基于CDIO工程教育理念的建筑CAD课程教学改革探索

胡凤菊，吴霞，衣淑丽，安丽洁

（青岛黄海学院）

1 引言

当前，“一带一路”、国际化城市建设等重大战略的实施，催生了新一轮的基础设施、房地产、新兴工业项目的建设，也加速了建筑生产的集约化、智能化、智慧化进程。这些不仅需要增加建筑行业就业人员数量，同时对建筑专业工程人才的培养提出了新的要求。其中能熟练应用建筑CAD技术是建筑专业工程人才必备的核心技能之一。

众所周知，CAD（计算机辅助设计）技术可以大大提高工作效率，缩短设计周期，熟练掌握CAD技术已成为各行业工程人员必备的职业技能。《建筑CAD》作为土建类专业CAD技术的主要载体课程，其实践性强且与国家行业规范及标准紧密联系，是后续课程和其他专业课程的基础，也是一门重要的专业技术课[1]。而当前教育模式下，高校所培养的CAD人才在各项工程能力上都很难达到现代建筑工程人才需求，迫切需要新的教育理念的引入。

CDIO是由美国麻省理工学院和瑞典皇家理工学院等 4所大学组成的工程教育改革研究团队，针对理论知识与实践能力并重的工科人才培养原则，提出的以能力培养为目标的工程教育理念。CDIO 代 表 构 思（Conceiving）、 设 计（Designing）、实现（Implementing）、运行(Operation)。其核心就是 “教、学、做”三位一体，即教师变身成“大学教师”与“准工程师”的结合体，使学生在专业课程的学习中，有效做到“做中学”。

2 传统教育理念下建筑CAD课程面临的问题

建筑CAD课程对建筑类专业学生的工程实践能力、创新意识培养具有重要作用，学生熟练掌握和应用CAD软件进行工程图的绘制或建模，为后续的建筑结构、建筑施工、实习实训、毕业设计等打下良好的基础，也为顺利毕业并快速适应工作岗位奠定基础[2]。因此，土建类院校一直非常重视建筑CAD课程的教学工作，也进行了一系列比较有效的改革，如增加实践环节、推动项目式教学、改革考核方式等。然而，受传统教育理念影响，导致所培养学生仍然无法满足社会对建筑CAD人才的需求。具体体现在以下几个方面：

1）教学内容与工程实际脱轨

很多教师在讲授建筑CAD时，单纯地利用一些相关软件进行教学，即使加入一些项目进行练习，但是仍然围绕基本绘图知识展开，教学内容上没有一套完整的工程实例，绘图知识点之间缺乏系统性、连贯性，学生学后对工程实际案例缺乏概念[3]，仍然无法具备工程实践能力，更谈不上具有创新意识。

2）教学模式受到客观条件限制

CAD课程虽然多采用现代信息技术进行授课，如利用多媒体软件进行项目化教学，利用网络资源进行翻转课堂，这些教学模式虽然相较以前有很多的进步，但是由于受CAD软件更新速度、教学硬件设施条件、教师工程能力水平、学生接受能力不同等因素影响，教学效果一直不理想。

3）专业教师缺乏企业实践锻炼

随着近年来土建类专业招生规模的迅速扩大，专业教师紧缺成为高校的一个普遍现象，因此很多学校引进了大量刚刚毕业的硕士生和博士生作为青年教师以充实教师队伍。由于这些教师入职前的学习经历都是在学校里完成，虽然理论知识扎实，但缺乏实际工程的锻炼，工程素质普遍不高。其很难将学生培训达到现代建筑工程人才需求水平。

4）考核方式阻碍创新精神实现

我院将建筑CAD课程成绩评定为：总成绩=平时20%+作业10%+期中10%+期末60%，从公式可以看出，期末成绩仍然起决定性作用。“一考定论”和“千人一卷”的现象仍然存在，这就导致了部分学生不注重平时的学习与积累，考前临时抱佛脚[4]。不合理的考核方式造成了学生思想懈怠、能力低下，学习上缺乏主动性、积极性，也阻碍了学生创新精神。

因此，为切实提高土建类专业学生的工程实践能力和创新意识，为社会输送合格的建筑工程人才，有必要对建筑CAD课程考核方式进行改革。

3 基于CDIO理念的建筑CAD课程改革措施

CDIO大纲将工程毕业生的能力分为基础能力、综合能力、应用能力和创新能力[5]，而这些能力也是建筑工程人才必备的技能。基于CDIO理念，以工程实际项目为载体，达到“教、学、做”三位一体，使教师成为“大学教师”与“准工程师”的结合体，使学生有效做到“做中学”。建筑CAD课程改革具体措施如下：

1）教学内容模块化

根据CDIO能力要求，将建筑CAD课程内容划分为4个模块，即基础模块、综合模块、项目模块和拓展模块。以学生熟知的一个实际住宅项目为例，从该项目建筑小部件门窗、楼梯、沙发、衣柜等入手进行基础模块的学习，然后再进行综合模块中平面图和施工图等综合图例的绘制，接着合成一个总项目工程图，最后由住宅项目拓展到其他办公项目、商业建筑项目和餐饮建筑项目等。此过程的学习训练，既可以使学生加深对工程项目实施过程的理解，培养学生绘图能力，又可以将其他课程融合到本课程当中，达到融会贯通的目的。教学内容层层递进、环环相扣，能不断提高学生的学习兴趣，使其各项工程能力得到不断提升，从而达到良好的教学效果。具体实施方案如图1所示。

2）教学模式多样化

基于CDIO能力要求，在课程内容模块化的基础上，进行教学模式的改革。考虑到各模块内容的特点不同，可打破单一固定的教学模式，采取多种教学模式。即根据课程内容分模块设置教学模式如下：

①基础模块使用实例教学法

基础项目中精选了项目中一些基础部件作为讲解实例，这些实例针对性和启发性都较强，在讲解过程中，可结合建筑CAD课程的基础知识和相关命令来组织教学，由浅入深、循序渐进的逐步讲解，这种实例教学法，能够使学生初步意识到课程的重要性，从而激发学生今后的学习热情，为后续学习奠定良好的基础。

②综合模块应用项目教学法

随着授课内容的不断深入，学生的绘图能力不断提高，在此模块学习初期可先将整个项目的建筑施工图整体呈现出来，由任课教师进行总体讲解，并按照同组异质[6]的分组原则，将班级人员分成4-6组，每组成员再细分相应的任务，最后各组成员共同努力完成整套施工图。学生在接到任务后，通过小组讨论、资料查阅、图形绘制及设计修改等环节，可以切实体会到CAD软件的魅力，此种教学法将CDIO的构思、设计、实施、运行过程运用其中，真正实现了“做中学”，同时有助于培养学生团队协作精神[7]。

③项目模块运用翻转课堂

学生经过前两个模块学习，对软件各项功能已经比较了解，对建筑施工图的绘制要点也已熟悉。接下来在进行结构和设备施工图的学习时，运用翻转课堂形式，学生通过之前学习的积累和借助于互联网技术，由主动听课群体变成主动参与课堂的主体，培养了学生的工程能力[8]。教师则可将更多的时间和精力投入到引导学生解决问题的研究之中[9]。

图1 基于CDIO能力的教学内容模块化

图2 基于CDIO能力培养的教学模式

④拓展模块利用慕课资源

拓展模块因受教学课时限制，教师很难再面面俱到、按部就班的将其他项目一一讲解。近年来，受互联网影响，出现了大量优质慕课资源，因此该模块的学习可改为利用慕课资源让学生自学，教师可以将优质资源推荐给学生，学生利用课下时间进行学习，教师根据学生反映的问题进行集中答疑。这种模式既可解决课时不足问题，又可满足差异化教学。各模块教学模式安排如图2（图中阿拉伯数字表示该任务所含课时数）。

3）专业教师实践化

教师素质和教学能力水平决定教学效果。CDIO理念下教师不仅是建筑类专业理论知识领域专家，更应该熟悉工程项目现场管理模式，能操控先进工程设备和技术，在应对实际工程问题能以有效方式解决[10]，是“大学教师”与“准工程师”的结合体。

CDIO专业教师可以通过外引内培的方式，“外引”是健全“人才引聘”制度，加大优惠政策，引进专业理论水平过硬、工程实践经验丰富的双师人才，也可定期聘请建筑一线的知名专家学者举办学术讲座；“内培”是通过专业训练、企业挂职等方式鼓励青年教师参与大中型工程项目实践，促进青年教师理论和实践能力的全面提高。

4）考核方式多元化

公平公正的考核方式能督促学生摆正学习态度，提高学习动力。为切实提高学生建筑工程应用能力，在课程考核中应注重各阶段性任务完成情况[11]。在考核方式上可以采取多种方式，比如基础模块采取个人考核（占比20%），以学生当堂实例完成的情况进行考核，本项目共8课时，分4次上完，这样每次课成绩占比5%；综合模块采取小组考核（占比40%），该考核指标包括组内成员互评（10%）+组长评定（10%）+教师评定（20%）；项目模块采取综合考核（20%），因该项目内容涉及建筑施工图、结构施工图和设备施工图，教师可根据该模块综合表现进行考核；拓展模块采取公开考核（20%），因该项内容是由同学根据慕课资源拓展学习的结果，最终的成果可以采取大作业的形式，由教师（10%）和班级同学（10%）进行公开评定。通过多种考核方式，能保证课程考核的全面性和公平性。其考核成绩既能反映学生创新能力和团队合作能力，也能激发学生学习热情[12]。

4 结语

以CDIO工程教育理念为指导，探索了如何提高学生CAD技术能力，提出了对教学内容模块化、教学模式多样化、专业教师实践化、考核方式多元化的“四化”课程改革措施。当然，课程改革需要在实践中不断摸索和改进。今后我们将在实践中逐步完善各个环节，以培养适合建筑行业需要的工程应用人才。