OBE目标下的CDIO教学设计与教学改革探索

［摘 要］ 新工科背景下，融入OBE与CDIO工程教育认证理念，在云南地方高校针对中英合作办学项目，以“土木工程概论”课程为例创新双语教学。结合人才培养目标和定位，构思（conceive）一个课程目标，设计（design）三个学习产出目标，实施（implement）及运行（operate）N个教学环节，以加强过程学习和学生自主学习引导。从过程学习到形成性考核，夯实学生学习的每个步骤与环节，有效避免期末突击式学习与一次性期末考试决定成败的传统教学模式，从抓日常学习到知识体系整体构建，最大化提升学习产出效能。以期从课程教学设计中探索多样化创新人才培养新模式下的课堂教学改革。

［关键词］ 土木工程概论；双语；教学改革；教学设计

［基金项目］ 2023年度云南农业大学第三批校级线上线下混合式一流本科课程“土木工程概论（双语）”（2023YLKC067）

［作者简介］ 张辅霞（1979—），女，云南罗平人，硕士，云南农业大学国际学院副教授，主要从事建筑设计与工程项目管理研究；王建雄（1975—），男，云南易门人，博士（后），云南农业大学水利学院教授（通信作者），主要从事测绘工程与地理信息遥感研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）46-0065-04 ［收稿日期］ 2023-09-04

引言

“土木工程概论”课程是土木工程类学生必修的第一门专业基础课［1］，主要任务是引导大学一年级新生宏观了解土木工程的范围、定义、发展及其学科分支，激发专业学习兴趣，为四年专业学习做好专业铺垫。双语教学的开展是教育国际化的必然［2］。针对云南地方高校中英合作办学项目“4+0”土木工程，开展“土木工程概论”课程的双语教学，在达成课程目标的同时，极大地激发了学生对专业英语学习的热情和专业学习的兴趣，为后期英方跨境教育（transnational education， TNE）课程教学奠定了语言基础和专业知识背景。

一、CDIO教学设计

新工科背景下，融入OBE与CDIO工程教育认证理念的教育教学改革，不断被教育者思考、尝试、创新和改进。顾玉萍等［3］针对工程管理专业设计类课程群教学中存在的突出问题，在新工科背景下加强了多学科融合；吴岳芬等［4］通过构建“三位一体”的信息化教学环境，实施了MOOC导学和CDIO项目的混合式教与学；洪燕［5］探索了通过建筑类课程的一体化教学设计，从而提高土木工程专业毕业设计质量和学生执业能力的方法；Lenin等［6］从行业与教育之间的代沟问题，研究了印度工程教育发展与瓶颈问题；Tyflopoulos等［7］利用技术优化TO方法，基于CDIO教学理念，在“计算机辅助设计CAD”教学中开展实践，并获得学生认可。

本课程在双语教学过程中，融入翻转课堂模式，构思一个课程目标，设计三个学习产出目标，实施N个学习任务，开展CDIO教学设计与教学改革。

（一）构思（conceive）课程目标

结合本专业人才培养目标和定位，构思了课程目标，即通过学习，使学生了解土木工程专业的入门知识，初步了解土木工程涉及领域的内容、成就和发展情况，从概论的视角了解土木工程的综合性、社会性及其在技术、经济与管理方面的统一性，初步构建学科基本概念，树立专业思想，培养学生对土木工程的兴趣，为今后学习后续课程打下基础。并希望通过双语教学，引导学生提升专业英语学习兴趣和读、写能力。

（二）设计（design）学习产出目标

范海龙等［8］在“逆向设计”步骤与重点中提到，“学习产出目标”即学习成果的确认，重点是学生达到成果的能力与厘清有限教学时间下的优先级。基于本课程目标，学习产出目标（learning outcomes）和关键知识点被逐步分解设计（见表1）。

围绕能力培养这一主线，课程强调三个学习产出目标：一是对国内外重特大工程项目的关注能力的培养；二是识别能力的培养，通过课程引导，能够识别常见的土木工程类型，建立工程实际与科学技术名词之间的认知与关联；三是自主学习能力，通过学习方法的多形式传授与特色训练，从一年级开始就引导学生建立查阅文献的意识，学会积极思考、自主学习，学会提出个人观点。

（三）实施（implement）教学任务

为实现课程学习目标，课程在实施过程中以智慧树SPOC平台为载体，引入视频学习，创设预习、章节作业、作业评价、作业反馈、小组PK、小组讨论等多形式过程学习监管环节，配合期末闭卷考试，以加强学生学习紧迫性认知。

课程利用SPOC平台AI资源库，引入长春工程学院《走进土木工程》的中文视频开展课前学习，并提出学习要求：观看视频过程中，学生需要学会按下“暂停键”，思考提出个人问题，在平台上提问及留言打卡。利用SPOC平台，课前创设课前课后自主学习作业，在中文视频学习的基础上，学生需要完成全英文课本的提前阅读与关键词勾画，并整理阅读笔记，形成个人“专业术语库”，在截止时间前，拍照上传SPOC平台。课后，学生根据教师课堂重点讲解和课本阅读技法，需再次回顾性阅读全英文教材，总结梳理出章节作业后提交平台。

教师通过平台，开展作业批阅、作业反馈；创设随机学习小组，创设小组PK与小组讨论主题等，极大地丰富了线上线下混合式课程教学形式，激发了学生的学习兴趣和专业认知。

（四）运行（operate）教学环节

在课前预习环节中，利用混合式教学平台引导学生开展线上中文视频学习，并设计线上“提问”打卡环节，一方面培养学生的独立思考能力，另一方面为教师的课堂教学提供了宝贵的教学指导和备课内容的调整参考，确保课堂教学做到有的放矢。接着，设计课本阅读、关键词勾画与笔记整理等课前任务。在全英文课本预习性阅读前，设计线上中文视频学习任务，可大大降低学生课前阅读难度。配合教师开学第一堂课，开展的英文刊物“阅读技法”和课堂引导训练，可有效提升学生自主学习能力。

教室是传统教与学的“主阵地”，如何吸引学生聚焦45分钟的课堂学习，“多样化”的课堂互动是激发学生学习兴趣的关键。例如，在第二章节《土木工程发展阶段》的教学环节与运行过程中，教师设计归纳“关键词（Key words）”这一“表格式”思维导图训练任务，训练学生在阅读全英文课本的过程中，思考勾画出土木工程不同发展阶段的代表性特征词，即关键词，并进行笔记归纳、课堂展示、自我表述、学生补充和教师订正的课堂互动环节，再次有效加强了学生学习能力的培养和沟通能力的提升。

结合章节内容“地基与基础”，为了让学生加深对“软土”地基的理解，教师设计了“豆腐工程”随机小组作业。在发放全英文“任务书”、课堂解读“任务书”后，由各小组组长带领组员开展“豆腐工程”对抗赛。教师提供基本实验材料：一块豆腐、一块有机玻璃板和一个木质正方体。学生自由发挥，寻找身边可能的工程“桩”材料，如牙签、一次性筷子等，对“软土（豆腐）”开展加强工作。最后，PK各组的加强效果：谁的加强方案最经济且上部承载能力最好？该任务是最富吸引力的，学生兴致高昂，在临时小组长的带领下，明确分工、齐心协作，从现场“施工”到后期海报、视频的成果制作，尽显当代大学生的青春与活力（见图1）。

小组讨论学习环节，如果没有很好的环节监管，通常会成为学生聚集聊天的空间。针对这个问题，教师设计了语音、图片和视频等“佐证”材料的打卡要求，让学生自己利用手机开展讨论学习的过程记录，并将“佐证”材料上传智慧树SPOC平台，以便教师监督和组间交流。这一环节的有序推进，很大程度上提升了小组式、讨论式学习的效果，培养了学生分享与聆听、沟通与表达等能力。

此外，作为本课程第一个学习产出目标，学习国内外优秀土木工程案例，激发专业学习兴趣，可结合“智慧建造”“绿色建筑”等概念，设计课后观看《超级工程》上海中心大厦的学习任务，并在观看过程中要求学生按下视频播放“暂停键”，捕获、记录、查找视频中提及的专业“科学术语”。从作业提交情况，不难看出学生的学习热情与投入。

二、教学反思

32学时的双语教学，从一开始的忐忑到最后的成功落幕，很好地说明了作为地方高校使用“全英文”教材、“全英文”课件开展“双语”教学的可行性。在学生课程满意度调查与评价中，“土木工程概论”课程以97.14的学生评教分数名列学院专业课程评价结果榜首，再次肯定了CDIO教学设计的可行性。

当然，在推进CDIO教学设计的同时，及时做好学生阶段性课程反馈和问题分析，是工程认证“持续改进CQI”理念的又一重点环节。课程在开课一周后，及时利用智慧树平台，征集学生学习情况反馈意见，针对“进度有点快”这一主要反馈意见，及时做了课程进度调整和内容优化，有效响应了学生意见和建议。

三、考核优化

课程采用过程式学习+过程考核+期末考试相结合的方式实施考核优化，围绕学习产出目标设置四种考核方式，以目标为导向，多角度开展形成性考核和评价：（1）线上视频学习：重点评价学生课前预习的学习主动性和提出问题的能力。（2）课前笔记整理：重点考核课前预习阶段学生对全英文教材章节知识的自主阅读，对科学术语、基础知识等的自主学习能力和解决问题的能力。（3）线下期末考试：重点考核学生基础知识的掌握和外延知识的自主学习情况及利用信息手段扩展专业知识、分析和解决问题的综合能力。（4）线上线下课后作业：重点激发学生学习兴趣，考核现代工具的运用，如全英文海报设计、视频制作，团队合作、沟通、交流等能力和英文科学术语的正确表达能力。

结语

南京工业大学马克思主义学院朱书卉［9］，在其《新工科理念下创新人才培养实践》一文中强调，青年大学生是最具创新潜力的群体之一，创新型人才培养是建设创新型国家的必然要求。如何在新工科理念下创新人才培养，是摆在每一个教育工作者面前的核心课题，如何打破以教师为主导的传统传、教模式，潜移默化调动学生的自主学习能力和创造力是当前每名教师需要思考与实践的。从过程学习到形成性考核，有效设计和夯实学生学习的每个步骤与环节，有效避免期末突击式学习与一次性期末考试决定成败的传统教学，从抓日常学习到知识体系整体构建，是最大化提升学生学习产出效能的重中之重。

参考文献

［1］李华章，何文刚，罗伟，等.地方应用型本科院校《土木工程概论》课程教学改革探索：以遵义师范学院为例［J］.创新创业理论研究与实践，2020，3（20）：40-42+48.

［2］肖锡林，刘婧靖，刘文娟，等.地方高校分析化学双语教学改革探析［J］.高教学刊，2022，8（29）：124-127.

［3］顾玉萍，张恒，唐根丽.新工科背景下融合OBE-CDIO理念的工程管理专业设计类课程群改革探索［J］.创新创业理论研究与实践，2022，5（20）：170-173.

［4］吴岳芬，李文彬，杨勃，等.MOOC导学和CDIO导向的三阶段四维度混合式课程的探索与实践［J］.湖南理工学院学报（自然科学版），2022，35（4）：81-85+94.

［5］洪燕.基于CDIO理念的土木工程专业建筑类课程一体化教学设计初探［J］.高等建筑教育，2022，31（5）：96-107.

［6］LENIN N， SIVA KUMAR M， SELVAKUMAR G.Application of Conceive， Design， Implement and Operate （CDIO） Strategy for the Development of Engineering Education in Indian Perspective［J］. Journal of education-us，2023，203（1）：41-48.

［7］TYFLOPOULOS E， HASKINS C， STEINERT M. Topology-Optimization-Based Learning： A Powerful Teaching and Learning Framework under the Prism of the CDIO Approach［J］. EDUCATION SCIENCES，2021，11（7）：348.