OBE与CDIO理念下土木工程专业创新人才培养途径研究*
时间：2023-03-03 11:40:05 来源：千叶帆 本文已影响人
庄 宇，张忠武
(佳木斯大学 建筑工程学院，黑龙江 佳木斯 154000)
2019年由中共中央、中国国务院印发的《中国教育现代化2035》[1]，作为中国第一个以教育现代化为主题的中长期战略规划，其中明确提出[2]创新人才培养方式即推行多种教学方式(参与式、启发式、探究式、合作式)和教育模式(选课制、走班制等)，培养学生创新精神和实践能力。国家创新驱动发展战略纲要[3]战略目标分为三步，分别为第一步，到2020年进入创新型国家行列，基本建成中国特色国家创新体系，第二步，到2030年跻身创新型国家前列，第三步，到2050年建成世界科技创新强国。土木工程领域包括国计民生的基本建设，范围较广，随着新设备、新材料、新工艺及新技术的快速出现，土木工程原有的按部就班知识输入型的人才培养模式已经不能适应教育现代化的要求，毕业生中除了一部分将继续进行研究生阶段学习的学生，另一部分人不一定能拥有良好的创新培养环境。因此，创新人才新模式的培养改革势在必行。
OBE成果导向是1981年美国学者Spady提出的教学理念[4]强调学生从学习开始就有明确的学习目的和预期表现，学生清楚所期待的学习内涵，教师更加清楚如何协助学生学习。这种理念被提出后[5]，受到欧美等国家教育研究者的认同，先后在我国台湾、香港等地得到推广。
CDIO作为欧美工程教育的新模式，因其较好的教育培养成果，近几年在全世界范围内得到了应用。它分别将构思[6](Concive)、设计(Design)、实现(Implement)、运行(Operate)几部分有机结合起来，把从产品的开发[7]到产品的运行的生命周期作为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程，实现在工程实践、设计项目中从不同的深度、广度培养学生的宏观意识、学习能力和综合素质。该模式既注重基础知识的掌握，也注重个人能力、团队合作能力、工程综合能力的培养。基于此OBE与CDIO教育理念相融合的土木工程专业创新人才培养模式能更好地实现教育现代化，培养出具有创新精神与实践能力的学生。
传统的教学模式“重理论、轻实践”，即注重理论知识的学习，重点考察学生对书本知识的掌握程度，以学生解答知识型问题为主，锻炼了学生的考试能力；
教师在授课过程中也注重知识的讲授，这就在一定程度上有可能导致学生在学习过程中针对教师教、考的范围而学习。考核形式单一通常由试卷答题评定最终成绩，传统课程教学严格遵守固定的进度，统一的教学模式、时间、内容等。传统教学模式的形成基于学校在人才培养目标、人才培养方案、课程大纲以及课程体系的设置等，这在一定程度上阻碍了对学生的创新能力的提高。所以创新人才培养途径可以从以下几个方面加以改革。
以OBE为导向的土木工程人才培养目标需具备以下几种能力：
(一)优秀的职业道德能力。因土木工程关系国计民生，要求学生熟悉各种有关建筑的法律条款及国家、行业、地方各种规范。能够维护国家权益，保障人民的生命财产，在法律框架和规范允许范围内，遵守职业道德从事本专业工作。
(二)施工、勘察、设计等专业能力。通过学习，学生熟练掌握工程常用结构和构件的施工设计原理及方法，具有职业判断能力和专业水平，发现工程中常见的现场施工与设计问题，并提出有效解决方案。具有担任施工、勘察、设计等土木工程相关领域工作的能力。
(三)良好的沟通与团队协作能力。在职业道德的守护下，学生需要有吃苦耐劳的敬业精神，做好本职工作的同时具备良好团队合作能力，能很好地协调组织、领导管理工程项目。
(四)自主学习与创新能力。具有良好的终身学习的意识，具备文献检索和资料查询等信息获取的能力，在满足报考条件下可以通过国家统一考试考取相关的职业资格证书，例如国家一级注册结构工程师等，能够通过多种学习途径拓展自己的知识、增强创新能力。
(五)具有稳定的心理素质和强健的体魄。包括积极健康的心理品质和调节管理情绪的能力，可以承担未来的社会重任。创新人才培养体系根据具有“五种能力培养目标”的高素质人才准确定位，现以某地方高校土木工程专业为例，确立创新课程体系。课程学时学分比例：通识教育课程43学分(占比23.2%)、687学时；
学科基础课程55学分(占比29.7%)、学时970；
专业课程46学分(占比24.9%)、学时754学时；
实践性教学环节41学分(占比22.2%)。理论教学环节和环节类占总学分的77.8%，实践性教学环节占22.2%，课程体系架构及学分学时分配合理，涵盖了专业教育组成应具有的人文和社科类及工学实践等各类课程。通过各模块，形成了“土木工程专业课程知识体系结构图”见图1。
建立以学生为主体，创新人才培养为目标，基于CDIO理念的创新课程体系，重新安排课程内容。根据土木工专业的特点，尤其是建筑工程实施过程中时间顺序的有效性，课程体系和内容安排上兼顾学生就业后在满足工作年限后的考取注册结构工程师、注册岩土工程师、建造师、消防工程师等国家注册职业资格考试。为了实践课程设置的时间上做到灵活、机动，可以设置 “实习机动周”，根据实习现场工程项目进展，及时参与跟进项目各阶段，以达到知识在工程上的整体运用，提高学生的创新意识，培养学生创新能力。
下面分别以施工单位、设计单位实习为例，设置实践项目的机动周。建筑施工单位：读懂建筑、结构施工图→现场施工+工程监理+施工质量检测→工程质量验收→竣工后的质量跟踪与反馈；
建筑设计单位：项目设计任务书→工程地质勘察资料+其它设计资料→初步设计→施工图设计→出图。这样灵活布置 “机动周”有利于学生在学习时把理论和工程实际结合，并在实践中发现问题、解决问题、激发学生的创新意识和能力。
行之有效的教学方法和手段直接影响教学效果，尤其是有关施工等实践性很强的专业课。这类课程学生因缺乏现场实践经验，缺少现场的感官认识，如果只采用教师讲解、图片展示等传统的教学方法和手段，学生的代入感不强，对于知识的掌握大多采取死记硬背的方法。
本院经过多年的教学探索与积累，采用“虚拟仿真实践平台”进行现场模拟学习，也可在教学中采用工程项目实践视频(根据课程的不同实践内容，录制工程现场视频并加以解说)，使学生置于“工程项目”的环境中，以此提高学生的自主学习意识；
建立“翻转课堂”，通过多媒体教学、教师提出问题、学生带着问题听课、集体讨论、最后归纳总结等多种方式相结合提升学生创新意识；
广泛利用网络媒体教学，发挥 “学习通”“智慧树”“雨课堂”等教学软件功能，例如签到、课前预习、问题提前发布、分组讨论、小结测试等，对学生的成绩评定采用“形成性考核”，考核成绩可由课堂表现、出勤、阶段性测试、实验、实践、作业、小组讨论、课堂展示等多种形式不同比例构成。进而全面体现学生创新综合能力。
建立及完善校内外实践教学基地，对校内现有的实验室进行设备更新及维护，改善实验实践场所的软硬件条件，对土木工程各课程实验实践的数据尽可能采用电脑等数字化信息采集，数据的处理及结论通过专业软件进行分析处理，挖掘其创新意识，让学生的学习最大程度地接近工程实际。采用开放实验室、综合实验、跨专业联合实验室等形式，让学生进行设计性实验，在实验中活学活用，以此开拓创新思路。利用网络平台，引进国内外先进的实践教学课程视频及实践模拟平台，建立建筑工程虚拟仿真实验平台。
建立校外实习实训基地，打破地域限制。例如在地下工程的实践中，因为我国地域辽阔，地质地貌类别多及分布广泛，地质情况的地域差异比较明显，不同城市的规划及地质条件也决定了城市建筑的结构及地下工程的显著不同。因此，跨区域开展校企实习实训基地，破除学生对学习所在城市工程概况的固有思维，让学生把书本中得到的知识、头脑中的“有”通过不同区域的工程实践，将它们主动分析对比、寻找创新点，使创新落到实处，做到有证可查，有据可依。
《中国教育现代化2035》[3]重要战略任务之一是建设高素质专业化创新型教师队伍。基于OBE-CDIO理念的创新课程体系和内容，教师团队对教师的综合素质要求更高。不仅需要教师具有扎实的理论基础，更要有丰富的工程实践经验。大部分高校在人才引进中，注重学历及学缘结构，主要是以应届的硕博毕业生为主，这样的教师科研能力较强，但往往缺乏工程实践经验。可以采用“走出去，引进来”的双重方式进行师资队伍建设，可以把科研能力强的青年教师送到企业工程项目上锻炼，用一到两年的时间积累实践经验。另一方面，把工程经验丰富的高级工程师作为高水平人才进行引进，对无法引进的经验丰富的人员可以采用兼职指导教师形式聘用，对学生进行授课、指导学生的实践环节。加强教师的创新意识的培养，这样对学生的创新意识及创新能力的培养起到引导和推动作用。土木工程专业职业资格制度在广泛推进，为了学生更好地服务社会，引入通过国家注册职业资格考试的结构工程师、建造师等工程师，创立“双师型”人才队伍。
为了土木工程专业能适应时代发展需要，以OBE为目标导向、CDIO模式的创新人才培养的改革进一步深化势在必行。培养学生的创新意识、创新能力需要从确立以OBE为导向的课程知识体系、调整创新课程体系及内容、改进教学方法与手段、建立完善实训基地及加强跨区域的校企合作、建立综合素质高的创新师资队伍等多个环节进行提升，为高校全面展开创新教育改革提供参考，构建土木工程专业创新人才培养的新模式。
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