基于CDIO理念的土木工程材料教学改革

邱琳?周艳华

摘 要：针对目前我国工程教育存在的问题，将CDIO工程教育模式引入到土木工程材料教学过程中，针对该课程教学内容、教学模式、教学方法和实践教学等方面提出了一些改革措施，以提升教学效果，增强学生处理实际问题的能力以及团队协作能力，改善土木工程材料课程的教学。

关键词：CDIO；土木工程材料；教学改革

CDIO 教育模式和方法是近年来国外工程教育发展的新思想和新理念，对工程教育的发展具有重大影响，越来越受教育界的关注、重视和研究。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），以全寿命周期为主线和载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程，以获取工程能力和经验，培养学生工程意识和素养、工程实践和创新能力[1-2]。

本文依托江西科技学院教育教学改革课题的支持，将CDIO工程教育模式引入到土木工程材料教学过程中，建立基于CDIO模式的教学内容、教学模式、教学方法和實践教学，在部分工科班级中进行了教学实践和试点。

1 基于CDIO理念的土木工程材料教学内容的优化

土木工程材料种类繁多，各类材料自成体系[3-4]，教学内容大多数是叙述性内容；同时，土工工程材料发展迅速，新材料层出不穷，以致学生在土木工程材料课程学习中难以抓住重点，出现什么都学、什么都学不好的情况。为了进一步提高土木工程材料课程的教学质量，增强学生课程学习效果，对授课内容进行优化，力求做到理论知识以“适度、够用”为限，突出土木工程材料使用、保管和检测试验方法及技能测试和训练等。授课时以水泥、混凝土、钢材、沥青、沥青混合料为主要重点，以土木工程材料基本性质、气硬性胶凝材料、砂浆、新型墙体材料、建筑节能材料为次要重点，根据实际教学情况，弱化石材、木材、合成高分子材料等章节内容，结合我院专业特点，重点突出水泥、混凝土与钢材的内容；紧跟新材料、新技术、新工艺的推广应用，更新教学内容，将土木工程新材料（如新型混凝土、新型墙体材料、智能材料等）、新技术（如混凝土技术、钢筋及预应力技术等）以及教师自身科研课题成果引入课堂教学中。

2 以“项目导向、行动导向”教育思想为指导的教学模式的构建

就业属性决定了建筑材料课程的知识结构和能力结构，选取课程内容突出材料的性能、技术特性和应用，并兼及其技术要求、检测方法、储存运输等以适应施工员、预算员、监理员、试验员、质检员的岗位的实际需要。以毕业生就业岗位与本课程相关的工作内容为参照系，依据 “基于工作过程、融入实际工作情景”的课程观，将相关的职业技术标准和职业素质标准深度融入到课程的教学中去，在课程教学中实施“行动导向”教学模式。根据课程内容的性质，采用以下教学模式来灵活进行教学。

2.1 传统课堂模式

尽管新的教学模式不断出现，但传统的课堂教学仍有着其不可替代的地位，如材料的基本知识、基本理论的学习仍然以课堂讲授为主。

为了更好地提高传统课堂教学的效果，在教研室活动时组织教师进行讨论，各位教师把自己在教学中的一些体会和做法提出，大家互相借鉴，互相学习。对某一问题的处理达成共识，并应用在各自的教学中，收到了良好的教学效果。例如密度、表观密度、堆积密度的教学，大家一致赞成采用对比讲解的方法，使学生充分理解三者的区别与联系，而且节约了课堂时间。再如混凝土配合比设计这一章的内容，有很多的计算公式，如果仅用多媒体来演示的话，学生很难理解公式的来历，配比设计的计算过程，这时就需要老师通过板书的方式，一步步的演示，学生才能对混凝土配合比设计的全过程很清楚的掌握。这时板书会起事半功倍的效果。

2.2 “教学做”一体化模式

首先教师按照工作过程，讲授完成项目任务的相关知识、方法及技能；学生认真听讲，自学，组织讨论，掌握相关的基本理论、方法和规范、课后练习，巩固加深所学的知识，工作方法和操作技能；最后独立或分组完成某一项完整的任务。该模式可以提高学生的学习兴趣，锻炼学生的动手能力。

2.3 任务驱动模式

以实际建筑工程为案例，以该工程中的主要土木工程材料质量检测任务为载体，采用任务驱动教学模式，按照土木工程材料进入施工现场的先后顺序，构建学习情境。将学习内容融入具体任务中，再分解成多个步骤，让学生一步一步完成，最终掌握。

3 教学方法的改革

根据近年从事土木工程材料教学的经验，对土木工程材料的教学法也进行了探索，并运用问卷调查的方式对教学效果进行调研。在理论教学时，传统的课堂讲授除利用板书突出重点外，还充分利用多媒体教学设备，将教学内容、材料图片及加工工艺等内容制作成图文并茂的多媒体课件，激发学生学习兴趣，增加课堂信息量，强化学生对知识的理解和巩固。在课堂教学中制作各种材料图片库、施工现场材料生产或加工的视频库、动画库等等。例如：多媒体动画可以模拟建筑钢材发生疲劳断裂的弹性、强化、颈缩三阶段，以及钢筋混凝土受拉，受剪，抗弯等实验过程。这种多媒体教学手段能增强学生的感性认识，增加学生的实训真实感，使他们在教室中就能感受到真材实境。

土木工程材料课程中，由于材料缺陷、疲劳破坏、施工条件、使用环境等造成的材料失效、工程事故等有很多案例，将这些工程实例引入课堂教学，如混凝土强度的影响因素，通过案例来说明强化影响混凝土强度的主要因素和注意事项；通过案例教学，既可以加强材料与工程实践的联系，还可以锻炼学生分析问题和解决问题的能力，对于提高他们的综合素质也是有益的。

4 以混凝土设计大赛为依托，加强设计性和综合性实验，培养学生的动手能力、团队合作能力、分析问题解决问题的综合能力和创新能力

在教学进展过程中，根据课堂教学的进度，适时开展实验教学以“混凝土配合比设计”为主线，通过混凝土配合比设计、动手实验、结论分析、探讨交流整个过程，实施了从构思、设计、实施到运行的一个全CDIO过程，达到培养学生全面的专业、个人、职业、团队、交流及社会意识与能力。

5 结语

对土木工程材料课程采用CDIO教学模式改革后，对土木工程材料课程的教学内容、教学模式、实践教学等进行改革是必要的，这对于提高学生的实践能力和创新能力是有利的，对于教师综合素质的提高也有积极的推动作用。教学改革的效果需要通过教学实践来检验，在教学实践中，推动教学改革，总结经验教训，全面提高学生和教师的综合素质是下一步要践行的工作。

参考文献

[1] XiongGuangjing， Lu Xiaohua. A CDIO curriculum development in a civil engineering programme[J]. World Transactions on Engineering and Technology Education， 2007， 6（2）： 341-344.

[2] 康全礼，陆小华，熊光晶. CDIO大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究学报， 2008， 31（4）： 15-18.

[3] 吴芳.重庆大学“土木工程材料”课程教学改革研究与实践[J].土木建筑教育改革理论与实践，2009（11）：281-283.

[4] 张旭贤.《土木工程材料》课程教学改革研究的探索[J].塔里木大学学报，2010（3）：114-117.