葉元芬

(廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院土木工程系 福建漳州 363105)

0 引言

CDIO 是21世紀(jì)初美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家理工學(xué)院等4所大學(xué)工程教育改革研究團(tuán)隊(duì)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(shí)施(Implement)和運(yùn)作(Operate)全過程為載體，使教學(xué)活動中的基礎(chǔ)理論教學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計等環(huán)節(jié)都與工程實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生以主動的實(shí)踐的課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)課程，培養(yǎng)學(xué)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(rèn)可，并成為目前許多高等院校對工科學(xué)生的培養(yǎng)指南[2]。土木工程專業(yè)為應(yīng)用型學(xué)科，在“新工業(yè)革命”“一帶一路”等新形勢下，土木工程對應(yīng)用型實(shí)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(shí)現(xiàn)新人才培養(yǎng)目標(biāo)，需將培養(yǎng)理念落實(shí)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(jìn)行深入探討分析，以實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)。正是在這樣的理念支撐下，我校對土木工程專業(yè)進(jìn)行了人才培養(yǎng)方案改革，以道路橋梁工程方向?yàn)槔?，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(jī)聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)。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(xué)》《結(jié)構(gòu)力學(xué)》《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(xué)習(xí)，要求學(xué)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(diǎn)計算基本理論及施工方法要點(diǎn)，是一門綜合性很強(qiáng)的橋梁方向?qū)I(yè)課。該課程的教學(xué)質(zhì)量，將直接影響學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)及就業(yè)競爭力。因此，為了培養(yǎng)應(yīng)用型實(shí)踐型創(chuàng)新型及綜合型人才，需對該門課進(jìn)行教學(xué)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(jìn)一步加強(qiáng)了“通識性”課程的設(shè)置，在總學(xué)時進(jìn)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(xué)分也不斷壓縮，很多高校只安排五六十個學(xué)時。由于橋梁結(jié)構(gòu)各種不同類型的構(gòu)造及受力特點(diǎn)不同，分析要點(diǎn)不同，加之理論計算復(fù)雜，因此壓縮學(xué)時后，教學(xué)效果一般[7]。

(2)為了提高學(xué)生的實(shí)踐能力，各院校傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)方式為模塊式培訓(xùn)，即針對各專業(yè)課程安排相應(yīng)課程設(shè)計。如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計》，學(xué)生根據(jù)已提供的控制截面內(nèi)力，對某一根梁進(jìn)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(jìn)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(dú)立，學(xué)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(shí)踐能力訓(xùn)練效果一般。學(xué)生缺乏理論聯(lián)系實(shí)際能力，畢業(yè)后工作上手慢，適應(yīng)過程長，競爭能力差。

(3)為了進(jìn)一步達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的效果，各院校設(shè)置實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，包括認(rèn)識實(shí)習(xí)生產(chǎn)實(shí)習(xí)及畢業(yè)實(shí)習(xí)等。但由于實(shí)習(xí)需要以生產(chǎn)單位作為實(shí)習(xí)依托，雖很多院校都建立了相應(yīng)的實(shí)習(xí)基地，但由于各種原因，真正的實(shí)習(xí)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(jìn)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(diǎn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計理論及施工要點(diǎn)等方面，對道路相關(guān)知識涉及較少，故部分學(xué)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(xùn)練和培養(yǎng)，但相對綜合能力較弱，經(jīng)濟(jì)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(xué)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(diǎn)進(jìn)一步梳理，精準(zhǔn)把握《橋梁工程》教學(xué)大綱重點(diǎn)及難點(diǎn)，對重點(diǎn)內(nèi)容細(xì)致講解，對難點(diǎn)內(nèi)容主要提方法解決思路。如，對梁橋中簡支梁部分進(jìn)行詳細(xì)的介紹，因?yàn)檫@部分內(nèi)容最簡單基礎(chǔ)。簡支梁的構(gòu)造受力特點(diǎn)計算分析都需要學(xué)生熟練掌握，為其他結(jié)構(gòu)類型橋梁的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，并提供較好的學(xué)習(xí)方法。對于連續(xù)梁橋，同樣要求掌握其構(gòu)造和受力特點(diǎn)，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(fù)雜，則不需掌握。但對于剪力滯的概念及影響，預(yù)應(yīng)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(xué)生理解。此外，可穿插部分施工圖紙工程現(xiàn)場照片實(shí)際工程結(jié)構(gòu)成橋圖，讓學(xué)生在有限的時間內(nèi)提高學(xué)習(xí)效果，幫助學(xué)生將抽象結(jié)構(gòu)和感性認(rèn)識結(jié)合起來，不僅可以提高學(xué)生實(shí)踐能力，還可進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情及興趣，提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力。除了教學(xué)內(nèi)容的斟酌精簡外，還需進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)方式和方法，如案例式教學(xué)方法等，舉一反三，使工程教育從原來的知識學(xué)習(xí)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(jìn)行串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)聯(lián)系。將《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計》移至實(shí)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(shí)訓(xùn)》。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(yīng)包括《結(jié)構(gòu)力學(xué)》《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(jìn)行最不利布載求主梁內(nèi)力，再根據(jù)主梁內(nèi)力進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算，預(yù)應(yīng)力損失估算，各承載能力計算及驗(yàn)算等內(nèi)容。此外，在該綜合實(shí)訓(xùn)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(shí)現(xiàn)4門課的有機(jī)聯(lián)系，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

(3)選擇1～2家實(shí)力較強(qiáng)的實(shí)習(xí)單位，進(jìn)行訂單式人才培養(yǎng)引導(dǎo)。培養(yǎng)過程完全依照學(xué)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(jìn)行額外培養(yǎng)引導(dǎo)。如，部分設(shè)計院要求學(xué)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(xué)生額外付出更多業(yè)余時間學(xué)習(xí)較為復(fù)雜的軟件。在該過程中，教師需對學(xué)生進(jìn)行一定的技術(shù)支持和指導(dǎo)。由于這部分學(xué)生更符合實(shí)習(xí)單位的要求，實(shí)習(xí)單位可為他們提供更好的實(shí)習(xí)就業(yè)機(jī)會。且雙方是以長久合作為目的，實(shí)習(xí)效果將大為提高。當(dāng)然，即使后續(xù)學(xué)生意愿發(fā)生改變，打消進(jìn)入該企業(yè)的就業(yè)預(yù)想，對于學(xué)生和企業(yè)來說也沒有損失，學(xué)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(jìn)一步加強(qiáng)道路橋梁工程方向的學(xué)生全局觀，在學(xué)生學(xué)習(xí)《道橋CAD》時，可以將“一套老的完整工程施工圖” (該工程圖紙應(yīng)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(xué)生，促使學(xué)生建立全局概念，并知曉道路橋梁工程核心主干課學(xué)什么，學(xué)完后要實(shí)現(xiàn)何種教學(xué)效果。而在核心課程開課時，將同一套“老圖紙”再次展示給學(xué)生進(jìn)行拆分 “化整為零”，并進(jìn)行詳細(xì)介紹。由于所有課程資料均來源于同一項(xiàng)目，各分項(xiàng)間的內(nèi)在聯(lián)系可以促進(jìn)學(xué)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(xiàng)等。再者，在進(jìn)行道路勘測設(shè)計綜合實(shí)訓(xùn)時，設(shè)計“一套新的工程施工圖”(該選線方案應(yīng)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(xiàng)目進(jìn)行合成“化零為整”并完成各分項(xiàng)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(xué)生可以將整個專業(yè)主干課程組形成有機(jī)整體，并對相關(guān)理論知識進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，融會貫通《橋梁工程》相關(guān)內(nèi)容與實(shí)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(xùn)練，也可一定程度上彌補(bǔ)實(shí)習(xí)效果不佳的現(xiàn)狀。

(5)在專業(yè)擴(kuò)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(jì)與項(xiàng)目管理，公路工程招投標(biāo)與合同管理等課程，進(jìn)一步提升綜合型人才的培養(yǎng)。為進(jìn)一步提高學(xué)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(xué)生意識到綜合能力的重要性。而通過“軟技術(shù)”的進(jìn)一步充實(shí)，讓學(xué)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(jìn)一步培養(yǎng)應(yīng)用型實(shí)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(jìn)行改革：

(1)調(diào)整《橋梁工程》課程授課內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方式方法，在避免壓縮學(xué)時帶來弊端的同時，進(jìn)一步提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型能力培養(yǎng)。

(2)依托CDIO理念，對《橋梁工程》上下游課程進(jìn)行串聯(lián)，使《結(jié)構(gòu)力學(xué)》《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(jī)整體，強(qiáng)化《橋梁工程》學(xué)習(xí)效果，進(jìn)一步提高學(xué)生實(shí)踐能力。

(3)選擇1～2家實(shí)力較強(qiáng)的實(shí)習(xí)單位，遵照學(xué)生自主意愿，提供訂單式培養(yǎng)引導(dǎo)，進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)習(xí)效果，提高學(xué)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(jìn)一步提高工程項(xiàng)目概念，在增強(qiáng)實(shí)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(dǎo)學(xué)生不僅懂“橋梁技術(shù)”，還懂“橋梁方方面面”，實(shí)現(xiàn)綜合型人才培養(yǎng)。

綜上所述，毋庸置疑，在應(yīng)用型實(shí)踐型綜合型人才培養(yǎng)的同時，學(xué)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(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力提出了很高的要求，若想深化理論聯(lián)系實(shí)際，研發(fā)新技術(shù)新設(shè)備新工藝，需要很強(qiáng)的力學(xué)知識作依托，并擁有交叉學(xué)科背景，如研發(fā)新設(shè)備，而且，還需在機(jī)電電子計算機(jī)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(shí)現(xiàn)的。在本科階段，只能要求學(xué)生不斷夯實(shí)力學(xué)基礎(chǔ)，將力學(xué)知識學(xué)活，學(xué)以致用服務(wù)于專業(yè)課程。至于邊緣交叉學(xué)科人才的培養(yǎng)，只能將發(fā)展前景展示給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生興趣，在其進(jìn)一步深造時加大這個可能性。