基于CIDO模式的土木工程地質(zhì)教學(xué)改革探討

基于CIDO形式的土木工程地質(zhì)教學(xué)改革討論〔〕:

摘要：土木工程地質(zhì)課程是土木工程專業(yè)的專業(yè)根底必修課，具有根底理論多、工程理論性強等特點，但該課程在傳統(tǒng)教學(xué)形式下教學(xué)目的難以實現(xiàn)。針對專業(yè)人才培養(yǎng)目的和該課程的特點，基于CDIO工程教育形式，在構(gòu)思、設(shè)計、施行和運作過程中對教學(xué)內(nèi)容和方法進展改革，通過討論轉(zhuǎn)變教師和學(xué)生角色，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，進展理論與理論相結(jié)合教學(xué)，重點運用案例式教學(xué)分析詳細工程理論問題，同時強化過程考核。通過教學(xué)改革理論，學(xué)生理論應(yīng)用才能有了顯著進步，說明該教學(xué)改革形式具有較好的實際效果。

關(guān)鍵詞：土木工程地質(zhì)；CDIO；教學(xué)改革；案例式教學(xué)；理論應(yīng)用才能

本文引用格式：楊光，等.基于CIDO形式的土木工程地質(zhì)教學(xué)改革討論[J].教育現(xiàn)代化,2022,6(78):19-22.

一引言

土木工程地質(zhì)課程根底理論多，工程理論性強，傳統(tǒng)的教學(xué)形式下工程地質(zhì)學(xué)與土木工程地質(zhì)防治技術(shù)教學(xué)內(nèi)容相別離，使得學(xué)生的理論與理論知識銜接不順暢，分析詳細工程理論問題才能差，教學(xué)目的難以實現(xiàn)[1-4]。

CDIO教學(xué)形式中，CDIO分別代表構(gòu)思〔Conceive〕、設(shè)計〔Design〕、施行〔Implement〕、運作〔Operate〕，它是"做中學(xué)";和"基于工程教育和學(xué)習(xí)";〔ProjectBasedEducationandLearning〕教學(xué)形式的集中概括和抽象表達【5】。CDIO教學(xué)形式能將理論與理論結(jié)合起來，使學(xué)生在基于工程工程的學(xué)習(xí)中主動地學(xué)習(xí)相關(guān)理論、技術(shù)與經(jīng)歷，可以解決傳統(tǒng)教育中理論與理論脫節(jié)的問題，非常適用于土木工程地質(zhì)這門課程的教學(xué)。因此，對土木工程地質(zhì)這一工程理論性很強的課程，開展基于CDIO形式的土木工程地質(zhì)課程教學(xué)改革非常必要。

二土木工程地質(zhì)課程CDIO教學(xué)形式流程

基于CDIO教學(xué)形式的改革需要教師和學(xué)生都是教學(xué)的主體，教師單元和學(xué)生單元在各個教學(xué)環(huán)節(jié)中都有對應(yīng)的任務(wù)，如圖1所示。

〔一〕構(gòu)思過程

首先基于專業(yè)人才培養(yǎng)方案優(yōu)化教學(xué)大綱，綜合考慮學(xué)生目的培養(yǎng)才能和土木工程專業(yè)理論中常見的工程地質(zhì)問題，調(diào)整以教材章節(jié)順序為主線的教學(xué)順序，讓學(xué)生盡可能結(jié)合課程內(nèi)容和工程實際，主動參與CDIO教學(xué)形式的全過程。

其次，教師在開展課程CDIO教學(xué)前要熟知課程的知識體系和架構(gòu)，對現(xiàn)有課程知識框架要有打破后重組的才能，只有這樣，教學(xué)環(huán)節(jié)中才能實現(xiàn)課程各知識點的穿插和整合，理論知識和工程理論經(jīng)歷的穿插與交融，實現(xiàn)課程知識的"無縫銜接";和重點難點區(qū)分。

〔二〕設(shè)計過程

在教學(xué)設(shè)計過程中，基于CIDO教學(xué)理念，就需要以知識培養(yǎng)目的、工程工程認識感知培養(yǎng)目的和理論應(yīng)用才能培養(yǎng)目的優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)設(shè)計中，教師負責(zé)優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容的同時，還要加強引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容資料搜集和自主學(xué)習(xí)的設(shè)計。如讓學(xué)生在開展教學(xué)前參與教師的教學(xué)設(shè)計，結(jié)合學(xué)生的興趣選擇適宜的工程地質(zhì)問題進展專題案例教學(xué)等。

圖2所示為現(xiàn)有土木工程地質(zhì)課程教材章節(jié)知識模塊架構(gòu)，在教學(xué)設(shè)計中對分析于詳細的工程地質(zhì)問題時可將其中根底地質(zhì)和巖土體工程地質(zhì)歸納為根底理論知識教學(xué)模塊，工程地質(zhì)勘察融入到工程地質(zhì)問題模塊，突出工程地質(zhì)問題現(xiàn)象、問題分析、治理和防治，討論和總結(jié)這一重點。

〔三〕施行過程

在教學(xué)施行過程中，根據(jù)課堂教學(xué)的進度，適時開展以解決"工程地質(zhì)問題";為主線的案例式教學(xué)。通過對案例中的工程地質(zhì)概況、地質(zhì)災(zāi)害原因分析、地質(zhì)災(zāi)害防治、理論與技術(shù)討論總結(jié)，實現(xiàn)學(xué)生個人或小組團體可以從工程地質(zhì)問題解決方案的構(gòu)思、方案設(shè)計、施行到運行的全過程，到達培養(yǎng)學(xué)生的工程意識思想、專業(yè)業(yè)務(wù)技能與團隊協(xié)作才能。

如對于講授邊坡工程地質(zhì)問題時，針對某個詳細案例，要求學(xué)生以組為單位，每個學(xué)生分配不同的任務(wù)，根據(jù)前階段的根底理論知識教學(xué)和現(xiàn)階段的教學(xué)章節(jié)內(nèi)容分別對該邊坡的地形地貌分析、巖土體的構(gòu)成、外部環(huán)境影響分析、巖土和水的物理化學(xué)性質(zhì)影響分析、邊坡工程的支護方法措施分析等進展分工，每個階段與過程都通過小組內(nèi)部討論而制定。在這分析討論問題的過程中，不僅鍛煉了學(xué)生的組織性，還培養(yǎng)了集體榮譽感和建立了良好的團隊精神。邊坡工程地質(zhì)問題的教學(xué)施行如圖3所示。

〔四〕運作過程

根據(jù)教學(xué)構(gòu)思和設(shè)計，在運作過程中，學(xué)生分組分任務(wù)的每個階段完成之后，要求學(xué)生個人對這一階段的分工任務(wù)進展匯報，由其他學(xué)生和教師共同參與討論，給出階段性的小組決議和建議。在整個工程地質(zhì)問題案例分析討論完成之后，由小組長協(xié)助教師對每組學(xué)生的成果給予成績評定與總結(jié)?？己嗽u定時，設(shè)計出相應(yīng)的考核表，重視學(xué)生個人表現(xiàn)與小組表現(xiàn)的綜合權(quán)重，將個人分工成果、小組成員討論建議和匯總成果全部量化考核，增強了學(xué)生參與工程教育的責(zé)任意識，進步了學(xué)習(xí)效果。

三CDIO教學(xué)形式在教改中的探究

〔一〕轉(zhuǎn)變教師和學(xué)生角色

在CDIO教學(xué)形式中將教師角色由主導(dǎo)者改變?yōu)橹笇?dǎo)者很重要，這會使教師在在教授學(xué)生理論知識的同時引導(dǎo)學(xué)生參與CDIO教學(xué)流程。這就要求教師在掌握扎實的理論知識的同時，還要有一定的理論經(jīng)歷積累，促使教師不斷學(xué)習(xí)提升專業(yè)業(yè)務(wù)知識與才能，也促使教師在教學(xué)當(dāng)中由教授為主逐漸變成以組織為主。

學(xué)生由知識被動承受者變成主動學(xué)習(xí)者。通過學(xué)生的主動參與各教學(xué)環(huán)節(jié)，進步學(xué)生獨立考慮分析問題的方法和提升團隊合作精神，并能培養(yǎng)和建立一定的土木工程地質(zhì)問題綜合防治思維和初步的科研意識及解決實際問題的才能，使得學(xué)生有獲得感和成就感。

〔二〕優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，加強理論教學(xué)的設(shè)計思想

開展基于CDIO理念的教學(xué)改革，需要創(chuàng)新教學(xué)理論，改良教學(xué)方法，在無法增加課時量的情況下對教學(xué)內(nèi)容做出一定壓縮與調(diào)整，對學(xué)生在課堂內(nèi)外參與的內(nèi)容進展合理設(shè)計，把需要講解主要教學(xué)內(nèi)容的重點章節(jié)放置在課堂上，并結(jié)合實在有效的教學(xué)方法進展專題教學(xué)，這對實現(xiàn)教學(xué)目的方面意義重大。

土木工程地質(zhì)課程的主要任務(wù)是讓學(xué)生理解工程建立中可能出現(xiàn)的各類工程地質(zhì)現(xiàn)象和問題，分析各類工程地質(zhì)問題對工程建立的影響，并能提出相應(yīng)的防治措施。因此在各教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師必須加強理論教學(xué)的設(shè)計思想，重點講解各類工程地質(zhì)現(xiàn)象與問題的成因、影響因素、誘發(fā)機制、穩(wěn)定性評價和防治性措施等，使學(xué)生能將所學(xué)知識能直接應(yīng)用于實際工程建立中。

〔三〕進展理論與理論相結(jié)合教學(xué)

CDIO教育理念和土木工程地質(zhì)這門課程的性質(zhì)和特點都要求在教學(xué)中有效地交融理論與理論，進展理論與理論相結(jié)合教學(xué)。教學(xué)過程中，邊進展理論教學(xué)、邊對相應(yīng)的工程地質(zhì)案例布置問題，讓學(xué)生帶著問題和任務(wù)去為下一階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容做準備，實現(xiàn)了理論課與理論課在時間和空間上的結(jié)合，這樣可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進步教學(xué)效果。例如，在講巖層及巖層產(chǎn)狀根本理論知識時，如用傳統(tǒng)教學(xué)方法，結(jié)合多媒體課件，學(xué)生僅僅對巖層的空間形態(tài)有著一定的認識，很難聯(lián)想到巖層的空間分布形態(tài)不同會對坡體本身或者工程建筑帶來什么影響；假設(shè)進展理論與理論相結(jié)合教學(xué)，結(jié)合簡單的圖片和案例穿插講授巖層的空間分布形態(tài)對工程地質(zhì)的影響，大量的可用信息可以直觀地提供應(yīng)學(xué)生，可以大大進步課時效率，調(diào)動學(xué)生的興趣和積極性，也為今后的工程案例教學(xué)環(huán)節(jié)打下理論根底。

〔四〕案例式教學(xué)的運用

案例式教學(xué)是CDIO工程教育形式的重要組成局部，在教學(xué)設(shè)計中將教學(xué)內(nèi)容中包含的知識點、各種材料圖片及技術(shù)施工手段等內(nèi)容制作成圖文并茂的PPT課件，同時參加近期國內(nèi)外的工程地質(zhì)熱點問題，擴大課堂教學(xué)的信息量，強化學(xué)生對知識的理解。

通過施行案例教學(xué)，更深化貫徹CDIO工程教育理念，提升學(xué)生在"做中學(xué)";和"基于工程教育和學(xué)習(xí)";中的好奇心和學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生在工程地質(zhì)案例問題討論過程中既深化對土木工程地質(zhì)的根本理論、概念和工程技術(shù)手段的理解，又能對案例內(nèi)容形成自己的新觀點，通過案例教學(xué)的運作和施行過程中調(diào)動學(xué)生積極性和主動性、進步學(xué)生分析問題和解決問題的綜合才能。

〔五〕創(chuàng)新過程考核機制

CDIO教學(xué)形式在提升學(xué)生參與的同時重視教學(xué)目的的達成，這就要求在學(xué)生參與的教學(xué)環(huán)節(jié)中進展多元化監(jiān)控，建立反響機制，及時量化教學(xué)過程中各個環(huán)節(jié)的學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效果?？紤]到教學(xué)時間和精力，借鑒"課堂派";等小程序建立案例式教學(xué)任務(wù)，根據(jù)學(xué)生的實際情況制定不同的學(xué)習(xí)方案和任務(wù)目的，小程序上教師端可以顯示每位學(xué)生的參與情況和上傳發(fā)布的任務(wù)結(jié)果?？己酥袑W(xué)生個人完成情況與小組完成情況各占一定的比例，根據(jù)完成情況及質(zhì)量進展考核評分。

經(jīng)過類似考核方式的改革，進步學(xué)生的參與度，真正表達發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的評價導(dǎo)向，保證課程的學(xué)習(xí)效果，進步學(xué)生的理論應(yīng)用才能。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，參與CDIO教學(xué)形式授課的學(xué)生，其在后續(xù)的專業(yè)課程，如?根底工程?、?路基路面工程?和?橋梁工程?等課程學(xué)習(xí)的根底和理論應(yīng)用才能都有了顯著的提升。

四結(jié)語

〔1〕CDIO教學(xué)形式相比于傳統(tǒng)教學(xué)形式有其顯著優(yōu)點，但CDIO教學(xué)開展對教師的課程設(shè)計和課堂的組織才能都提出了較高的要求。實際的教學(xué)中，在有限的授課時間內(nèi)，只能有針對地對某幾項教學(xué)專題進展CDIO形式教學(xué)，同時需要學(xué)生主動配合，教師和學(xué)生在學(xué)習(xí)上花費的時間和精力顯著增加，導(dǎo)致CDIO形式教學(xué)在全過程教學(xué)應(yīng)用中存在著限制。

〔2〕通過理論證明，盡管是在改革探究，土木工程地質(zhì)課程在基于CDIO教學(xué)改革中已初步顯示出了良好的教學(xué)效果，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，進步了他們工程理論應(yīng)用專業(yè)才能，因此實行基于CDIO教學(xué)改革是非常必要的。

參考文獻

【1】馮錦艷,于志全.對標國際的工程地