—《土木工程设计导论》的CDIO改革和实践

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1 —《土木工程设计导论》的CDIO改革和实践
由一级项目引发的专业认知和自我构建 —《土木工程设计导论》的CDIO改革和实践 工学院土木工程系教师 王英姿

2 将探讨的内容 课程基本情况； 一级项目设立的基本思路； 全方位CDIO改革； 课程的持续改进； 个人体会；

3 本课程基本情况 《土木工程设计导论》课程的前身是《土木工程概论》课程； 对本课程的改革依据 CDIO 标准4,5；
土木系组成教师团队（熊光晶老师、陆小华老师、王英姿老师、吴鸣老师、喻莹老师）进行教学改革实践； 新的课程已实施了四年，每年都保持评估和改进，总体效果良好。 本课程2007年参加校级精品课程建设，2009年评为校级精品课程，同年成功申报成为广东省级精品课程。（

4 《土木工程设计导论》是当前土木工程系课程体系中的一级项目、第一个团队设计项目，是按CDIO标准创立的工程导论课程。
该项目以“我的梦中家园”为题，为学生构建一个进行城市建设实践的框架。设计对象选择的是汕头市乌桥岛。 汕头市乌桥岛是城市将要进行更新改造的老区。 学生完成的规划成果之一

5 一级项目设立的基本思路 ——自我构建和专业认知
一级项目设立的基本思路 ——自我构建和专业认知 利用学生渴望建造出东西的心理，通过引导他们接触和运用学科知识进行设计，激发学生专业兴趣、明确学习动机、训练相关能力。 项目以“我的梦中家园”为题，要求学生在土木工程知识十分有限的情况下就开始一块城市用地的总体规划和一项土木工程设计。 1）给定开发区的人口规模、市区经济结构，并要求学生实地踏勘了解风土人情与环境现状。 2）学生依据给定条件、踏勘结果和任务，做出总体规划。规划中应包括学校、商店、政府机关的布局，有道路、桥梁、交通的布局。学生的布局必须是合理、有据的，即他们必须查阅相关书籍、资料，根据自己的理解完成布局。 3）完成系统布局之后，挑选布局中的一个桥梁或建筑，根据其功能确定其形状、尺寸（建筑设计），然后挑选建筑材料，分析结构在使用过程中会遇到哪些因素的影响，这些因素的不确定性，如何保证结构的功能、安全和经济(结构设计)。 4）每周安排2学时讨论，评估设计进展情况。学生必须给出合理的论据来支持自己的观点，多数情况下需要引用文献书籍资料，即学生必须通过查资料，扩大知识范围。

6 知识面加宽＋授课学时减+自学+团队设计项目 作业+项目中C-D-I-O各环节的评估与改进
比较项目 CDIO改革前 CDIO改革后 目标与大纲 知识传承 知识传承+对CDIO能力要求 内容与方法 知识窄+授课学时多+个人读书报告 知识面加宽＋授课学时减+自学+团队设计项目 （训练自学、团队协作能力） 过程监控 批改书面作业为主 作业+项目中C-D-I-O各环节的评估与改进 考核标准 读书报告 设计成果、项目报告（考查团队协作能力） + 个人报告 (考查个人能力)

7 全方位CDIO改革——能力大纲 对应CDIO标准中的二级指标，将能力具体化； 结合教学实际确定培养程度；
在能力大纲的指挥下安排教学策略，实现对某种能力/知识的训练。

8 全方位CDIO改革——教学内容 特点 跳出书本，面向设计任务； 引导学生体验工程师的职责； 指导学生如何应用学科知识来完成任务；
紧跟时代发展趋势，提出“可持续发展”的要求。

9 全方位CDIO改革——教学结构体系 讲 授 土木工程设计导论 研 讨 CDIO团队设计 土木工程学科涵盖的范围 土木工程与社会环境的关系
城市或小区规划的初步设计 道路交通系统的初步设计 建筑和结构的概念设计 土木工程设计导论 讲 授 研 讨 土木工程学科涵盖的范围 土木工程与社会环境的关系 土木工程师的主要工作责任 土木工程专业将学习的课程及其目的和相互关系 城市和小区的规划 建筑、材料和结构设计 施工组织和结构维护设计

10 全方位CDIO改革——教学手段 创建了学习网站，为学生提供设计任务书、学习资料、提问答疑区、还有作品交流区等。 团队环境的利用；
将全班同学按3——5人分为一个团队，团队负责人由成员自定。关于设计的活动（实地踏勘、讨论、方案产生和修改等）都以团队形式开展。 课堂环境的利用； 教师利用课堂进行知识讲授和组织专题讨论。 网络环境的利用； 创建了学习网站，为学生提供设计任务书、学习资料、提问答疑区、还有作品交流区等。

11 全方位CDIO改革——创建课程学习网站

12 网站主要学习功能 关于课程和学习的介绍和导航；
结合启发式教学和交互式学习的互动功能，如资源中心（参考书、网站、图片、视频、向老师提问等）、学生空间（设计进度跟进，互相学习，借鉴优秀设计等）； 同时也包含常规的课件、教师上课录像、练习题等。

13 全方位CDIO改革——一级项目的CDIO过程控制
第二阶段为“O”阶段，各团队参考评价意见、修改设计，然后再接受一次全班同学和老师们的评估。如此强调评估改进的“O”过程，一是为了使同学更深刻地认识到其重要性，二是该过程是自我认识、自我发展以及创新思维、协作能力的强化培养的载体。

14 全方位CDIO改革——对学生的考核 考核对象 评价标准 分值 15% 35% 10% 课堂讨论表现 第一阶段书面报告 第二阶段书面报告
出勤率 20%； 准备充分 20%； 论据充分、论证逻辑清晰、表达清晰准确 30%； 既体现出对信息的利用，又体现出自己的独立思考 30%； 15% 第一阶段书面报告 格式正确10%（前言、报告正文、总结、参考文献） ； 用语标准、正式、流畅 10%； 论据充分、论证逻辑清晰、不空泛30%（有引文、有实例）； 反映参与集体合作的过程20% （前言需列明个人的职责、贡献） ； 内容丰富，显示出对历史、现状、未来和国内外社会环境的理解 30%； 第二阶段书面报告 35% 第三阶段书面报告 答辩 时间控制得当10%（不超时、不留白）； 重点突出、内容清晰、粗细得当 30%； 项目管理有条理 30% （计划、会议、讨论、执行有安排、有记录）； 表达清楚、自信 10%； 仪态得当 10%； 回答问题敏捷、切题 10%； 10% 设计方案 符合任务书的要求 60%； 设计主题鲜明、有新意 20%； 作图清晰、美观 10%； 设计有明确的改进过程 10%；

15 全方位CDIO改革——对学生的考核 由于设计是在学生专业知识很少的情况下进行的，故不对设计的完美性提过高要求，重点强调体验CDIO的全过程，鼓励学生的创新意识和探索欲望。 成绩评价的原则是只要求知识运用的“合理”，无论正确与否，只要学生能拿出依据（如查阅的相关书籍、资料）再加上自己的理解，即予鼓励。比如对城市新区规划初步设计，只要学生能从政府、开发商、规划师、原住民等各种不同的角度综合思考，提出规划设计的主题，表现出对工程—社会大系统的潜在适应能力，都被评为优秀的设计。

16 全方位CDIO改革——改革效果初探（详见网站）
学生学习效果：学习兴趣提高、经过我们安排的设计过程能够得到设计成果、在团队设计中提高了各项能力。 为了掌握教学改革的效果，我们还对学生进行了问卷调查（调查对象为土木06、07级学生）。下表显示通过本课程的学习，大部分学生认可自己的能力得到显著提高。 评价项目 程度 自学能力的提高 实践能力的提高 沟通能力的提高 创新能力的提高 对土木工程专业的理解 对教学内容的掌握 对本次教学改革的评价 很好 20% 15% 10% 比较好 65% 70% 85% 50% 60% 一般 5% 35% 25% 不好

17 全方位CDIO改革——改革效果初探（详见网站）
学生自我评价： “在整个设计过程，所有成果都离不开一个和谐、奋进的团队。每次一位组员上去演讲时，另两个组员总会很自然地给予一个鼓励性的眼神，台上的在努力奋斗，台下的也在用心去感受，真是一种土木兄弟情怀。在一次次的会议争论及分工合作中，我们增长了土木工程的基础知识和人际团队能力。” “经过一个学期的小组合作查找资料、请教老师，想尽各种办法去解决我们的问题，我感觉到自己收获颇大，看问题不再只是考虑单方面，更懂得把握全局去权衡。” “课程形式赋予了学生很大的主动性，充分发挥学生的主观能动性。导论课上，学生是演员，老师是导演。学生由于要上台展示自己辛苦找来的资料，极大的提高了学生的积极性，老师布置相关的问题，我们课后自己查阅资料。虽然网络资源极其丰富，但是也正是因为太丰富了，查找资料要花很长的时间，也正是因为花很多时间，所以特别珍惜自己找来的资料，我找到的相关资料已经相当多，都储存在自己电脑里，都成资料库了。找到资料还要整理，读懂，改造成演示文档；再到讲台上演讲，答辩。这个过程大大提高了我们对知识的掌握程度，比起课堂填鸭式有无比的优越性。加上老师的从旁指导，给出专业的意见，就保证了学习的方向。”

18 课程的持续改进 存在的主要问题： 在这几年的实践中，我们不断发现问题、探索改进并总结经验。 学生有依赖的惯性，对自学还不太适应；
学生的“信息素养”较欠缺（引用不注明，过于依靠“百度一下”）； 在团队里面有的学生容易偷懒； 学生对改进的“O”环节感觉困难; 教师对学生能力的评价方法还需要探究；

19 课程的持续改进 改进 对自学进行鼓励，针对错误进行及时纠正； 增加提高信息素养的环节； 监督学生的进程，检查记录；
利用“问题导向”帮助学生思考，找到改进的方向； 正在探索进行有针对性的能力测评；

20 “问题导向”举例 一、总体规划部分 工程推理和解决问题的能力： 个人能力与态度 团队工作 设计 当前乌桥岛面临的最大问题是什么？
你们从哪些方面思考从而确立的设计主题？ 你们规划的乌桥岛未来的人口规模是多少？ 按你们规划的乌桥岛建成后，人们在其中的生活品质有哪些提高？ 个人能力与态度 你所做的设计工作“与众不同”吗？ 目前所学知识是否能够胜任规划设计？你认为后续还有那些方面的知识要学习？ 团队工作 团队中每个人的职责有分别吗？是什么？ 如何保证你们的合作能够顺利进行？具体计划是什么？ 如果合作过程中出现了问题，你们是怎么解决的？ 设计 你认为设计工作的构思是来源于分析还是来源于感觉？（两者谁更重要？） 列举五个你认为的影响规划设计的最主要因素？（比如用地规模、地理位置、历史发展情况、经济、文化观念、政策、艺术或者其他） 你认为你们设计文件中的图纸所表达的信息足够指导乌桥岛未来的建设吗？ 除了图纸，设计文件还包括那些？你们是否都尽力制造好了？

21 个人体会…… 在团队项目教学中体会到教师的工作从教“书”到教“人”的转变； 要相信学生，同时学习如何激励学生达到要求；
教师自己要在专业水平、沟通技巧、创新思维方面做学生的榜样。 我们在教学改革上的努力，确实可以换来学生在自我构建和专业知识上的收获。加油！

22 The end! 谢谢！