基于CDIO工程教育理念的隧道工程教學改革
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摘要：隧道工程是土木工程專業的核心課程，結合隧道工程課程的特點和教學目的，分析了傳統隧道工程教學中存在的問題。通過學習借鑒CDIO 工程教育理念，闡述了基于CDIO 教育理念的隧道工程教學改革思路，提出了教學改革的具體措施。通過CDIO教學改革，突顯了課程教學能力目標，更新了教學資源和教學內容，通過合理的課程項目，提高了學生學習積極性，培養了學生團隊合作及溝通協調能力，完善了課程考核方式，在教學質量上取得了較好的成效，為土木工程人才培養的課程改革與教育實踐提供參考。
關鍵詞：CDIO;隧道工程;教學改革
中圖分類號：U45;G6420 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2019）02-0085-04
CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，繼承和發展了歐美20多年來工程教育改革的理念。長期以來，工程能力培養的缺失一直是國內高校在課程教學過程中存在的普遍問題[1]。在當前“互聯網+”和“以轉變經濟發展方式為新常態”的社會大背景下，企業對人才的知識、能力及素質等方面的要求也在不斷發生變化。依據中國產業發展戰略布局和對工程人才的需求，進一步深化課程教學改革，推進人才培養模式創新，是高等工程教育改革成功的關鍵[2]。 隨著中國高等工科教育逐步與國際接軌，CDIO理念在工程教育教學改革中得到了廣泛的應用[3-6]。隧道工程作為土木工程、交通工程類的一門主要專業技術基礎課程，涉及的教學內容較多，知識結構復雜，要求學生在學習材料力學、結構力學、彈性力學和工程地質學等課程的基礎上，進一步掌握埋置于地層中結構物的受力特點、荷載特征、計算原理和方法、施工方法和工藝，使學生具有隧道工程學科領域內的專業理論與工程應用基礎知識[7]。
隧道工程是浙江大學城市學院的專業核心課，同時是學生“工程師訓練”的重要課程，在專業培養體系中具有貫穿性，是土木工程專業知識應用的綜合課程，也是隧道工程專業學生畢業設計的基礎訓練課程， 對于學生專業性的培養具有舉足輕重的作用。課程的教學目的就是在經典理論的基礎上，將新的理論與技術傳授給學生，讓學生全面掌握隧道工程的相關知識和技能，適應新經濟建設形勢下隧道工程人才培養要求，從而能較快地適應市場，提高學生就業率。
文章針對當前隧道工程課程教學中存在的問題，將CDIO 工程教育理念與課程結合，通過課程項目實踐和教學改革，積極探索和創新針對隧道工程課程的教學方法及思路，為土木工程專業課程改革與教育實踐提供參考。
一、傳統課程教學現狀分析
目前，隧道工程課程主要為小班教學（20 人/班），課堂教學采用工程案例、講練結合、問題探究等方法，提高學生的學習興趣。主講教師一直在教學實踐中不斷探索，在課程教改方面不懈努力，但教學過程中還存在一些問題，需要改進和完善。
（1）課程教學的能力目標尚不明確。目前專業課教學普遍存在的問題是：課程的知識目標非常明確也比較充分，但是針對學生素質養成的能力目標并不突出。
?。?）課堂教學內容和教學模式值得進一步探討。傳統課堂教學按照所選教材及增加的內容，以教師授課為主，同時結合課外作業開展。學生的課堂參與度相對較低，學習積極性和主動性受到影響。在這種“填鴨式”教學模式中，學生的自學能力和團隊溝通協調能力欠缺。
?。?）學生課程考核的全面性及合理性值得進一步研究。課程的考核評價以考核學生的知識掌握廣度和深度為主，兼顧平時作業的完成情況。單從成績構成來看相對合理，但關于能力方面的評價并沒有突顯，無法體現學生的學習過程和成長過程。
在“互聯網+”的時代大背景下，高校大學生的學習環境也發生了翻天覆地的變化。新型教學模式的出現，極大地調動了大學生的學習主動性和積極性，促進教師教學水平的提高。因此，在CDIO工程教育理念下，隧道工程課程的教學改革迫在眉睫，需要突顯課程教學的能力目標，更新教學資源，重組教學內容，進一步研究更合理、更全面的綜合考核評價體系，把學生的直接參與過程納入考核，不再“一刀切”，從傳統的期末考試為主和一貫的以學習結果為主的考核方式逐漸轉變為以學習過程為主的考核方式，課內外有機結合，以提高學生的學習主動性和積極性。
二、基于CDIO的課程教學改革措施
本項目在秉承已有教學改革成果的基礎上，對課堂教學進行深化改革，在知識傳授的基礎上，加強學生能力的培養。通過突顯能力目標的教學設計和案例引導的方式，將以教為主的教學模式逐步轉化為學生主動探究的模式。以大作業和課程實踐項目的形式，加強課外學習環節的設置，增加學生的課外自主學習時間。能力評價與過程評價有效結合，在考核知識的同時突顯能力培養的成效。
?。ㄒ唬└陆虒W理念，加強師資隊伍建設
積極借鑒國際CDIO工程教育的先進教學思想，更新教學理念。首先，通過教學經驗豐富的優秀教師帶動和幫扶年輕教師，提高整個教學團隊的教學質量和教學水平，成立課程組，負責課程的日常教學和建設;其次，積極組織團隊成員參加國內外相關CDIO教育教學培訓和研討會，促進團隊整體結構優化和教學水平提高;最后，鼓勵和推動團隊成員充分利用網絡資源，學習國內外相關高校的精品課程，結合實際工程案例進行教學，提高學生的工程實踐能力。
（二） 合理規劃教學內容，制定突顯專業能力培養的課程大綱
結合社會需求及學生的具體情況，注重對工程應用能力的培養，整合教學資源，建構突顯能力培養的課程教學大綱。相關內容為后續畢業設計作好鋪墊，形成與專業能力培養對接的培養目標與要求。
主要是設計并實施突顯能力培養的課程能力大綱。首先，把高等學校土木工程學科專業指導委員會制定的《高等學校土木工程專業本科教育培養目標和培養方案及課程教學大綱》作為課程的指導，同時結合《高等學校土木工程本科指導性專業規范》中的專業知識體系，參考其六個知識領域的核心知識單元，并根據《工程學子卓越培養計劃土木系實施方案》和《土木工程專業“小龍班”科目計劃》的指導思想，重組教學內容，整合教學資源，在現行教學內容的基礎上合理規劃，有所側重?；谝陨显瓌t，制定新的《教學大綱》和《教學進度表》，深入實踐CDIO教學模式，結合社會需求及土木系學生的具體情況，構建突顯土木工程能力培養的《課程能力大綱》。 ?。ㄈ┊a學研緊密結合，改進教學方法，實現教學內容的不斷更新
面向信息時代，采取傳統教學、多媒體、錄像資料等相結合的教學方法。輔以文字教材、媒體電子教材、網絡學習資料等構成立體化教材。通過這些教材、教案，教學內容體現系統化的教學理念并呈現出數字化教學特點。同時，課程緊密結合工程實踐，完成課程教學內容的更新，隨時將近年來國內外隧道工程科研、設計和施工的新成果不斷豐富補充到案例教學中。充分利用網絡資源，適時介紹和更新隧道設計、施工理念、新技術、新方法等教學內容。任課教師和學生利用科研、實習的機會深入隧道工程現場，課內外結合，加強理論知識和實際工程的對接。此外，課程實行校企雙師制，根據課程內容，邀請業界精英開設專題講座，把最新的工程案例和施工方法帶進課堂，開拓學生的視野。
（四） “案例”教學回歸工程，設計課程CDIO三級項目，強化學生解決實際問題的能力
按照學院培養“應用型、復合型、創新型”人才的培養目標，在學習和研究《CDIO大綱與標準》的基礎上，采用案例專題教學，改變傳統填鴨式的教學，有機統一“教”與“學”，通過專題案例教學使工程教育“工程化”，學生參加案例分析等教學環節使工程教育“回歸工程”，不出教室就能學習別人的成功經驗，吸取失敗教訓。著重培養學生工程意識，提高學生解決實際工程問題能力，鍛煉學生的綜合素質。
同時密切聯系CDIO教學理念的四個基本內容，設計并實施體現“構思-設計-實現-運行”的課程項目，以CDIO基本理念創建基礎能力培養的實踐項目，在實踐中激發學習興趣， 突出學生的主體地位，實施對目標能力的培養。工程實踐項目以團隊合作的形式展開，在分組時充分考慮組內學生的優勢能力，按C（Conceive）、D（Design）、I（Implement）、O（Operate）各一人組成4 人小組，讓學生在項目實施過程中相互學習、共同提高，實現工程能力培養、個人能力和態度培養、人際交流和團隊工作能力培養、系統能力培養的CDIO能力培養要求。
（五）以學生行動為導向，提高應用能力，探索合理的成績評價體系
根據CDIO標準，做好課程的頂層設計，并以課程CDIO教學大綱為基準組織教學，明確能力培養點及學生課內外CDIO訓練的內容和學時。把學生在課程中的自主學習過程及學習結果納入期末綜合考核，并結合CDIO實踐訓練內容，明確目標能力點，提高學生對基礎知識的應用能力，構建合理的成績評價體系，以便更加充分地反映學生的真實學習水平。以突顯能力培養為目標，有效促進課程實踐與自主性學習，集成考評實施辦法。結合學校Blackboard教學平臺（BB平臺），把課程資料、PPT課件、在線測試、討論版等資源根據難易程度設置為不同的在線學習經驗值，根據學習經驗值給出在線學習成績，同時換算成百分制成績。在課堂中，根據小組討論及CDIO項目結果給定課堂現場活動成績，通過課外學習、課堂活動、實踐項目相結合的考評辦法，促使學生根據自身知識結構和需要，積極、主動、創造性地完成課程實踐，注重平時作業的訓練，較為真實地反映學生的實際學習情況，最終形成隧道工程課程綜合考核體系。
三、課程教學改革成效
基于CDIO國際工程教育理念，隧道工程課程的教學方法改革已連續實施兩年，實施效果比較明顯，除極少數學生外，基本都能很好地配合課堂教學，積極主動參與課堂討論，自主完成BB平臺的學習和測試等環節，學生的學習興趣和求知欲得到了較大提高。同時，通過CDIO課程項目，每組學生都能基本掌握和應用隧道工程的基本理論知識和結構設計方法，為進一步的畢業設計和今后工作打下基礎，也培養了學生的團隊溝通協調能力和演講交流等能力。在教與學的過程中，加強了教學效果和學習效果的反饋，強化師生之間交流，增加師生之間的感情，構建平等友好的對話環境、快樂輕松的學習氛圍，讓學生體會到教師的用心和課程的重要性。
四、結語
基于CDIO 理念的隧道工程教學改革能有效解決傳統教學中理論教學與實踐教學脫節、課程教學能力目標不足、考核方式不合理的問題。通過教學改革，改進和完善現有的教學方法，在課堂教學的基礎之上，通過課外練習和CDIO課程項目的形式，引導學生自主進行課外學習，增加課外獲取知識的渠道和時間，培養學生的學習興趣和求知欲，并在課外的訓練中培養學生獨立自主的學習能力和團隊溝通協調能力。同時，也建立了更加科學合理的成績評定考核方式，從以期末考試為主的考核方式逐漸到以學生學習過程為主的考核方式，完成工程師專業技術和綜合能力目標的對接，為學生今后的工作奠定了良好的基礎。
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