基于CDIO教育理念的岩土工程勘察课程教学改革

巨澍朋 杨晓松 贾 斌 王 荣

随着信息化教学手段的快速发展，以学生为中心的教学理念的提出，线上与线下、理论与实践相结合的混合式教学模式逐步走入高校课堂，教学模式得到新的发展。CDIO（Conceive Design Implement Operate）工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，继承和发展了欧美发达国家20 多年来的工程教育改革理念[1]。

传统的岩土工程勘察课程教学存在教师讲授理论多、学生实践少的情况，而在实践环节，基础性实验较多，对于培养学生的创新能力、独立实践的工程能力以及动手实践能力是远远不够的。在学习岩土工程勘察课程的过程中，学生普遍存在对勘察基本方法和手段掌握不熟练、对试验系统的构成和勘察技术的运用不自如的问题[2]。为了尽快达成我国新兴的城市地下空间工程专业人才培养目标，需要对传统的人才培养方案、课程设置和教学模式进行改革，结合专业特点加大实践教学改革力度。

一、岩土工程勘察课程教学存在的问题

塔里木大学水利与建筑工程学院土木工程专业的人才培养计划包括建筑工程、道路与桥梁工程和地下工程三个方向。岩土工程勘察课程作为专业必修课，设在第5 学期1—8 周，共32 学时（课堂讲授28 学时+室内实验4 学时）。该课程以工程地质学、地质学基础、土力学、岩体力学、基础工程等课程为基础，内容涵盖了工程地质测绘与调查、岩土钻探和取样、原位测试、室内试验、勘察报告的编写等诸多内容，是塔里木大学土木工程专业的核心必修课程。在整个课程教学体系中，该课程起着重要的衔接作用，能够帮助学生将课堂的理论知识转化为实际工程勘察职业技能。

分析和总结历次教学过程中的理论教学方法、学生的考试成绩和教学效果反馈等，发现高校岩土工程勘察课程教学存在一定的问题，主要表现为三个方面。第一，教学内容部分交叉重叠。具体表现：同一专业方向开设不同类型专业课程，课程内容出现交叉重复，授课教师各自备课，讲授内容重复；相近专业不同方向的同一院校使用同样的教材，采用同样的授课方式，未充分体现不同专业方向特色和培养目标，教学内容交叉重叠，未能体现专业课程特色。第二，实践教学环节相对薄弱。因我国土木类专业设置需要，课程类别数量增加，同时课时较以前有所减少，其中实践教学的学时被压缩，使得此课程仍旧以课堂讲授为主，缺乏课程实验、课程设计、野外实习等实践教学环节，对学生工程实践能力、创新能力的培养极为不利。第三，课程内容在“新”上体现不足。随着科技的快速发展，工程行业的各种新理论、新技术、新方法、新规范在工程实践活动中大量涌现，但目前教材更新存在滞后性，教学过程中的学科新理论、新技术、新发展体现不足，不利于学生了解学科前沿动态，不利于拓宽学生的专业视野。

二、基于CDIO 教育理念的岩土工程勘察课程教学改革思路

岩土工程勘察课程是专业必修课，学生在学习该门课程时习惯于进行知识记忆和理解，达成应试教育的浅层次学习目标，没有形成综合分析、评价和创新应用的高层次学习思维，重知识轻应用。本文结合课程思政、CDIO教育理念、应用型人才培养目标、学生未来就业的问题和管理岗位对岩土工程勘察课程的需求，深入企业走访调研，以企业技术岗位能力需求为导向，遵从现阶段教育情况提出高阶性、创新性和挑战度的“金课”标准，提出岩土工程勘察课程教学改革思路。高校应围绕教学内容、教学方法、实践教学、评价考核等方面改革岩土工程勘察课程，对于课程资源进行再开发、整合、设计，具体改革思路如图1 所示。

图1 课程改革思路

三、基于CDIO 教育理念的岩土工程勘察课程教学改革内容

按照“理论梳理—资源开发—教学设计—应用探索—反思提升”的基本思路展开研究，试图探索出一个以学生为主体、线上线下有机结合、闭环评价反馈设计的教学模式，重点放在教学环节的设计与实施上。

（一）整合教学内容

按照课程教学大纲要求，有机结合课程知识目标、思政目标、能力和素养目标，优化课程教学体系。以学生为中心，选择典型工程案例，结合课程知识点，从实际应用需求角度出发，把枯燥的教学内容变成实际工程中的解决方案。不断更新优化工程实际案例库，在教学中，自然融入人文思政元素，充分调动学生的积极性和创造性。针对岩土工程勘察课程知识点庞杂、概念繁多的特点，在课堂教学和实践教学中应各有侧重点，整合教学内容，避免知识点重叠，建立工程实际案例库，提高学生理论联系实际的能力。

（二）改革教学模式和教学方法

改革传统的“灌输式”教学模式，鼓励学生积极参与课堂学习，上课过程中活跃课堂气氛，针对不同教学内容，组织学生组成学习小组进行讨论，给学生自主学习的机会和展示自我的舞台，激发学生学习兴趣，营造积极向上的学习氛围。以工程案例为导向的实践教学内容丰富多彩，而且不受时间、地域限制，可以实现专业理论和工程实践的有机结合[3]。教师讲授内容应具体、明确，可以采用启发式教学法，引导学生对案例进行研讨，激发学生求知欲，加强教师和学生之间的双向交流。建立完善的工程案例库，将工程案例作为实践教学素材，系统开展构件工程地质勘察、岩土力学实验、设计分析、工程施工、质量检验、监测预警等各个环节的教学，从教学角度再现岩土工程建设过程，更好地激发学生的学习兴趣，提高实践教学效果。

教学内容适当留白，为学生留下独立思考、自主研究的空间。教学方法要多样化，引入活动探究法、直观演示法、知识迁移对比法、案例教学法、讨论分析法、系统教学法等[4]。充分利用雨课堂，课前提前发布预习内容及学习内容，进行课前测试，了解学生学习情况，做到心中有数，实时调整教学内容和教学方法。课中采用五星教学法：一是聚焦问题，激发兴趣；二是温故知新，引导入门；三是示证新知，教会理解；四是应用新知、辅导练习；五是融会贯通，考查应用。课中运用现代化教学手段，通过启发、讨论交流，使学生掌握岩土工程勘察的基本理论知识，并引入具体案例进行分析总结，培养学生融会贯通、解决实际问题的能力。课后教师及时发布习题和知识拓展材料，强化学生对于知识点的理解及应用，更好地进行归纳总结，结合学生反馈了解教学效果，提高教学水平。具体教学流程设计如图2 所示。

图2 教学流程设计图

（三）加强实践教学平台建设

以CDIO 工程教育理念为指导，有机结合课程的知识目标、思政目标、能力和素养目标，培养学生的工程实践、设计、创新等应用能力，实现知识与能力的融通。为了提升学生的实践技能和创新能力，从三个方面全力打造新型实践教学平台。第一，加强课程实验教学。利用实验讲解专业性、实践性较强的课程内容，利用实验验证理论。设置探索性实验、综合性实验、个性化实验，通过实验提高学生的动手能力，培养学生的创新意识和创新能力。第二，加强实训基地建设。充分利用学校资源，在校外通过校企合作方式建立教学实习基地，以实现校企优势互补、资源共享，探索产学研一体化发展道路，服务地方经济，这样既能提升实习效果，又有利于学生提前熟悉就业环境。第三，增设课程设计环节。一部分土木工程专业地下工程方向本科毕业生的就业方向是勘察设计院，其基本工作是编制岩土工程勘察报告。增设课程设计环节，可以锻炼学生将理论知识应用到工程实践中的能力和工程设计水平。

（四）课程思政案例构建

深入挖掘课程蕴含的质疑和创新精神、工程伦理、习近平新时代中国特色社会主义思想等思政元素，在传授知识、提升学生能力的同时，加强对学生社会主义核心价值观的塑造。

落实立德树人根本任务，坚持“学生中心、产出导向、持续改进”的理念，突出新工科内涵，进行专业改革和教育模式创新，加强优质教学资源建设，以新的教学手段、模式推动专业教学发展，深入挖掘课程蕴含的思政元素。关注学生所得，关注课程目标达成，从专业自信、民族自豪、职业精神等多个角度激励学生，真正让课程优起来、学生学起来、效果体现出来。比如：岩土工程勘察课程内容涉及测绘技术、勘探技术、原位测试技术的发展现状，教师在教学中可以介绍我国勘探测试仪器发展现状，激发学生的创新意识和奋进精神；在工程地质测绘与调查部分引入遥感技术、卫星观测技术在“大国重器”中的应用，培养学生的科学精神，引导学生积极践行社会主义核心价值观；在数据处理部分引入求实创新、诚信教育等课程思政内容，保证数据及处理结果的真实性、准确性、可靠性。

岩土工程勘察是塔里木大学土木工程专业的必修课，着重介绍岩土工程勘察的基本理论和方法，注重勘察理论知识与工程实践的有机结合。该课程实践性较强，涉及学科较多，涵盖知识面较广。基于CDIO 教育理念的岩土工程勘察课程教学改革是一项系统性工程，在教学内容多且抽象而课时相对少的情况下，需精选课程教学内容，突出教学重难点，不断改进教学方法和模式，加强实践教学，注重培养学生分析和解决工程实际问题的能力，以培养出更多社会需要的高质量岩土工程勘察人才。