常威 賈開武

[摘 要]CDIO與PBL作為兩種新型的教育模式，具有各自的優(yōu)勢，近年來得到關注并開始應用于高校的各專業(yè)的教育培養(yǎng)改革中。土木工程教育強調解決實踐問題的技能培養(yǎng)，傳統(tǒng)的課堂教育模式往往不能較好地實現(xiàn)該目標。該文以利默里克大學土木工程教育實踐為例，探討CDIO與PBL在土木工程專業(yè)教育中相結合的教育模式，并希望為今后我國高校土木工程專業(yè)教育的改革提供參考和依據(jù)。

[關鍵詞]CDIO;PBL;土木工程教育

[基金項目]2017年度河北省高校新工科研究與實踐項目（2017GJXGK041）

[作者簡介]常 威（1987—），女，河北唐山人，碩士，唐山學院土木工程學院講師，主要從事建筑設計理論研究（通信作者）;賈開武（1964—），男，河北唐山人，碩士，唐山學院土木工程學院教授，主要從事房屋建筑設計研究。

[中圖分類號] G642.0[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）28-0282-02[收稿日期] 2019-12-05

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的重要成果，在國際范圍內(nèi)應用于多個院校和多個學科，取得了較好的成果，能夠很好地彌補傳統(tǒng)教育模式的缺點與不足。PBL教學模式自20世紀產(chǎn)生以來，也在各個領域的教育培養(yǎng)中，發(fā)揮著重要的作用。土木工程專業(yè)具有實踐性強、知識結構復雜等特點，傳統(tǒng)的教育模式往往不能較好滿足對專業(yè)技能型人才的需求。我國于2016年正式加入《華盛頓協(xié)議》，與成員國之間實現(xiàn)本科工程學歷資格互認。由此，我國工科教育有了更高的國際化要求，多種國際工科教育模式也受到我國高教領域的重視。在此形勢下，探討新型教育模式應用于土木工程專業(yè)成為教研的關鍵課題。本文旨在通過結合案例分析與研究，探索將CDIO與PBL相結合的新型教學模式在土木工程專業(yè)教育中實踐的可行性。

一、CDIO教育模式與PBL教育模式解讀

CDIO工程教育模式作為被廣泛采用和普遍接受的教育模式之一，是指以產(chǎn)品生命周期的四個環(huán)節(jié)—構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operation）作為代表性的四個教育和實踐訓練環(huán)節(jié)，提供同實踐有機關聯(lián)的教學情景，鼓勵學生以主動的方式學習工程。CDIO強調基于項目的體驗式學習和專業(yè)技能的發(fā)展[1]。CDIO致力于將學科知識的教學、課程實施和評估實踐相結合，以提供這樣一個整合和創(chuàng)造性的環(huán)境來進行專業(yè)人才的培養(yǎng)。

PBL（Problem-Based Learning）是指以問題為導向的教學模式，基于現(xiàn)實世界并以學生為中心，強調以學生的主動學習為主，把學習設置到復雜的、有意義的問題情景中，通過學習者的自主探究和合作來解決問題，學習隱含在問題背后的知識，形成并提升解決問題的技能和自主學習的能力。PBL教學模式的優(yōu)點是可以促進學生進行開放式探究，促進學生團隊合作及批判性思維能力的發(fā)展，讓學生在頭腦風暴中得到更多鍛煉，有利于培養(yǎng)學生的自主學習能力和實踐能力等綜合素質[2]。

二、CDIO與PBL結合的可行性研究

伯恩哈德（Jonte Bernhard，瑞典林雪平大學〔Linkoping University〕工程教學領域教授）曾指出，土木工程師的解決方案很大程度上是由其場地的環(huán)境和地面條件構成的。實踐者所展示的專業(yè)知識在本質上既不是純粹的，又不是命題性的，也不是技術性的。事實上，除非在實際的環(huán)境中，這種技術不能被直接地構想出來，也不能被展示和傳播。工程實踐在解決情境嵌入問題時選擇了技術理性，它把理論知識和實踐知識結合起來，只能通過由經(jīng)驗豐富的導師模擬的實際實踐來學習。

CDIO模式主張將理論、實踐和反思有機結合起來，對工程教育進行認識論的拓展。在建立了擴展認識論的哲學原理之后，艾德斯特倫（Kristina Edstrom，瑞典皇家理工學院教授）和科莫斯（Anette Kolmos，丹麥奧爾堡大學〔Aalborg Universtiy〕工程科學領域教授）指出，雖然CDIO改革從結果（目的）獲得收獲，PBL改革從過程（手段）獲得收獲，但它們在許多方面是重疊互補的。PBL和CDIO是對專業(yè)實踐的兩種回應，各有側重。因此，我們可以推斷，在土木工程教育中，將CODI與PBL有機結合起來，實現(xiàn)新型的一體化教育培養(yǎng)模式，可以較好地實現(xiàn)工程教育中對解決實踐問題能力的培養(yǎng)。

三、利默里克大學土木工程教育實踐

從2009年起，愛爾蘭利默里克大學（University of Limerick）的土木工程專業(yè)就采用了CDIO和PBL結合的模型。土木工程課程從開始就被設想為一個基于問題的項目。只要可行，所有學期的協(xié)作設計項目都將需要創(chuàng)造力，并跨學科進行模塊化、集成化的學習方式。

（一）第一年課程安排：不同的短期項目

第一個項目內(nèi)容是為期一周的短期項目，旨在挑戰(zhàn)學生的學習觀念，并通過在PBL模式下的支持、合作、實際的設計過程，給予他們創(chuàng)造性的自由來發(fā)展他們的自我效能感。學生們在他們最能接受新模式的時刻，即開學的第一周，立即開始了一個積極的、協(xié)作的設計過程。項目要求在一個星期內(nèi)，作為一個團隊，設計、建造、測試和展示你的設計，要求設計完成一個特殊工具，在不依靠電力、重力或其他能量來源的情況下將一層樓板移動至少4米。

以實踐為動機的探究、設計、建造等積極的合作過程構成了這個項目的教育性，因為它要求學生調動和整合橫跨理論與實踐領域的知識，包括社會實踐。簡而言之，學生們被引導進入設計的合作、創(chuàng)造性和實驗性實踐中，并在這種實踐中，對解決問題的富有想象力的探索形成了傾向和習慣[3]。

（二）第三年：綜合設計項目

項目的具體要求簡介如下：在當?shù)爻鞘兄?，一個尚未建成的建設項目被確定為本學期項目來源;在第一周，學生們參觀和學習相關的建筑先例，識別并尋求改善結構設計，共同解決整個建筑的橫向穩(wěn)定性問題。許多學生在實踐中更加直觀地理解垂直重力、水平不穩(wěn)定力及其相關荷載的計算。學生考慮基礎設計的標準并確定基礎設計所需的數(shù)據(jù)，并在學校的實驗室里通過測試獲得數(shù)據(jù)。

四、應用性探討

利默里克大學土木工程專業(yè)培養(yǎng)中的案例對于我國土木工程專業(yè)教育模式有很好的參考與借鑒作用。例如，可以結合本校的校企合作、產(chǎn)教融合平臺，采用來自合作企業(yè)的實際項目，或者將教授的場景設置在合作企業(yè)的工作室。再如，由于我國各城市建筑行業(yè)發(fā)展水平不均衡，考慮到地處小型城鎮(zhèn)的院校，其現(xiàn)場勘探的場景有限，可以考慮對利默里克大學中的綜合設計項目進行改良，選擇契合當?shù)匕l(fā)展情況的項目并設置相應的設計題目。此外，時長較長的大型綜合性項目的設計，可以考慮同土木工程專業(yè)的畢業(yè)設計相結合，綜合考察建筑、結構、土力學、施工管理等多個專業(yè)知識，綜合完善項目設置的要求、難度。

五、結論

CDIO實踐強調在解決問題的情境下，通過構思、設計、實施和運行四個教育與實踐環(huán)節(jié)，綜合提高學生的實踐技能。PBL則可以促進學生開放式探究，培養(yǎng)學生獨立學習和終身學習的能力，增強學生團隊合作及批判性思維能力的發(fā)展。利默里克大學土木工程教育實踐中CDIO與PBL的有機結合與良好的應用效果，給我國高校土木專業(yè)的教育模式改革提供了很好的參照。我們相信，通過CDIO與PBL的合理結合，改革后的教育可以將學生引向更高效的受教育過程與更有價值的受教育目標。

參考文獻

[1]董康興，尹義方，宋微.“CDIO+PBL”教學模式在機電一體化課程教學的應用[J].機械設計，2018，35（S2）：253-254.

[2]楊程玲.PBL教學法下教師角色行為的調查研究：以醫(yī)學為例[D].汕頭大學，2010.

[3]萬澤青，朱衛(wèi)東.土木工程專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合的探討[J].高教學刊，2018（23）：36-37+40.

Application of CDIO+PBL in Civil Engineering Education： A Case Study of University of Limerick

CHANG Wei， JIA Kai-wu

（School of Civil Engineering， Tangshan University， Tangshan， Hebei 063000， China）

Abstract： As two new education models， CDIO and PBL have their respective advantages. In recent years， CDIO and PBL have been paid attention to and started to be applied in the education and training reform of various majors in colleges and universities. Civil engineering education emphasizes the skill training of solving practical problems， and the traditional classroom education model often fails to achieve this goal. Taking the practice of civil engineering education in University of Limerick as an example， this paper discusses the education model of combining CDIO and PBL in civil engineering education， and hopes to provide reference and basis for the reform of civil engineering education in Chinese colleges and universities in the future.

Key words： CDIO; PBL; civil engineering education