葉元芬

(廈門大學嘉庚學院土木工程系 福建漳州 363105)

0 引言

CDIO 是21世紀初美國麻省理工學院和瑞典皇家理工學院等4所大學工程教育改革研究團隊提出的國際工程教育與人才培養(yǎng)的創(chuàng)新模式，它以構(gòu)思(Conceive)設(shè)計(Design)實施(Implement)和運作(Operate)全過程為載體，使教學活動中的基礎(chǔ)理論教學專業(yè)實驗和課程設(shè)計等環(huán)節(jié)都與工程實踐相結(jié)合，讓學生以主動的實踐的課程之間有機聯(lián)系的方式學習課程，培養(yǎng)學生的工程能力[1]。CDIO自2005年引入中國以來，已經(jīng)獲得工程教育界認可，并成為目前許多高等院校對工科學生的培養(yǎng)指南[2]。土木工程專業(yè)為應用型學科，在“新工業(yè)革命”“一帶一路”等新形勢下，土木工程對應用型實踐型創(chuàng)新型及綜合型人才的需求程度更是大為增加[3-4]。為了實現(xiàn)新人才培養(yǎng)目標，需將培養(yǎng)理念落實到人才培養(yǎng)方案的每一個環(huán)節(jié)，對各專業(yè)核心課程進行深入探討分析，以實現(xiàn)有效教學。正是在這樣的理念支撐下，我校對土木工程專業(yè)進行了人才培養(yǎng)方案改革，以道路橋梁工程方向為例，以“兩套圖紙”為依托，建立道路及橋梁工程方向核心課程組內(nèi)各課程間的有機聯(lián)系，實現(xiàn)有效教學。本文以《橋梁工程》課程為例,說明CDIO理念的貫徹過程。

1 《橋梁工程》課程定位及存在問題

1.1 課程定位

《橋梁工程》是土木工程專業(yè)道路橋梁工程方向的專業(yè)主干課，該課程內(nèi)容涉及《材料力學》《結(jié)構(gòu)力學》《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》及《基礎(chǔ)工程》等先修課程。通過該課程的學習，要求學生理解橋梁的設(shè)計原則，掌握各種體系橋梁的構(gòu)造要求受力特點計算基本理論及施工方法要點，是一門綜合性很強的橋梁方向?qū)I(yè)課。該課程的教學質(zhì)量，將直接影響學生的專業(yè)素養(yǎng)及就業(yè)競爭力。因此，為了培養(yǎng)應用型實踐型創(chuàng)新型及綜合型人才，需對該門課進行教學改革。

1.2 存在問題

(1)隨著很多高?！皩捒趶胶窕A(chǔ)重能力求個性”人才培養(yǎng)模式的確定，進一步加強了“通識性”課程的設(shè)置，在總學時進一步減少的情況下,大幅度調(diào)整了專業(yè)技術(shù)類課程[5-6]?！稑蛄汗こ獭氛n程學分也不斷壓縮，很多高校只安排五六十個學時。由于橋梁結(jié)構(gòu)各種不同類型的構(gòu)造及受力特點不同，分析要點不同，加之理論計算復雜，因此壓縮學時后，教學效果一般[7]。

(2)為了提高學生的實踐能力，各院校傳統(tǒng)的實踐教學方式為模塊式培訓，即針對各專業(yè)課程安排相應課程設(shè)計。如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計》，學生根據(jù)已提供的控制截面內(nèi)力，對某一根梁進行截面幾何設(shè)計及結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計計算；《基礎(chǔ)工程課程設(shè)計》，根據(jù)已提供的上部結(jié)構(gòu)傳遞至基礎(chǔ)頂面的荷載情況對下部基礎(chǔ)進行設(shè)計，包括基礎(chǔ)選型，確定基礎(chǔ)持力層，確定基礎(chǔ)底面尺寸等設(shè)計。但由于各課程設(shè)計隨課程開設(shè)，相對獨立，學生無法理解已提供數(shù)據(jù)的來源，無法建立課程間相互聯(lián)系，該實踐能力訓練效果一般。學生缺乏理論聯(lián)系實際能力，畢業(yè)后工作上手慢，適應過程長，競爭能力差。

(3)為了進一步達到理論聯(lián)系實際的效果，各院校設(shè)置實習環(huán)節(jié)，包括認識實習生產(chǎn)實習及畢業(yè)實習等。但由于實習需要以生產(chǎn)單位作為實習依托，雖很多院校都建立了相應的實習基地，但由于各種原因，真正的實習效果卻不盡人意[8-11]。

(4)道路橋梁工程方向包括道路工程課程組及橋梁工程課程組，兩個方向課程組課程由各自方向組教師進行教授。但是，橋梁是道路工程中的重要組成部分，橋梁在設(shè)計方案選取及設(shè)計過程中均需考慮道路選線等相關(guān)知識，可由于橋梁工程授課側(cè)重點在結(jié)構(gòu)設(shè)計理論及施工要點等方面，對道路相關(guān)知識涉及較少，故部分學生對橋梁與道路的相互關(guān)系仍不甚了解，或無法將兩者知識融會貫通。

(5)目前，各高校對于土木工程人才的培養(yǎng)偏技術(shù)，包括設(shè)計施工等技術(shù)的訓練和培養(yǎng)，但相對綜合能力較弱，經(jīng)濟法律管理等“軟技術(shù)”方面不足，全面性的綜合人才不多。

2 改革措施

針對已存在的問題，提出以下解決思路：

(1)在目前高校學分統(tǒng)一壓縮大環(huán)境無法改變的情況下，對課程知識要點進一步梳理，精準把握《橋梁工程》教學大綱重點及難點，對重點內(nèi)容細致講解，對難點內(nèi)容主要提方法解決思路。如，對梁橋中簡支梁部分進行詳細的介紹，因為這部分內(nèi)容最簡單基礎(chǔ)。簡支梁的構(gòu)造受力特點計算分析都需要學生熟練掌握，為其他結(jié)構(gòu)類型橋梁的學習奠定基礎(chǔ)，并提供較好的學習方法。對于連續(xù)梁橋，同樣要求掌握其構(gòu)造和受力特點，但對于連續(xù)梁橋的計算，則只需要掌握橫載作用下的內(nèi)力分析；而活載和其他因素引起的內(nèi)力計算過程，由于其為超靜定結(jié)構(gòu)較為復雜，則不需掌握。但對于剪力滯的概念及影響，預應力等效荷載法的計算原理，徐變的概念及影響，基礎(chǔ)沉降計算方法等仍需學生理解。此外，可穿插部分施工圖紙工程現(xiàn)場照片實際工程結(jié)構(gòu)成橋圖，讓學生在有限的時間內(nèi)提高學習效果，幫助學生將抽象結(jié)構(gòu)和感性認識結(jié)合起來，不僅可以提高學生實踐能力，還可進一步激發(fā)學生學習熱情及興趣，提高學生主動學習的能力。除了教學內(nèi)容的斟酌精簡外，還需進一步優(yōu)化教學方式和方法，如案例式教學方法等，舉一反三，使工程教育從原來的知識學習轉(zhuǎn)向基于知識的各種能力培養(yǎng)[12]。

(2)依托CDIO理念，將前后續(xù)相關(guān)課程進行串聯(lián)，實現(xiàn)有機聯(lián)系。將《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計》移至實踐周，與原《橋梁工程課程設(shè)計》合并，做成新《橋梁工程綜合實訓》。該環(huán)節(jié)，不僅包括原《橋梁工程課程設(shè)計》的橋梁構(gòu)造設(shè)計內(nèi)力分析計算等內(nèi)容，還應包括《結(jié)構(gòu)力學》《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計》的內(nèi)容，即利用影響線進行最不利布載求主梁內(nèi)力，再根據(jù)主梁內(nèi)力進行預應力鋼筋的估算，預應力損失估算，各承載能力計算及驗算等內(nèi)容。此外，在該綜合實訓環(huán)節(jié)，還需向?qū)W生說明前期《基礎(chǔ)工程課程設(shè)計》中的外荷載出處及其如何計算等。實現(xiàn)4門課的有機聯(lián)系，達到良好的教學效果。

(3)選擇1～2家實力較強的實習單位，進行訂單式人才培養(yǎng)引導。培養(yǎng)過程完全依照學生自主意愿，除滿足基本培養(yǎng)要求外，需對企業(yè)的特殊需求進行額外培養(yǎng)引導。如，部分設(shè)計院要求學生除掌握橋梁博士/Midas計算軟件外，還需熟練掌握Ansys有限元分析軟件。需要有自主意愿的學生額外付出更多業(yè)余時間學習較為復雜的軟件。在該過程中，教師需對學生進行一定的技術(shù)支持和指導。由于這部分學生更符合實習單位的要求，實習單位可為他們提供更好的實習就業(yè)機會。且雙方是以長久合作為目的，實習效果將大為提高。當然，即使后續(xù)學生意愿發(fā)生改變，打消進入該企業(yè)的就業(yè)預想，對于學生和企業(yè)來說也沒有損失，學生自己也通過額外的付出，有了更大的就業(yè)競爭力。

(4)為了進一步加強道路橋梁工程方向的學生全局觀，在學生學習《道橋CAD》時，可以將“一套老的完整工程施工圖” (該工程圖紙應包括路線，路基路面，至少兩種橋梁類型的圖紙涵洞隧道圖紙)呈現(xiàn)給學生，促使學生建立全局概念，并知曉道路橋梁工程核心主干課學什么，學完后要實現(xiàn)何種教學效果。而在核心課程開課時，將同一套“老圖紙”再次展示給學生進行拆分 “化整為零”，并進行詳細介紹。由于所有課程資料均來源于同一項目，各分項間的內(nèi)在聯(lián)系可以促進學生更好地理解路與橋的聯(lián)系以及橋梁設(shè)計的注意事項等。再者，在進行道路勘測設(shè)計綜合實訓時，設(shè)計“一套新的工程施工圖”(該選線方案應包括橋梁涵洞等)。在相關(guān)核心課程授課完畢時，針對同一個項目進行合成“化零為整”并完成各分項設(shè)計。在“老圖紙”的化整為零和“新圖紙”化零為整的過程中，學生可以將整個專業(yè)主干課程組形成有機整體，并對相關(guān)理論知識進行實踐應用，融會貫通《橋梁工程》相關(guān)內(nèi)容與實際工程，并建立良好的全局觀。此外，結(jié)合“兩套圖紙”的綜合訓練，也可一定程度上彌補實習效果不佳的現(xiàn)狀。

(5)在專業(yè)擴展方向課程組中，多設(shè)置綜合性選修課程，如，工程法規(guī)工程經(jīng)濟與項目管理，公路工程招投標與合同管理等課程，進一步提升綜合型人才的培養(yǎng)。為進一步提高學生選課積極性，可在選課前開設(shè)說明會，推薦《超級工程》等系列大片，讓學生意識到綜合能力的重要性。而通過“軟技術(shù)”的進一步充實，讓學生不僅懂“橋梁工程技術(shù)”，還懂橋梁工程的方方面面，成為真正的綜合型人才。

3 結(jié)語

在新形勢下，為了進一步培養(yǎng)應用型實踐型創(chuàng)新型及綜合型人才，需從以下幾個方面對《橋梁工程》課程進行改革：

(1)調(diào)整《橋梁工程》課程授課內(nèi)容，優(yōu)化教學方式方法，在避免壓縮學時帶來弊端的同時，進一步提高學生主動學習的能力，實現(xiàn)應用型能力培養(yǎng)。

(2)依托CDIO理念，對《橋梁工程》上下游課程進行串聯(lián)，使《結(jié)構(gòu)力學》《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》《基礎(chǔ)工程》《橋梁工程》等相關(guān)內(nèi)容形成有機整體，強化《橋梁工程》學習效果，進一步提高學生實踐能力。

(3)選擇1～2家實力較強的實習單位，遵照學生自主意愿，提供訂單式培養(yǎng)引導，進一步優(yōu)化實習效果，提高學生就業(yè)競爭力。

(4)依托“兩套圖紙”，通過“老圖紙”的化整為零和“新圖紙”的化零為整，樹立全局觀，充分理解路與橋的關(guān)系，進一步提高工程項目概念，在增強實踐能力的同時，培養(yǎng)綜合型人才。

(5)在選修課環(huán)節(jié)中，輔助以“軟技術(shù)”類課程，引導學生不僅懂“橋梁技術(shù)”，還懂“橋梁方方面面”，實現(xiàn)綜合型人才培養(yǎng)。

綜上所述，毋庸置疑，在應用型實踐型綜合型人才培養(yǎng)的同時，學生的創(chuàng)新能力會有很大提高。但面對新形勢下的挑戰(zhàn)，仍有一些需要努力的地方：如土木工程對學生實踐應用能力提出了很高的要求，若想深化理論聯(lián)系實際，研發(fā)新技術(shù)新設(shè)備新工藝，需要很強的力學知識作依托，并擁有交叉學科背景，如研發(fā)新設(shè)備，而且，還需在機電電子計算機等方面具備較硬的知識技能。這是目前在本科土木工程人才培養(yǎng)方案中無法實現(xiàn)的。在本科階段，只能要求學生不斷夯實力學基礎(chǔ)，將力學知識學活，學以致用服務于專業(yè)課程。至于邊緣交叉學科人才的培養(yǎng)，只能將發(fā)展前景展示給學生，激發(fā)學生興趣，在其進一步深造時加大這個可能性。