《建筑材料》采用CDIO模式的教学改革研究

摘要：CDIO是一种新的教学形式，代表构思（Conceive）、设计（Design）、完成（Implement）和运作（Operate），本文以《建筑材料》课程为对象，构建CDIO教学形式，把教学进程分解为构思-设计-完成-运作，具体为学生自主组团，选取研究项目，制定项目的总体思路，进行教学设计（包括教学目标、大纲、内容及方法设计），实施所设计的内容，掌握规定的知识，根据具体实践结果，进行相关调整，进一步实施运作过程。

关键词：建筑材料;CDIO;教学改革

一、前言

《建筑材料》是土木与建筑工程类专业的一门具有重要性的必修专业技术基础课，其不同于力学等课程，拥有很多计算，逻辑性强，它涉及的内容庞杂，材料种类繁多，另外，随着科学技术的提高，大批新材料的涌现，故要学习的东西非常多，又主要是叙述性及经验总结性的内容，这样老师上起来难，学生学起来枯燥，教学效果必然达不到，而本门课又是其他课程的基础，重要性可见一斑[1]。针对这种情况，第一，我们重点学习现阶段工程中那些常用的建筑材料，如混凝土、钢材等，第二，重点是教会学生如何学习，掌握学习方法，在以后遇到新材料可以自己独立学习掌握。而CDIO这种新的教学模式符合此种情况下的要求，能给学生创造自主的、理论实际相结合的课程学习环境，激发学生自主学习的主动性，使学生形成系统的知识结构，获取扎实的工技术程能力。

二、《建筑材料》课程现阶段教学中的不足

《建筑材料》课程教育教学过程中存在以下问题：（1）方法单调：现阶段课堂教学主要是教师上、学生听的过程。传统课堂教学，教师主导课堂进行灌输的一种注入式教学，学生处于被动状态，积极性不高。（2）教材滞后：教学质量严重影响，建材种类非常多，从有机到无机，从单一到复合，品种繁多;此外，随着科技进步，新的材料又不断地出现，教材更新难以跟上材料的发展进度，学校这种情况更加严重。（3）试验欠缺：缺乏综合性、设计性试验，传统试验课，教师讲授试验步骤，介绍试验仪器、试验目的等，学生以此完成试验，最后整理数据，验证结果，创新少，这种局限，使学生很难有发明创造机会[2]。（4）理论枯燥：土木工程专业学生多为理科生，对定性的描述或经验规律的结论、概念、术语等内容觉得平淡枯燥，使得课程学习存在一定困难。（5）课程孤立：传统的教学仅关注课程自身的纵向延续，忽略课程的横向联系，造成学生学习理论准备不足，且疲于应付考试，理论与实践脱节。

三、《建筑材料》课程 CDIO模式的组织与实施

把教学过程分解为构思-设计-完成-运作，具体为学生自主组团，选取研究项目，制定项目的总体思路，进行教学设计（包括教学目标、大纲、内容及方法设计），实施所设计的内容，掌握规定的知识，根据具体实践结果，进行相关调整，进一步实施运作过程。

1.总体构思（C）

学生自主组队，四人一组，选泽一种确定的建筑材料，以混凝土为例，完成配比设计、配制、成型、养护和性能检测。老师只规定试验任务和要求，提供原材料和试验设备，由学生自行拟订试验方案，独立试验、分析处理数据、编写试验报告，为学生营造全面的实践环境。过去学生习惯于依赖老师的演示和指导书上的试验步骤来完成试验，只是简单的重复，所以造成学生不动脑筋去考虑试验的步骤，试验数据获得的手段等，这不利于学生全面培养。此外，还可开发计算机模拟试验教学软件，用来模拟实际操作。

2.教学设计（D）

《建筑材料》课程以学生进行自主探索为主线，构思完成后、学生查阅一定量的文献资料，进行定期的交流，促使学生阅读，培养自学的能力，然后开展设计工作。设计始：每个小组提出设想，给出总体设计规划，阶段性成果公开报告，教师组进行评价。设计中：小组进行《建筑材料》相关的构思，集中研讨并报告阶段性成果，教师组进行评价。设计末：完成《建筑材料》总体架构，小组集中讨论并汇报阶段性成果，教师组对小组一对一单独进行评价指导。

3.设计完成（I）

以混凝土配合比设计为例，进行专题讨论，掌握新拌混凝和易性的測定方法（如坍落度法），充分了解硬化后混凝土的强度和变形性能的测定方法，以及混凝土的耐久性以及影响耐久性的因素，学习掌握普通混凝土的配合比设计步骤，了解混凝土技术的新进展方向及其未来发展趋势等作为专题研讨的部分，把前期的理论学习做到充分。结合商品混凝土搅拌站实际情况，帮助学生们理清思路，从而为解决建筑材料实际面临的问题提供更好地参考。

4.设计运作（O）

分组尝试开发的新的建筑材料，如新品种混凝土，根据实际工程的使用功能要求，构思和设计混凝土组成材料的品种和质量比。另外，在设计过程中还需考虑组成材料对环境对人的无害性、资源的节约性和可再生利用性等特点;然后，学生独立进行试验，循环进行3次新材料设计—试验检验—改进提高等一系列过程;最后，学生写出开发报告并进行全班演示[3]。学生根据《建筑材料》方案与实际施工效果的差异，判断方案不合理的地方，进行调整修改，循环多次进行完善。

四、结语

将CDIO 模式引入土木与建筑工程专业《建筑材料》课程教学是符合实际的，满足21实际人才培养要求的，根据CDIO 理念的基本思路和整体架构，进一步确立了“以学生自主探究为主体”、“以学生创新才能为核心”和“以学生综合素养为中心”的教学培育模式，培育学生创新才能，达到课程教学效果和目的。

参考文献：

[1]鄢朝勇，叶建军.《土木工程材料学》课程的教学方法研究[J].襄樊学院学报，2011（8）：84-88.

[2]董伟，陈德鹏，郑先友，程车智.CDIO模式下城市设计课程教学探究[J].安徽工业大学学报，2020，37（5）：64-65.

[3]李庚英，赵晓华，熊光晶.“土木工程材料”CDIO模式的设计与实现[J].高等工程教育研究，2009（5）：41-51.

作者简介：张瑞（1989-），男，安徽六安人，硕士，助教。专业方向：土木工程。

基金：校级教学研究项目：关于《建筑材料》采用CDIO模式的教学改革研究（2019jyxm019）。