夏 宇，郭范波，梅 華

（湖南工學(xué)院土木與建筑工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002）

引言

隨著我國(guó)“一帶一路”倡議和“中國(guó)制造2025”等戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，加強(qiáng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型、技能型人才培養(yǎng)，進(jìn)一步壯大高水平工程師和高技能人才隊(duì)伍顯得尤為重要。為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，我國(guó)以“雙一流”“卓越計(jì)劃2.0”等一系列重大戰(zhàn)略為抓手，致力于培養(yǎng)富有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的復(fù)合應(yīng)用型人才。然而目前我國(guó)工程技術(shù)人才依然存在很大的需求缺口，中國(guó)人力資源市場(chǎng)信息監(jiān)測(cè)中心公布的2021 年第二季度全國(guó)83 個(gè)城市公共就業(yè)服務(wù)機(jī)構(gòu)市場(chǎng)供求狀況分析數(shù)據(jù)顯示，市場(chǎng)對(duì)具有技術(shù)等級(jí)和專業(yè)技術(shù)職稱勞動(dòng)者的用人需求較大，高級(jí)技師、技師需求缺口較大。

對(duì)于土木工程建筑類非材料專業(yè)而言，土木工程材料是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它與公共基礎(chǔ)課及后續(xù)的專業(yè)課緊密銜接，起著承上啟下的作用。而土木工程材料實(shí)驗(yàn)是理論課程的重要補(bǔ)充，能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力及動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。而現(xiàn)今土木工程材料實(shí)踐教學(xué)普遍未能與復(fù)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求相匹配，需進(jìn)一步實(shí)施改革。

1 傳統(tǒng)土木工程材料實(shí)踐教學(xué)的局限性

土木工程材料課程主要內(nèi)容是對(duì)土木工程中各種材料進(jìn)行敘述、分析及綜合論證，進(jìn)而根據(jù)材料的共性與特性來(lái)確定其應(yīng)用技術(shù)，使學(xué)生具備初步的工程思維。而土木工程材料實(shí)驗(yàn)是教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力具有重要作用。但傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式存在很多不足之處，嚴(yán)重制約了學(xué)生主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，其動(dòng)手能力和實(shí)踐技能也難以得到提高，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1 教學(xué)方式傳統(tǒng)、部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊

目前，教學(xué)過(guò)程一般是老師首先對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解介紹，再進(jìn)行演示，然后學(xué)生按照老師或?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)書所述的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，便可獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，最后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種先灌輸而后讓學(xué)生進(jìn)行驗(yàn)證的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式導(dǎo)致學(xué)生僅能初步地了解土木工程材料實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，而在整個(gè)過(guò)程中學(xué)生缺乏主動(dòng)性，其實(shí)踐創(chuàng)新能力并不能得到充分提升，因此難以滿足當(dāng)今以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為核心的素質(zhì)教育要求。

同時(shí)，隨著我國(guó)“八縱八橫”高鐵網(wǎng)等重大工程項(xiàng)目的開(kāi)工建設(shè)，許多新材料應(yīng)用于建設(shè)當(dāng)中，建筑業(yè)的快速發(fā)展也使得土木工程材料逐漸向著高性能、環(huán)保節(jié)能等方向發(fā)展。而當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容大多為土木工程材料基本物理性質(zhì)、混凝土用砂石、水泥技術(shù)性能、普通混凝土（和易性及強(qiáng)度）等常規(guī)性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目彼此獨(dú)立，且工程應(yīng)用性不強(qiáng)。

1.2 學(xué)時(shí)少、實(shí)驗(yàn)重視程度不夠

近年來(lái)，在強(qiáng)調(diào)學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展和“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力、突特色”的人才培養(yǎng)目標(biāo)的引導(dǎo)下，各高校的基礎(chǔ)專業(yè)課課時(shí)壓縮調(diào)整，土木工程材料實(shí)驗(yàn)課時(shí)隨之減少，一般僅安排6—10 個(gè)課時(shí)，且實(shí)驗(yàn)成績(jī)占課程總成績(jī)的比例較低，通常為10%—20%，加之傳統(tǒng)教學(xué)重理論輕實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅被視為理論教學(xué)的輔助，這也就導(dǎo)致學(xué)生甚至是部分老師不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

另一方面，當(dāng)前各高校土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容繁多，要在完成教學(xué)計(jì)劃的同時(shí)保證學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力得到提升極其困難，如此很難達(dá)到預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。

1.3 考核評(píng)價(jià)機(jī)制不完善

對(duì)于大部分地方高校而言，通常以學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫及出勤情況來(lái)綜合評(píng)定土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程的成績(jī)。而實(shí)驗(yàn)多為分組進(jìn)行，數(shù)據(jù)雷同難以避免，且每組實(shí)驗(yàn)常由少數(shù)幾個(gè)學(xué)生完成所有的操作，組內(nèi)其余學(xué)生參與度較低、缺乏主動(dòng)性，老師較難判定學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握程度，這樣的實(shí)驗(yàn)成績(jī)就無(wú)法反映學(xué)生實(shí)驗(yàn)課堂的真實(shí)情況。

1.4 課堂管理協(xié)調(diào)工作欠缺

目前高校的實(shí)驗(yàn)課堂安排多為分組進(jìn)行，每組人數(shù)不一，多的小組有5—6 名學(xué)生，老師每次需要指導(dǎo)多個(gè)小組，這就導(dǎo)致該老師的指導(dǎo)任務(wù)過(guò)于繁重而難以保證對(duì)每個(gè)學(xué)生的指導(dǎo)質(zhì)量。

同時(shí)由于部分高校實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備相對(duì)落后、數(shù)量不足等原因，導(dǎo)致每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排較為緊湊，而學(xué)生通常是首次接觸此類儀器設(shè)備，操作難免生疏，甚至存在部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)完成后還對(duì)儀器設(shè)備操作較為模糊的現(xiàn)象。

2 CDIO-OBE 模式土木工程材料實(shí)踐教學(xué)構(gòu)建思路

CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）工程教育模式的培養(yǎng)理念是指以項(xiàng)目為載體，讓學(xué)生采用主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。OBE（Outcomes Based Education），即基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式。在OBE 教育系統(tǒng)中，教育者必須注重的是學(xué)生能做什么，而不是學(xué)生了解什么，知道什么。

CDIO-OBE 模式由CDIO 和OBE 兩個(gè)部分組成，以O(shè)BE 為目標(biāo)，CDIO 為手段，二者相互融通。為了實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容與所要求的能力指標(biāo)矩陣相匹配，OBE從最終目標(biāo)出發(fā)，反向設(shè)計(jì)課程內(nèi)容，開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。與傳統(tǒng)教學(xué)相比，引入CDIO-OBE模式的教學(xué)主要有如下不同：①學(xué)習(xí)方式從“圍繞課本目錄形式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皣@具體項(xiàng)目”；②學(xué)習(xí)過(guò)程由“以老師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”；③由單獨(dú)記憶理解知識(shí)點(diǎn)到綜合應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)?，F(xiàn)階段的土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在理論教學(xué)多實(shí)踐教學(xué)少、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與工程實(shí)際脫節(jié)、學(xué)生實(shí)踐能力考核不到位等問(wèn)題，CDIO-OBE模式的引入能有效解決以上問(wèn)題，最終提升學(xué)生的主觀能動(dòng)性、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

2.1 增設(shè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

為了與當(dāng)前土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求相協(xié)調(diào)，提升學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)課堂的興趣，一改以往課堂填鴨式教學(xué)模式，需減少單元性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增設(shè)如普通混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等創(chuàng)新性、綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，以學(xué)生為主體，老師僅起答疑解惑的輔助作用，這樣學(xué)生發(fā)散思維、發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的能力可得到較大程度的提高。

2.2 建立開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

由于當(dāng)前課堂要求的實(shí)驗(yàn)課時(shí)少、部分實(shí)驗(yàn)室的場(chǎng)地和儀器設(shè)備緊張，因此可以鼓勵(lì)學(xué)生在課后完成一些綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，也即實(shí)驗(yàn)室可實(shí)行開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)制度，這樣實(shí)驗(yàn)時(shí)間便不再局限于課堂，學(xué)生可根據(jù)自己的情況自行與老師協(xié)調(diào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

首先由老師申請(qǐng)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過(guò)課外學(xué)分等激勵(lì)機(jī)制鼓勵(lì)學(xué)生參與進(jìn)來(lái)，然后學(xué)生自主完成相關(guān)文獻(xiàn)資料的查閱及實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，指導(dǎo)老師負(fù)責(zé)與學(xué)生探討并確定最終的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)老師則負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)安排實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所和儀器設(shè)備等，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中指導(dǎo)糾正學(xué)生規(guī)范使用儀器設(shè)備。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生根據(jù)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和處理好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論并做進(jìn)一步總結(jié)，最后形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告或者通過(guò)進(jìn)一步深化形成科技小論文。

2.3 設(shè)立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目

在當(dāng)前的人才培養(yǎng)模式下，學(xué)生僅僅完成教學(xué)安排的實(shí)踐學(xué)時(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此與課內(nèi)教育互為補(bǔ)充的課外教育就顯得十分重要。在課程體系之外，利用建筑工程類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心設(shè)立土木工程材料創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，鼓勵(lì)并支持部分學(xué)有余力、實(shí)踐能力強(qiáng)的學(xué)生參加各級(jí)自主創(chuàng)新競(jìng)賽。

與傳統(tǒng)教學(xué)相比，創(chuàng)新教學(xué)觀念的重點(diǎn)是將“知識(shí)接受”變?yōu)椤爸R(shí)探究”，學(xué)生在知識(shí)探究的過(guò)程中把自身的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)體系創(chuàng)造性地結(jié)合，進(jìn)而構(gòu)建自身的個(gè)性化認(rèn)知系統(tǒng)，從而不斷提升其創(chuàng)新能力。

3 基于CDIO-OBE 的普通混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

在普通混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中引入CDIO-OBE 模式，介紹基于該種模式的土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)。該實(shí)驗(yàn)將水泥技術(shù)性能實(shí)驗(yàn)、混凝土用砂石實(shí)驗(yàn)及普通混凝土實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合，形成普通混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。由于本實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生先了解所給出的工程和原材料條件要求后再自行設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方法步驟，因此可以很好地鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐操作能力。

3.1 構(gòu)思（Conceive）階段

在該階段，學(xué)生可根據(jù)如下步驟進(jìn)行：①按4—5 人一組形成團(tuán)隊(duì)，明確普通混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)及目標(biāo)；②針對(duì)該實(shí)驗(yàn)展開(kāi)調(diào)查研究，收集相關(guān)文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)并整理，去粗取精；③完成實(shí)驗(yàn)需求分析報(bào)告，在報(bào)告中提出實(shí)驗(yàn)所需的儀器設(shè)備及材料等；④老師對(duì)學(xué)生提交的報(bào)告進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，給出指導(dǎo)意見(jiàn)。未經(jīng)老師點(diǎn)評(píng)合格的實(shí)驗(yàn)需求分析報(bào)告應(yīng)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)直至合格，否則不得進(jìn)入下一階段。

3.2 設(shè)計(jì)（Design）階段

實(shí)驗(yàn)的構(gòu)思階段通過(guò)后，小組需根據(jù)完成的實(shí)驗(yàn)需求分析報(bào)告設(shè)計(jì)初步實(shí)驗(yàn)方案，然后在小組之間對(duì)各自的方案進(jìn)行闡述和討論，內(nèi)容主要包括每組實(shí)驗(yàn)的基本思路、原材料技術(shù)性能、配合比的確定、實(shí)驗(yàn)方法，然后各小組根據(jù)其他團(tuán)隊(duì)提供的評(píng)價(jià)意見(jiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行修改，形成最終的實(shí)驗(yàn)方案。

3.3 實(shí)現(xiàn)（Implement）階段

按照設(shè)計(jì)階段形成的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)并填寫儀器設(shè)備操作使用記錄，必要時(shí)可尋求老師的指導(dǎo)幫助。指導(dǎo)老師全程跟蹤記錄學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，考察其操作是否規(guī)范，并及時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)糾正。在這一階段，小組內(nèi)學(xué)生要分工協(xié)作通力配合，各團(tuán)隊(duì)間也要積極溝通協(xié)調(diào)。這樣不但極大地激發(fā)了學(xué)生對(duì)知識(shí)探索的主動(dòng)性，提高了學(xué)生的實(shí)踐技能和相互間的溝通協(xié)調(diào)能力，也實(shí)現(xiàn)了從“以老師為中心”到“以學(xué)生為中心”的轉(zhuǎn)變。

3.4 運(yùn)作（Operate）階段

各小組在實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后對(duì)所記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，在此基礎(chǔ)上撰寫總結(jié)報(bào)告，并將實(shí)驗(yàn)成果和收獲以PPT 的形式在班級(jí)內(nèi)進(jìn)行展示匯報(bào)，總結(jié)得失，其他小組參與討論并提出問(wèn)題和建議，老師進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而進(jìn)一步完善該方案。若實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施后結(jié)果不理想，學(xué)生小組應(yīng)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

鑒于目前土木工程材料實(shí)踐教學(xué)中存在的一些問(wèn)題,有必要有效地組織和實(shí)施實(shí)踐教學(xué)改革。將CDIO-OBE模式引入土木工程材料實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中，可打破傳統(tǒng)教學(xué)重理論輕實(shí)踐的觀念，提高學(xué)生的課堂參與度，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)整合，有助于提升學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)具有實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才。