基于CDIO模式土木工程专业基础实验教学研究★

江飞飞 马 剑

(江苏科技大学苏州理工学院船舶与建筑工程学院,江苏 张家港 215600)

基于CDIO模式土木工程专业基础实验教学研究★

江飞飞 马 剑

(江苏科技大学苏州理工学院船舶与建筑工程学院,江苏 张家港 215600)

针对独立学院学生特点和实际教学情况，运用CDIO理念对现有教学平台和实践环节进行了整改，提出了包含交叉学科的综合性实践试验、接轨本创的创新性试验等新的实验项目和教学体系，使实验平台和教学体系适应新高等教育发展方针。

CDIO，教学，土木工程，基础实验

0 引言

我国土木工程专业教指委指出“培养适应社会主义现代化建设需要，德智体全面发展，掌握土木工程学科的基本理论和基本知识，获得工程师基本训练并具有创新精神的高级专门人才”[1]，即要求土木专业学生具备一定创新能力和较强应用能力。面向施工一线的复合型人才是独立学院培养土木工程师的主要类型[2，3]，然而长期以来形成的重课堂教学轻工程实践、重理论灌输轻创新思维培养等现状[4-6]，使得针对施工工程师培养的实验、实践环节无论在教学研究和实践上都与企业要求存在很大的差距。本校土木工程专业针对实验教学平台建设和教学体系建设已经开展了相应的改革，提出了包含交叉学科的综合性实践试验、接轨本创的创新性试验等新的实验项目和教学体系。尽管已经取得一些进步，但改革现有陈旧的观念和实际情况，尚需投入更多精力和财力。

1 目前本校土木工程专业实验教学现状

土木工程专业实验教学具有显著特点：以材料的力学性质实验为基础，涉及多学科试验方法；以构件实验和缩尺模型实验为主。实验项目一般从课程教学出发，按课程进行切割，造成各个实验项目“门户现象”比较严重，缺乏系统性和连贯性。而已有的研究仍多局限于以课程为体系的实验方法和内容上。当前，土木施工工程师培养面临如下问题：

1)实验教学与管理体系不科学；2)实验项目单一、陈旧，与学科发展脱节；3)毕业生缺乏工程经验，普遍反映本科生不熟悉建筑图纸、施工流程。

鉴于以上情况，我校以施工工程师培养为定位，通过实验平台的构建和教学实践，提升学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，提高学生解决工程施工实际问题的能力和创新能力。

2 本校实验教学改革方法与思路

主要内容有：研究以土木施工工程师培养为目标的实验项目整合和开发，包括实验教学内容、实验方法和实验组织等方面的研究，利用现代信息技术与教育技术，特别是通过开发虚拟与现实相结合的工程施工综合实验项目，构建土木工程施工系列实验教学平台，并进行教学改革的实践。

1)围绕土木工程施工，系统梳理实验教学平台建设的内容和方法，包括教学计划的调整、独立设置实验教学课程、实验教学平台的组成、系列实验项目的设计、实验教学网络管理平台，明确提出基础型、提高型和创新型三个实验教学层次，施行分层次和开放性实验教学。

2)建立科学实验教学和教学实践体系,将“课堂+实验”的基础教学活动，转向“知识+能力”进阶型的基础实验性教学，实验教学网络管理平台与电子平台学习环境相结合。

3)引入影子工厂概念，利用现代多媒体与信息技术，构建虚拟与现实相结合的混合实验室。尤其是借鉴我校经管院开设影子工厂实验室的成功经验，针对土木工程施工工程师培养的要求，构建影子实验室，实现融技术、管理和信息于一体的实验平台。其中，基于工种工程，开发实验项目、试验装置和配套试验软件；基于项目工程层次，建设基于BIM技术的项目管理影子实验室，让学生在职业情境中提高工程能力。

4)将CDIO理念贯穿于实验项目的整合和开发、实验平台构建。设计直接面向工程的项目载体，基于项目过程整合和开发实验项目，把培养目标融入到整个实验体系中。形成具有地方院校特色的基于工程问题创新性综合实验项目。

5)以校企合作方式进行实验平台构建和实践。充分利用我校合作的优秀施工企业的资源，在实验项目开设和实验平台构建过程中，引入企业导师直接参与，及时把握行业的最新动态，实时反馈信息，通过调整和优化反映在实验平台的建设之中。

6)根据我校科研、竞赛情况，特别是校企合作的研发项目，开发创新型实验项目。

3 实验教学体系与内容整合研究与实践

建立健全以专业为目标的实验教学课程体系、实验教学考核体系和实验教学保障体系。

将土木工程专业的《土木工程材料》《材料力学》《土力学》《混凝土构件设计理论》《钢结构》《建筑结构抗震》《道路工程》《桥梁工程》《土木工程施工》等课程实验全部独立于课程理论教学之外，形成《土木工程基础实验》，内容包括《土木工程材料》《材料力学》《土力学》《测量学》课程的实验内容，该课程为专业通修课。土木工程实验整合体系如图1所示。

4 交叉学科综合性试验改革实例

1)基于平法钢筋节点模型实训试验。土木工程施工、混凝土结构设计原理两门课程是土木工程专业必修的专业课，都是实践性很强且与现行的规范、规程等有关的专业课。通过两门课程的学习，可以使学生掌握混凝土结构、施工技术的基本理论和知识，为以后实践操作夯实基础。然而构造原理和钢筋节点等内容如果没有形象、直观的方法，很难在课堂讲解清楚。

本试验辐射制图、施工，涉及设计、制图、加工制作、施工全过程，可以贯穿CDIO全过程，打通制图、设计、施工等孤立的知识点。同时通过对平法原理的学习，加深学生对结构构造要求的了解，一定程度上改变当前“重设计，轻构造”的现象。

本实训模型做成两套钢筋节点模型，每套30种经典节点，其中一套用于实训室展示，另外一套通过让学生亲自对结构梁柱节点、基础、楼梯、剪力墙等构件钢筋模型的设计、绑扎组装，既可以培养学生掌握专业基础实验的方法技能，又可以培养学生的创新意识和创新能力，以达到巩固和提高所学的理论知识的目的，并能灵活运用所学理论知识进行工程实践应用。同时掌握一些常用的测试仪器的测试原理和方法，并能正确使用仪器设备，提高分析判断实验现象的能力和水平。有利于基于项目化的教学，必将成为CDIO教学改革中的重要一环。

2)土木工程材料创新试验。依托本科生创新基地平台，依靠科研项目，本校邱涛、高中洋等12名本科生参与了自密实再生骨料混凝土研发，项目研发过程中涉及以往三项分支式试验，即：a.水泥实验;b.砂石试验;c.混凝土实验，由于整个项目研发过程，需要运用大量土木工程材料知识，因此，先开设开放性选修实验强化其基础知识，再运用基础知识直接开展自密实再生骨料混凝土研发试验，结果表明，苏理工12名本科生很好的掌握了全部三项实验技能，并能熟练应用于科研试验。

5 结语

土木工程专业基础实验教学研究与改革，坚持贯彻CDIO理念，始终以工程素质培养为主线，学习先进的生产设备和工艺技术，使实验内容与科研、实际工程、社会应用密切联系。

通过对实验教学体系调整，实验教学完全独立于理论授课，改变了从属地位。实验项目分为必修与选修两类，均采用学分制，实验类型也分为基础实验、综合性实验、创新性实验等。

将教师科研项目、学生本科生创新项目与实验教学有机耦合，可以培育学生创新精神，如改普通混凝土实验为再生骨料自密实混凝土试验；在钢筋混凝土设计原理附属实验项目中添加平法钢筋节点模型实训，能极大增强学生主观认识和动手实践能力。但是整个改革过程中，尚有不少问题有待解决，需要在土木工程基础实验教学方面作进一步改革。

[1] 高等学校土木工程专业指导委员会.高等学校土木工程专业本科教育培养目标和培养方案[M].北京:中国建筑工业出版社，2002.

[2] 冯 端.实验室是培养创新人才的摇篮——从卡文迪什实验室看实验室的作用[J].实验室研究与探索,2008,27(8)：69-71.

[3] 李廉水.实验室是建设一流大学的基础[J].实验室研究与探索,2008,27(7)：19-20.

[4] 李 青.深化土木建筑专业基础实验教学改革的思考[J].广西工学院学报,2006(17)：55-56.

[5] 张 丽,李 利,万瑞义，等.基础实验教学改革对特色人才培养的促进[J].东北电力学院学报，2004，24(5)：98-100.

[6] 张 伟.应用型本科土木实验中心实训体系的创新与构建[J].新校园,2015(2)：33-35.

Study on fundamental teaching of civil engineering on the basis of CDIO mode★

Jiang Feifei Ma Jian

(CollegeofShip&BuildingEngineering,SuzhouInstituteofTechnology,JiangsuUniversityofScience&Technology,Zhangjiagang215600,China)

In light of students’ characteristics and actual teaching conditions of independent college, the paper transforms current teaching platform and practical points by applying CDIO concept, puts forward new experimental projects and teaching system including comprehensive practical experiment of interdisciplinary and creative jointing experiment and so on, so as to make experimental platform and teaching system meet new higher education development demand.

CDIO, teaching, civil engineering, fundamental experiments

2015-06-08 ★：本文系江苏科技大学校级教改项目“土木工程专业基础实验教学研究与实践”(项目编号：123021047)和“力学创新实践基地”(项目编号：121020713)的研究成果

江飞飞(1989- )，男，硕士，助理实验师； 马 剑(1980- )，男，硕士，讲师

1009-6825(2015)23-0225-03

G642.0

A