《混凝土结构设计》课程能力培养教学模式构建

廖娟 张苑竹 王新泉 黄英省

(浙江大学 城市学院，浙江杭州 310015)

混凝土结构设计课程由“设计原理”和“结构设计”两部分组成，是土木专业的基础课程。

教学模式是教学方法、评价方法、教学手段、教学文件等与教学过程相关内容的总称。我国近年来，从教育管理部门到高校都开始重视以能力为核心教学模式的探索和实践［1－5］。构建以能力培养为核心的教学模式势在必行，但并非易事。

CDIO 发源于美国，它对人才培养提出了清晰的愿景，完整的列举了工科专业的能力要求大纲［6］。

旧的教学模式以知识传授为核心，存在时间长，影响深远。要转变为以能力传授为核心的模式需要解决许多问题。如:以能力培养为核心体现在哪里?知识与能力之间用什么方式对接?对于设计类课程来说，采用综合实践项目，在做的过程学习是最好的方式。但是，项目如何设计才能与知识传授和能力培养相配合?教学模式包含内容众多，如何进行一体化建设?因此，构建以能力为核心的教学模式需要教师从传统的课堂传授者转变为以项目为主导的课程设计者、学生学习的引导者和全程观察的评估者［7］。

本次构建以CDIO 能力大纲为基础，从知识、能力、实践项目三要素出发，试图摸索出一条构建能力为核心的一体化教学模式的路子。

1 一体化教学模式构建的方法

1.1 基础与背景

我国于2011年发布了《高等学校土木工程本科指导性专业规范》(简称“专业规范”)［1］，明确提出了能力培养的要求，制订了土木工程专业的核心知识模块。CDIO 能力大纲普遍适用于所有工科专业，但还需要各专业结合自己的具体要求得出更为适用的专业CDIO 能力大纲。2012年初，我国CDIO 土木分会提出了《土木工程专业应用型卓越工程师培养计划(参考)》(简称“培养计划”)，培养计划进一步明确了土木工程专业的能力要求，将能力分为三级。第一级有五个能力模块，分别是“知识”、“个体能力和素质”、“团队合作和领导能力”、“社会适应和自我更新能力”、“项目管理实施能力”;第二、三两个能力级别又进一步细化各能力模块的能力要求，并在第三级别能力后对接课程。

以上两个文件分别明确了土木工程专业培养的全部知识和能力要求。

1.2 “双线式”课程一体化教学模式构建流程

如何构建以能力培养为核心的教学模式?关键看两点:一是否将能力要求体现到教学过程中去;二是否实现了知识的综合应用。

新模式有三个基本元素:知识、能力、项目。新模式要求教师必须在专业的整体调度下，以能力大纲为核心纲领，以实践项目贯穿教学内容，开展一体化建设，完成课程教学资源的建设和配置。为此，考虑教学模式构建按两条线实施完成，见图1。第一条线:明确课程知识体系—明确课程能力目标—制定课程CDIO 能力大纲—梳理课程的知识与能力对应关系;第二条线:编制CDIO 设计项目—分解设计项目任务点—梳理设计项目任务点与知识点关系。通过这两条线，将设计所需能力、知识、项目任务结合在一起，贯穿整个教学过程。

图1 以能力为核心的教学模式构建流程

2 一体化教学模式构建内容

上节分析了一体化教学模式的构建流程，以下具体说明构建内容。

2.1 知识与能力的对接

2.1.1 课程知识体系

“专业规范”中对混凝土结构类课程的核心知识模块进行了详细的规定。本次构建结合专业规范中对于混凝土结构设计课程的要求，结合本校实际，形成了课程的核心知识模块表，见表1。

表1 课程知识体系表(局部)

2.1.2 课程能力培养目标

在“专业规范”指导下，我校土木专业结合自身的特点提出培养目标［2］。专业的培养目标需要由各课程共同完成，即课程必须在专业培养目标基础上，提炼出清晰的课程能力培养目标。对于混凝土结构设计课程来说，目标提炼如下:培养学生理论联系实际的方法，并通过课程设计实践训练，培养学生结构设计和实验分析的能力;培养学生具有综合运用各相关学科知识进行初步结构设计的能力，使学生有进一步开展工程实践和研究混凝土结构理论的基础。

2.1.3 课程的CDIO 能力大纲

在以上提出的“培养计划”和课程培养目标基础上，需进一步确定CDIO 的能力要求大纲。通过调研分析和同行研讨，确定“混凝土结构设计类课程”的能力培养规格，见表2。限于篇幅，表2 仅列举二级能力点，三级能力点不在此详细列举。表2 中的权重标准用分数体现各能力点的重要性，越重要的能力分越高，最高分设为5 分，以0 分为下限。表中“序号”对应培养计划的第一级能力编号，“专项能力”对应于培养计划的第二级能力编号。

2.1.4 知识与能力的对应关系的梳理

课程的能力培养规格明确后，需建立知识与能力点之间的对应关系以及能力获得的方法，见表3。

表2 课程能力大纲要求简表(局部)

表3 混凝土结构设计类课程目标能力实施表(局部)

2.2 项目、知识、能力的对接

教学模式构建的另一条线是设计项目与知识点对接，将项目任务点分解到教学过程中。这条线分三步完成，依次是“编制设计项目”、“分解项目任务点”、“梳理任务点与知识点的关系”。

通过本课程学习，学生能够完成初步的钢筋混凝土结构设计，掌握水平承重体系(板、梁)、竖向承重体系(柱、基础)的设计。设计项目主体设定为混凝土框架结构，形成相关设计任务书。

设计项目涉及到的知识点和规范、图集等资料繁多，且项目设计顺序与教学内容安排有较大差异。因此，必须重新设计项目任务书，并对任务详细分解，以便知识点与任务点的对接。以下过程说明如何完成知识点与任务点的对接。

首先，对知识体系和项目任务的特点进行分析。第一，项目的设计是从整体到局部，即结构—单体—构件—截面的顺序进行。而知识传授从局部到整体，按截面—构件—单体—结构的顺序进行。第二，项目是按照不同结构部位的单体(如楼盖、楼梯、柱、基础等)逐个设计，而教学是按不同受力构件分类讲解设计。

其次，分解项目的任务点，理清任务点的逻辑关系，把任务与知识传授紧密联系起来。过程如下:

1)精炼单体设计过程。项目虽然有很多种单体，如楼盖、楼梯、柱、基础等，但每个单体的设计都是分三步:①计算简图;②控制截面内力计算和组合;③计算控制截面配筋，根据构造要求，完成结构施工图。

2)根据不同种类单体分解任务，见图2。由于基础设计在《基础工程》课程中有详细讲解，限于篇幅，图2 未列出基础的第三层任务分解。以楼盖设计为例说明。对于楼盖设计，第一步是计算简化，涉及荷载、支座、尺寸等概念和结构力学分析、刚度估计和荷载的传递分析;第二步是内力计算，涉及到各种计算理论设计方法;第三步是配筋设计，涉及到截面承载力计算和构造等。任务分解完毕后形成《课程设计项目任务及分解》文件，见图2。

图2 设计项目子任务分解

通过这样的逐层分解，将项目任务与知识点进行连接。最后通过《课程能力目标实施表》(表3)落实任务点在教学过程中的嵌入。

2.3 教学方法和评价方法的配套设计

课堂教学方法有多种，如问题式、直述式、讨论、复习、现场参观、实践等。为实现知识的最佳传授效果，需要针对不同的内容要配合相应的教学方法，具体到每堂课的教学方法设计，见表3。

有效的评价方法能促进学生发现问题，通过及时准确的反馈，给予学生前进的方向和动力。评价方法要适合课程特点，并且要做到既有评价，又有反馈。评价方法的定位在过程考核为主上。为此，需改革过程评价的内容。首先，过程评价的内容要有综合性、连续性。以往的小型习题的作业已经无法满足要求。为此，要增加课程设计项目、团队形式作业，结合原有的小型习题，以扩充过程评价的对象。同时，作业内容和作业的评价方法也需要根据课程内容进行设计，见表3 “作业及其形式”。

另外，过程的反馈也是非常重要的，需要在平时设置相应的反馈环节。反馈环节的设置有以下三方面要求:一是反馈的点。每次设计任务点完成后要设置反馈，统计问题，让学生自我检查是否完成任务能力的目标。二是反馈的方式。可通过课堂复习(见表3 “复习”一列)，可通过网络教学平台或者现场答疑。三是以上两点内容必须在“能力目标实施表”、“CDIO 课程项目任务及分解中”体现。

3 结论和展望

本文在CDIO 能力大纲的基础上，对构建以能力核心的课程教学模式开展了研究。文章按照知识、能力、应用全面链接的思路，设计双线式流程进行教学模式构建。从“知识点—能力点”这条线将课程能力要点和知识内容进行对接，从“项目任务点—知识点”这条线将设计任务和知识点进行对接。通过这两条线完成知识—能力—项目应用一体化的教学模式。并随行建设了“CDIO 课程设计项目任务和分解”、“课程能力目标实施表”等一系列教学文件。

双线式的构建方法具有较强的实用性和可操作性，对于工程设计类课程都有较好的借鉴作用。它的作用效果以及操作方面的细节还需要通过实践来验证和解决。

［1］高等学校土木工程学科专业指导委员会.高等学校土木工程本科指导性专业规范［M］.北京:中国建筑工业出版社，2011:8－36.

［2］廖娟，刘桦.以能力培养为核心的教学模式改革探索—以土木工程专业为例［J］.教育教学改革研究，2012(1):6－9.

［3］何建平，岳松，吕伯皆.关于人才培养模式及其多样化嬗变研究［J］.高等教育研究，2003(6):16－20.

［4］张浩.从“厨师”到“营养师”—CDIO 的理念在工程管理类学生培养中的借鉴和探讨［J］.高教论坛，2009(5):62－64.

［5］李庚英，赵晓华，熊光晶.“土木工程材料”CDIO 模式的设计与实现［J］.高等工程教育研究，2009(5):41－43.

［6］顾佩华，沈民奋，陆小华.重新认识工程教育［M］.北京:高等教育出版社，2009:237－257.

［7］曹淼孙，梁志星.基于CDIO 理念的工程专业教师角色转型［J］.高等工程教育研究，2012(01):88－91.