基于CDIO原理《混凝土结构设计原理》教学研究*

2021-03-31祝睿娟河北水利电力学院河北沧州061001

砖瓦 2021年4期

祝睿娟（河北水利电力学院，河北沧州061001）

近年来，土木工程专业人才需求量呈递增趋势，对于专业教师来说，应深入研究混凝土结构设计原理课程教学模式，探索CDIO原理与专业课程教学融合方法，最终培养优秀的专业人才。可见，这一论题具有探究的现实性意义，具体内容如下。

1 CDIO原理基本介绍

CDIO工程教育模式以CDIO大纲为指导，在理论知识与实际操作结合方面提供可行性策略。CDIO原理总结为：基于工程教育模式思想科学制定设计方案，在具体技术辅助下呈现原理及设计思想，最后以项目实习方式有机融合理论知识和团队协作，为社会发展提供推助力[1]。其中，C、D、I、O分别是构思、设计、实施、运作的代表，以工程项目为例，这是全生命周期的过程式构建。工程教育教学改革的关键期，CDIO原理在混凝土结构设计原理课程教学中运用，一定程度上能够锻炼专业学生综合能力，并与国际工程教育接轨，真正为工程实践提供所需人才。

2 混凝土结构设计原理课程特点及教学问题

2.1 课程特点

土木工程专业教学中，教师既要传授理论知识，又要提升学生实践技能，混凝土结构设计原理课程具备理论教育和实践教育双重优势，这也是该课程核心地位提升的主要原因。课程特点总结如下：

第一，知识点范围广。课程内容包括定义、公式，以及受力变形下构件的承载力计算等，专业学生既要扎实巩固基础知识，又要在专业学习中拓宽思路，从而为课程实践提供知识支撑。

第二，课程实践性。混凝土结构设计实践以基础专业课为支撑，学生通过学习结构力学、材料力学等课程知识来指导实践，确保力学分析、模型构建等活动有效开展，最终混凝土结构设计方案返修次数会大大减少，并且设计作品能够达到规范化要求[2]。

第三，计算模型。试验研究、经验总结为计算公式形成与运用提供基础，混凝土结构设计原理课程教学中，教师参照现行规范完成多公式教学任务，即便计算公式的实际应用存在一定阻力，但能够锻炼学生综合实践能力。

第四，解答方法多样性。混凝土结构设计原理课程教学中，教师向学生介绍视情而定原则，取得资源优配、设计方案实用性提高的良好效果，当影响因素动态变化，所以混凝土结构设计结果不相一致。实际教学中，教师引导学生根据学习习惯及方法，彻悟混凝土结构设计原理，为实际操作提供理论指导。

2.2 教学问题

当前混凝土结构设计原理课程教学效果不容乐观，实际教学中存在学时不足、教材内容更新迟缓、教学方法陈旧、教材评价单一等问题。专业基础课程的知识点较多，并且理论体系具有学科综合性，从学生角度来看，应获得充足课时，否则，专业课知识消化效果不尽如人意。现今，专业课课时呈压缩态势，教师为在规定课时内完成教学任务，只能选择重点内容讲解，实际上，知识点讲解停留于浅显层面，最终不利于学生完整知识架构的建立，并且会影响基础知识内化和实践技能的提升[3]。混凝土结构设计原理课程教材例题更新速度缓慢，这与新规范背道而驰，不利于提高教育教学有效性。课堂教学中，专业教师更多的是运用传统教学法，即通过填鸭方式、灌输方式进行知识传授，实则理论知识在实践中的指导效用难以全面发挥。除此之外，教学评价方式不够丰富，最终得到的评价结果并不能真实反映混凝土结构设计原理课程教与学效果，这对教学策略科学化制定、有效化实施会带来负面影响。

3 CDIO原理用于混凝土结构设计原理课程教学的策略

3.1 混凝土结构设计项目

CDIO原理应用的过程中，围绕具体项目运用理论知识，使项目设计活动规范化开展，从而丰富学生的设计经验，为日后实践能力培养奠定基础。案例项目涉及截面承载力，这既能考查学生对专业知识掌握情况，又能让学生在多种截面破坏情境中灵活运用公式完成计算任务，从而培养学生发散思维，取得理论与实践结合的教学效果。每组实验成员约八名，各组员分别负责资料获取、公式计算、实验分析与总结，最终组长以PPT形式展示实验结果。

3.2 建设CDIO理念为指导的教学体系

3.2.1 构思

学生在图书馆或电子阅览室查阅文献资料，还可以通过网络检索方式得知试验原理及方法，并逐项细分试验环节，为试验知识运用做足充分准备。了解截面承载力安全范围时，准备适宜重量、轻质量、重质量筋梁试件，科学制定测试方案，在这一过程中，组员集思广益，教师正确指导，为承载力计算提供新思路。

3.2.2 设计

项目构思后，学生细化试验项目设计活动，在承载力计算基础上，逐项完成台座、支座，以及其他部件的承载力设计方案。在此期间，组员围绕可行性、潜在问题进行讨论，针对性制定问题处理预案。

3.2.3 实施

基于上述步骤将试验内容付诸实践，并做好相关数据的变化情况，从而验证设计方案合理性，客观总结截面裂缝规律、挠度变化特征。一旦出现荷载超支现象出现，那么通过弯矩替换再次记录数据。最后比较理论层面和实际层面承载力，尽可能减少实施环节的失误。

3.2.4 运行

试验结束后，各小组整理、分析试验数据，据此填写试验报告。接下来从多层面分析误差原因，并记录CDIO理念应用感受。最后组员之间互相评价各自表现，组长客观汇总组内协配情况。

3.3 创新CDIO原理常态运用策略

3.3.1 调整课时结构

专业基础课的课时压缩，要想在有限课时内完成教学任务，这对教师专业能力提出挑战。课堂教学中，教师应梳理教材重难点，将易理解、难度低的知识放在导学、课后自学等环节，课上教师重点讲解学生难以理解的知识点。这既能锻炼学生自学能力，又能从整体上提高混凝土结构设计原理课程教学质量，能使CDIO原理实用价值全面提高。

3.3.2 选择适合教材

教材例题更新情况与新规范要求相一致，即教材内容与专业规范、专业特点、学时相匹配，这既能突破专业知识传授阻力，又能让学生在理解知识的基础上，有效内化理论知识。教材内容更新落实到过程，意味着CDIO原理的应用价值全面显现，这能真正优化混凝土结构设计原理课程教学效果。

3.3.3 创新教学方法

CDIO原理实践阶段，教师将传统教学法与多媒体教学法相结合，即以PPT展示法、视频教学法细致介绍工程结构、工艺特点，同时，受力情况能够直观显现。涉及公式推导时，板书教学方法更具优势，因为学生能有更多时间记忆公式，通过理解式记忆力来解答实际工程问题。由于教学情况受多种因素影响，所以教师能够通过推广慕课教学法来利用碎片时间，帮助学生巩固旧知、拓展新知，从而丰富学生知识体系、完善知识架构。最为重要的是，慕课教学法能够打破时空局限性，满足学生个性化学习、自主学习等需求。由于混凝土结构设计原理课程知识点繁杂，为确保学生内化所学知识点，教师每讲解一节知识点，会为学生提供组件讨论时间，必要时提供工程素材，鼓励学生以组件合作方式完成规范设计任务，将设计环节存在的问题经讨论高效解决，这既能锻炼学生协作协配能力，又能实现CDIO原理子环节之间的有效连接。

3.3.4 改革考核方式

为了解阶段性混凝土结构设计原理课程教学中CDIO原理实践情况，务必全过程考核教与学活动，基于常规考试考核方式，将课堂表现、设计构思、实践表现等内容纳入考核范围，并从学生、学生家长、科任教师口中得知客观评价。考核结果出具后，教师有依据地调整CDIO工程教育方案，引导学生端正学习态度，鼓励学生活用综合知识，从而提升学生理论知识运用能力和实践操作水平。

3.3.5 组建教师团队

专业教师聘用时，既要在高质量授课方面提出要求，又要教师具备混凝土结构设计经验，这能为混凝土结构设计原理课程教学提供优质服务。教师聘用后，组建双师型团队，这既能提高教师专业教学能力，又能在课程教学改革方面提供丰富的师资力量，确保混凝土结构设计原理课程教学活动又好又快开展。