CDIO模式下民族类高校土木工程毕业设计的创新与实践

［摘 要］本文针对CDIO模式下民族类高校土木工程专业培养的要求，以西藏民族大学为例，分析目前土木工程专业学生在毕业设计中存在的问题，围绕CDIO的标准要求从选题创新、设计指导过程创新、考核评价创新三个方面進行改革实践，并给出具体选题建议，形成设计指导过程、考核评价创新的思路。

［关键词］CDIO；毕业设计；土木工程；民族高校；创新

［中图分类号］G64文献标志码：A

毕业设计是土木工程专业培养方案中的必修环节，不仅考查学生独立完成建筑结构设计的能力，还可以激发学生结合已有社会环境进行技术改造的创新意识，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。民族类高校土木工程专业的学生培养工作要在满足普通高等学校本科教学质量国家标准的基础上，更加具有面向地方建设需求的民族区域特色。同时，民族类高校学生中有相当一部分学生为少数民族，各类学生的基础知识掌握水平参差不齐。因此，民族类高校在办学模式上不能生搬硬套其他普通高校。CDIO模式（Conceive-Design-Implement-Operate）是近年来国际先进工程教育理念，其围绕四个方面（技术知识和推理、个人职业技术与道德、团队协作与交流、企业和社会环境下CDIO系统）制定出一套能力大纲，并制定12个具体目标［1］，强调在工程活动全生命周期中培养学生个人能力、人际交往能力和对设计过程、系统的构建能力［2］。结合民族类高校土木工程专业，本文将以西藏民族大学为例，探讨CDIO模式下土木工程专业学生毕业设计的创新与实践。

1 土木工程专业毕业设计存在问题

秉承“爱国、兴藏、笃学、敬业”的校训，贯彻新形势下西藏地区经济社会发展战略，立足于区域技术人才发展与基础建设需求，西藏民族大学土木工程专业已招收十届学生。与其他本科高校相同，本校土木工程专业学生毕业设计主要围绕多层框架结构建筑结构设计开展，主要考查学生文献检索和收集资料的能力、通过把控设计系统与细节来确定设计方案的能力、工程技术与经济分析的综合能力、应对各类环境合理创新并运用计算软件进行理论分析的能力、按照要求设计施工图并规范撰写计算书的能力［3］。学生毕业设计中存在的问题表现在以下方面。一是缺乏主动完成设计任务的能力。学生对于整体设计框架把控不强，部分学生存在消极等待、依赖性强等问题。二是设计创新能力不足。学生在结构选型、外立面设计上缺乏创新思路表达，在追求结构设计的技术经济指标优越性上有所欠缺。三是熟悉规范和完善结构设计文件的能力薄弱。对规范中条文本质含义没有正确理解，图纸表达相对生疏，技术资料不够完整，语言不够精练。四是缺乏与施工方面密切配合的能力。不能配合施工要求进行钢筋选择，配筋环节生搬硬套，混凝土强度等级、钢筋的直径、间距未能考虑施工人员的操作难度，部分构造及表达不符合施工现场的要求等［4］。

2 CDIO模式下土木工程毕业设计改革创新

CDIO模式“12标准”中4～5标准描述了工程设计的实现要从学生的兴趣出发，完成至少两个水平（基本水平和高级水平）的设计，同时要在实践场所与其他环境方面做好配套与支持工作，用好现代专业软件。6～7标准指出培养过程中应注重学生综合能力及学习主动性的提升［5］。因此，寻求本校土木工程专业的发展空间，深入剖析CDIO教育模式下的学生培养要求，认真研究影响学生设计能力提升的关键性因素，以提高毕业设计整体质量水平为总目标，以提升学生设计主动性、激发学生创新思路、夯实学生专业基础、丰富学生实践经验为主要任务，围绕选题创新、设计指导过程创新、考核评价创新三个方面，本校土木工程毕业设计专业培养将着力提高学生的综合素质，并从学生个人能力、设计的构思和系统把控能力上取得突破。

2.1 选题创新

新形势下CDIO模式要求学生的个人能力、设计的构思和系统把控能力有所提升，特别是创新能力的提升［6］。针对目前土木工程专业毕业生选题陈旧、创新能力不足的问题，选题创新改革要从CDIO模式下的培养目标出发，充分发挥学生的主观能动性，不限制学生思路，给予学生更多空间进行创新。

2.1.1 根据行业发展需要，建立设计题目库

设计题目应具有一定的应用性，符合专业培养方案和人才培养目标，满足学生的全面训练要求并具有一定的考核标准。设计题目库的建立需要注意数量上大于学生人数的20 %。

2.1.2 题目类型要多样

不拘泥于普通民用建筑，鼓励学生进行民族类建筑物的设计，如藏式民居建筑等。选题要以培养学生全面设计、利用所学专业知识解决实际问题为导向，对于少数民族学生，需要学生对当地区域风格建筑有所熟悉，对其结构构造设计技术有所掌握。

2.1.3 设计任务量要适中

要保证学生在规定学时内完成设计内容，不能盲目贪多。设计任务要因材施教，针对部分基础较差的少数民族学生，要注重其专业基础的考核以及逻辑思维和独立设计能力的培养。

2.1.4 突出选题方案创新点

在满足建筑物常规结构设计的同时，要体现建筑结构设计的创新点，如绿色建筑设计理念、藏式建筑构造特点、多途径结构计算对比分析等，培养学生的逻辑思维和创新思维。

2.1.5 选题模式创新

选题依托于大学生毕业设计（论文）管理系统进行双向选择，突出学生主导和选题前的初步方案准备。首先，教研室通过学生选题大会布置设计任务（主要包含建筑面积要求、层数要求、图纸要求、计算要求等）并对学生进行摸底。其次，教研室整理学生感兴趣的建筑类型并通过教师会议进行任务部署，每位教师分配1～2类建筑物的指导任务，并通过大学生毕业设计（论文）管理系统发布任务书，学生根据自己的兴趣方向进行选择。最后，学生整理好自己的初步设计方案在双选会议上进行创新点描述，通过后双方达成师生关系。

2.2 设计指导过程创新

CDIO模式强调学生要在设计的全生命周期内将所学的专业知识应用到实践当中［7］。学生在整个设计的过程中能否完成高质量的设计探索与实践，这与优秀的设计指导过程密不可分。指导过程要以学生为主体，为学生提供优良的辅助平台，让学生能够高效有序地融入设计當中，具体创新思路如下：

2.2.1 制订学习计划，丰富指导形式

毕业设计针对本科四年级学生，指导过程期间可能涉及学生就业、考研复试等。因此，指导教师应该根据学生实际情况制订设计总进度计划，学生结合自身情况按照总进度计划制订周计划，学生设计全程需要严格按照计划执行。指导工作以“线上+线下”结合为主，线下集中指导保证每周至少一次，线上指导可以利用各类聊天、办公、微课软件随时随地开展。最后，做好指导记录与备案工作并在大学生毕业设计管理系统中上传。

2.2.2 主动搭建辅助设计平台

指导过程中应充分围绕CDIO模式的培养要求，为学生提供良好的设计环境和设计场所。在构思（Convince）方面，结合学生题目在学生的初步方案设计上给予概念性的、凸显创新点的指导。在设计（Design）方面，针对我国目前对结构设计人员的要求（结构设计人员必须采用两种及以上设计软件同时计算合格后，才能参考计算结果进行施工图设计），本校为土木工程专业学生搭建专业软件实训室，包含PKPM软件、BIM技术应用软件等，瞄准学生的建筑模型可视化、一体化和参数化的技术目标，在学生毕业设计的电算能力上进一步突破，提升学生的设计质量与综合素质。同时，针对学生结构设计文件能力薄弱的问题，搭建“规范空间”平台，围绕学生本科四年所用的设计类规范、各类平法图集以及藏式各类民居建筑书籍等建立专业学习读书平台，实行开放式管理，学生在图纸设计过程中可以随时借阅参考。在实施（Implement）环节，为提高学生配合施工的综合设计能力，搭建“土木工程智慧工地实战实训平台”，学生通过VR虚拟空间掌握施工现场的相关技术流程和构造要求。同时，开放“模型实验实”，学生通过参观对应建筑构造进而提升建筑结构设计的完整性和准确性。在运行（Operate）方面，通过对学生施工图的完善和计算书的书写进行指导，学生在每周线下答疑环节运用场景模拟的方式对设计方案进行陈述表达，并最终按照要求对学生的手算方案与电算方案进行对比分析，找出存在的问题并进行修改，从而提高学生的综合素质。

2.3 考核评价创新

在CDIO模式下的学生毕业培养过程中，除“构思—设计—实施—运行”模块，信息的反馈评价也尤为重要，将包含反馈评价（Feedback Evaluation）的CDIO称之为“CDIOF”［7］。只有建立良好的评价系统并对整个设计过程及时检验和纠偏，才能保证CDIO系统高效运转和实施。毕业设计的反馈系统主要包含了指导过程反馈评价和答辩考核评价两个方面，后者可以对学生最终成果进行评判，从一定意义上也是对整个设计是否合格的一个反映。为实现CDIO模式下的培养目标，以结果为导向加速设计过程的运转，对于考核评价创新的主要思路如下：

2.3.1 设计成果标准化

毕业设计成果标准化建设，一方面可以帮助学生和指导教师快速捕捉到设计要点及设计目标；另一方面可以将学生的设计成果、设计考核标准和CDIO模式下的设计培养目标做到三对照，保证评审的科学性和公平性。CDIO模式下土木工程专业毕业的成果标准如下表1所示。

2.3.2 凸显过程性考核

学生的最终成绩要在设计成果的基础上对设计过程有所体现。其中，指导教师首先围绕学生的设计态度、能力、创新点及最终的设计成果进行打分，对于设计内容和质量不符合任务书要求的直接不予答辩。其次，答辩过程中要对设计思路、设计过程及设计成果进行描述，评审老师针对学生设计过程中的专业技术问题进行现场提问，最终根据学生的设计成果及图纸计算书表达给出综合成绩。

2.3.3 完善答辩考核制度

毕业设计的考核评价是对学生大学四年在设计能力上的完整反映，只有做到公平公正、严格把关才能保证专业学生质量，进而为地区和国家输送综合素质较高的人才。可以从以下几个方面入手：一是答辩考核要对学生的个人形象和设计展示语言表达能力有所要求，二是指导教师初查不合格的不能参与答辩，三是首次答辩人数控制在学生人数的30 %以内，优秀占比≤10 %，四是二次答辩的学生在答辩过程中增加描述设计修改内容、评价设计存在问题的部分，五是对于两次答辩不合格的学生不予毕业。

3 结语

按照CDIO模式下工程学科的要求，以培养服务地区建设需求、设计综合素质较高的土木专业人才为宗旨，针对学生目前存在的设计问题，西藏民族大学土木工程专业毕业设计主要围绕选题创新、指导过程创新和考核评价创新开展改革实践，在学生个人能力、设计的构思和系统把控能力方面取得了较好突破。学生对设计的兴趣和效率有所提升，对设计问题的解决思路和方法有所拓展，而且其独立设计能力与自主学习规范的能力显著提升。

参考文献

［1］张根凤. CDIO模式及OBE理念下的土木工程毕业设计改革探讨［J］. 创新创业理论研究与实践，2022，5（18）：148-150.

［2］Fan Y，Zhang X，Xie X. Design and Development of a Course in Professionalism and Ethics for CDIO Curriculum in China［J］. Science & Engineering Ethics. 2015，21（5）：1381-1389.

［3］王国林，丁文胜，赵海东. 应用本科院校土木工程专业毕业设计教学改革研究与实践［J］. 高等建筑教育，2014，23（2）：119-122.

［4］白俊青，张树福. 谈如何做好土木工程专业毕业设计指导［J］，呼伦贝尔学院学报，2014，22（3）：105-108.

［5］李彦龙. 应用型本科土木工程专业毕业设计改革与实践——以许昌学院为例［J］. 高等建筑教育，2019，28（4）：109-114.

［6］克劳雷. 重新认识工程教育——国际CDIO培养模式与方法［M］. 顾佩华，沈民奋，陆小华，译. 北京：高等教育出版社，2009.

［7］秦卫红，姚一鸣，张志强等. 基于CDIOF-BIM的土木工程联合毕业设计教学实践与思考［J］. 高等建筑教育，2022，31（5）：63-70.

［项目名称］2022西藏自治区高校教师专业实践实战能力提高计划项目；2023年西藏民族大学教改项目“新工科背景下土木工程专业学生毕业设计能力提升方法研究（项目编号2023585）。

［作者简介］张晓，男，陕西合阳人，西藏民族大学，讲师，硕士，研究方向：混凝土结构设计与加固。