lái)即為整體建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程，這些實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)分析能力和設(shè)計(jì)能力起著非常重要的作用。鑒于此，我們以結(jié)構(gòu)工程課程群為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)二個(gè)二級(jí)項(xiàng)目。

3.2.1 多層或高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

通過(guò)對(duì)土木工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、能力實(shí)施矩陣和培養(yǎng)計(jì)劃的深入分析，我們從混凝土結(jié)構(gòu)類課程入手研究，結(jié)合相關(guān)課程，例如房屋建筑學(xué)、建筑工程計(jì)量與計(jì)價(jià)和綜合實(shí)訓(xùn)等，把這些課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)以一個(gè)綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目的方式出現(xiàn)，把相關(guān)聯(lián)的課程知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，消除內(nèi)容的重復(fù)和矛盾。這樣的一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目屬于二級(jí)項(xiàng)目的范疇。該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)體現(xiàn)建筑工程的基本設(shè)計(jì)過(guò)程，建筑方案→樓(屋)蓋結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)→整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→基礎(chǔ)設(shè)計(jì)→繪制施工圖→造價(jià)分析，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到有機(jī)和關(guān)聯(lián)的知識(shí)群而不是孤立的知識(shí)點(diǎn)，在這樣一個(gè)二級(jí)項(xiàng)目的訓(xùn)練中掌握本專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)和技能，培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)能力，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)工程的興趣，具備一定的工程素質(zhì)。該二級(jí)項(xiàng)目的框架及流程如圖1所示。

基于上述混凝土結(jié)構(gòu)課程群組成體系，我們可以提出一個(gè)二級(jí)項(xiàng)目任務(wù)——多層或高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。這個(gè)二級(jí)項(xiàng)目，可以設(shè)計(jì)出三個(gè)結(jié)構(gòu)方案供選擇：一是設(shè)計(jì)一幢多層或高層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑物；二是設(shè)計(jì)一幢高層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)建筑物；三是設(shè)計(jì)一幢高層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)建筑物。每個(gè)學(xué)生至少需要參加其中的一個(gè)項(xiàng)目。指導(dǎo)教師在任務(wù)書(shū)中給出建筑方案，要求學(xué)生對(duì)該建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(樓屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì))、繪制施工圖、制作部分模型，并進(jìn)行必要的造價(jià)分析。多層建筑物設(shè)計(jì)過(guò)程以手算為主，電算為輔；高層建筑物設(shè)計(jì)過(guò)程以電算為主，手算為輔。通過(guò)這個(gè)綜合項(xiàng)目訓(xùn)練學(xué)生的結(jié)構(gòu)分析能力和結(jié)構(gòu)計(jì)算能力,同時(shí)訓(xùn)練學(xué)生初步具備運(yùn)用電算軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。

在此項(xiàng)目中充分考慮到運(yùn)用本課程群所涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)和基本專業(yè)技能，內(nèi)容覆蓋各門(mén)專業(yè)課程的課程設(shè)計(jì)。本課程群所有的課程設(shè)計(jì)要求圍繞該項(xiàng)目展開(kāi)，分別按培養(yǎng)計(jì)劃的不同時(shí)間段完成該項(xiàng)目的部分設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)項(xiàng)目始終貫穿各個(gè)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，最終形成一個(gè)完整的項(xiàng)目成果。當(dāng)然，隨著建筑技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)展，教師可以自由選擇更多種結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于以上多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二級(jí)項(xiàng)目，我們建議各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)時(shí)間安排如表1。

按照卓越工程師的培養(yǎng)計(jì)劃，土木工程專業(yè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)將在企業(yè)中完成，取消了在校畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，上述二級(jí)項(xiàng)目的訓(xùn)練可以彌補(bǔ)學(xué)生在校內(nèi)學(xué)習(xí)階段缺少系統(tǒng)訓(xùn)練的不足。通過(guò)二級(jí)項(xiàng)目訓(xùn)練可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)整個(gè)建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程的整體認(rèn)識(shí)深度，具備一定的專業(yè)技能，培養(yǎng)出一定的工程素質(zhì)，為第四學(xué)年順利進(jìn)入企業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)踐做好準(zhǔn)備和鋪墊。

圖1 混凝土結(jié)構(gòu)課程群二級(jí)項(xiàng)目框架及流程

表1 多高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二級(jí)項(xiàng)目各環(huán)節(jié)時(shí)間安排

3.2.2 鋼結(jié)構(gòu)課程群二級(jí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)。

鋼結(jié)構(gòu)是工業(yè)與民用建筑中繼混凝土結(jié)構(gòu)之后的第二大結(jié)構(gòu)類型，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)課程群二級(jí)項(xiàng)目——鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容及流程如圖2所示。這個(gè)二級(jí)項(xiàng)目主要訓(xùn)練學(xué)生鋼結(jié)構(gòu)建筑物的設(shè)計(jì)能力。鋼結(jié)構(gòu)課程群項(xiàng)目各環(huán)節(jié)時(shí)間安排也可以參照混凝土結(jié)構(gòu)類似進(jìn)行。

圖2 鋼結(jié)構(gòu)課程群二級(jí)項(xiàng)目框架及流程

從以上不同的二級(jí)項(xiàng)目的訓(xùn)練中使學(xué)生體會(huì)一個(gè)工程項(xiàng)目從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)到運(yùn)行(CDIO)的過(guò)程，將各門(mén)課程融會(huì)貫通，做到理論聯(lián)系實(shí)際，著重應(yīng)用。

3.3 二級(jí)項(xiàng)目的實(shí)施。

二級(jí)項(xiàng)目，也就是課程群項(xiàng)目，根據(jù)專業(yè)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程的進(jìn)展安排在不同時(shí)期進(jìn)行，一般在第3學(xué)年內(nèi)完成。學(xué)生可以采用分組合作的方式完成，即每個(gè)項(xiàng)目可以根據(jù)班級(jí)人數(shù)按3～4人為一組，分工協(xié)作，每組由學(xué)生自己選擇一名組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)和協(xié)調(diào)整個(gè)項(xiàng)目，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神的目的。

每個(gè)項(xiàng)目都有一個(gè)相關(guān)課程群的教師團(tuán)隊(duì)進(jìn)行指導(dǎo)，并指定一名負(fù)責(zé)教師。不同教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)學(xué)生完成不同階段的設(shè)計(jì)任務(wù)，解決學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中遇到的各種專業(yè)問(wèn)題。

當(dāng)學(xué)生完成項(xiàng)目后，指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)組織對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)收。驗(yàn)收可以采用如下步驟：向全班同學(xué)展示本組設(shè)計(jì)成果；由小組組長(zhǎng)介紹整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程；各小組成員重點(diǎn)闡述自己在項(xiàng)目中承擔(dān)的任務(wù)；指導(dǎo)教師針對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行提問(wèn)，小組成員進(jìn)行回答；指導(dǎo)教師總結(jié)整個(gè)項(xiàng)目，并評(píng)定成績(jī)(小組成績(jī)和個(gè)人成績(jī))。

4 需要解決的問(wèn)題

4.1 一體化的課程計(jì)劃和模塊化的教學(xué)大綱。

要實(shí)現(xiàn)CDIO工程教育模式，首先要有一個(gè)一體化的課程體系，合理安排一級(jí)項(xiàng)目、二級(jí)項(xiàng)目和三級(jí)項(xiàng)目，然后在一體化課程體系下，建立模塊化的教學(xué)大綱，也就是相關(guān)的課程群大綱。模塊化的教學(xué)大綱，通常為二級(jí)項(xiàng)目服務(wù)，對(duì)專業(yè)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課進(jìn)行整合，明確各門(mén)課程在項(xiàng)目中的任務(wù)，能力培養(yǎng)的目標(biāo)，在項(xiàng)目中的時(shí)間安排等，以指導(dǎo)整個(gè)二級(jí)項(xiàng)目的有計(jì)劃地順利實(shí)施。每個(gè)教師都要知道自己的課程在整個(gè)專業(yè)培養(yǎng)中的作用，包括在知識(shí)和能力培養(yǎng)中的貢獻(xiàn)。

4.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)大綱和指導(dǎo)書(shū)。

為了能引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)從“以教師為中心”到“以學(xué)生為中心”的教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，項(xiàng)目指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)教師要針對(duì)不同的二級(jí)項(xiàng)目制定具體、詳細(xì)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)大綱和項(xiàng)目設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，向?qū)W生推薦參考文獻(xiàn)，以起到指導(dǎo)學(xué)生的作用。項(xiàng)目設(shè)計(jì)大綱和指導(dǎo)書(shū)直接關(guān)系到項(xiàng)目的具體操作。

4.3 各相關(guān)課程教學(xué)時(shí)間安排與銜接。

工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)有一定的過(guò)程和先后的順序，因此在制定教學(xué)計(jì)劃時(shí)，各相關(guān)課程的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)時(shí)間安排上要按照工程進(jìn)行的先后順序組織，這樣才可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目不同階段的順利銜接，不至于出現(xiàn)矛盾。這就需要學(xué)校教務(wù)部門(mén)在教學(xué)安排上配合項(xiàng)目的進(jìn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

CDIO 理念描述的是各類工程專業(yè)開(kāi)展高等工程教育所應(yīng)遵循的普遍原則，而在各個(gè)工程領(lǐng)域中的教育環(huán)節(jié)和具體實(shí)施尚處在摸索階段。本文是在對(duì)國(guó)內(nèi)以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主的高校的土木工程專業(yè)現(xiàn)狀研究的基礎(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)工程課程群的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，提出CDIO模式的二級(jí)項(xiàng)目的構(gòu)建方案和實(shí)施過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)卓越土木工程師的培養(yǎng)目標(biāo)。

[1]顧佩華.從CDIO到EIP-CDIO——汕頭大學(xué)工程教育與人才培養(yǎng)模式探索[J]. 高等工程教育研究，2008(10):12-20.

[2]孫浩軍.計(jì)算機(jī)專業(yè)基于課程群的EIP-CDIO項(xiàng)目設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)教育，2010(9):101-106.

[3]夏建中.卓越土木工程師培養(yǎng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)研究[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(5)：387-391.