基于CDIO模式土木类专业学生创新能力培养探讨

［摘 要］ 针对传统模式下的土木类专业人才培养与目前行业需求之间存在的矛盾，基于CDIO创新能力培养新模式，开展相应的实践研究。以桂林理工大学为例，从培养目标、培养体系、成果反馈三个方面阐述了基于CDIO理念的教学改革尝试。吸取CDIO理念的精华可有效提升学生的创新与实践能力及处理实际问题的能力，极大激发了学生的学习兴趣和热情，对于提高力学课程的教学效果、土木工程专业学生培养质量有着重要的意义。CDIO模式可达到对土木类专业学生创新能力的培养，并满足社会对创新工程人才的需求，同时对其他理工类课程教学具有借鉴意义。

［关键词］ CDIO；土木类；创新能力

［基金项目］ 2021年度广西壮族自治区教育厅教改重点项目“土木类专业大学生创新能力培养模式的构建与实践”（2021JGZ124）；2021年度广西高校中青年教师基础能力提升项目“钢结构抗连续倒塌机理研究”（2021KY0254）；2021年度中国博士后科学基金项目“火灾下钢结构抗连续倒塌机理研究”（2021M693814）

［作者简介］ 钱 凯（1983—），男，浙江宁波人，工学博士，桂林理工大学土木与建筑工程学院教授，主要从事结构加固、抗倒塌研究；李 治（1991—），男，江西赣州人，工学博士，桂林理工大学土木与建筑工程学院讲师（通信作者），主要从事建筑结构研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2022）43-0141-04 ［收稿日期］ 2021-11-23

2019年2月，中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》明确指出：“加强创新人才特别是拔尖创新人才的培养，加大应用型、复合型、技术技能型人才培养比重。”随着我国经济发展进入新常态，以及目前高等教育的普及，我国高层次技术技能型人才的数量和目前高校所培养的学生数量极度不平衡，高校毕业生就业形势十分严峻［1］。因此，如何让理论与实践相结合，提高学生的工程实践能力，是当前土木工程专业的当务之急。笔者所在院校对土木工程专业学生，运用了CDIO教育模式，旨在培养学生的创新能力，为学生创造更多机会去适应目前行业需求。

一、土木工程专业学生培养现状

（一）传统教学观念为主导

目前，大学生学习专业知识的主要方式是课堂教学，这种教学方式以教师授课为主，学生被动学习。由于土木工程专业教学受传统教学模式的影响，学生的理论知识很难达到教学大纲要求，并且学生对土木工程专业的专有概念和术语的理解不透彻，不利于培养学生的创新能力。

（二）实践课程不完善

土木工程专业实践课程主要包括生产实习、课程设计、毕业实习和毕业论文［2］。一方面，由于教学模式主要以理论课为基础，学生缺少实践机会，达不到大纲的培养要求；另一方面，土木工程的特点是建设周期长，学生在实习的过程中不能形成系统的工程概念［3］。课程设计题目只是以单一课程为主，学生在面对实际问题时缺乏独立思考的能力及解决复杂问题的能力。

（三）创新能力不足

创新是科技发展的源动力。高校毕业生是科技人才的重要后备力量，因此，培养学生的创新能力是目前高校教育教学工作的核心和关键。土木工程专业在创新能力方面存在的问题主要包括教学要素、教育资源、学生自身三方面。教学要素配置不够合理，没有形成推动教学活动的要素体系；缺少社会实践平台等教育资源；本科生在没有完全理解基础知识的前提下，很难在创新能力上有显著的提高。这是目前高校土木工程专业学生缺乏创新能力的主要原因。

二、CDIO教育理念

（一）CDIO基本定义

CDIO即Conceive（构思）—Design（设计）—Implement（实施）—Operate（运行）。在工程教育的背景下，以学生为中心建立相互联系的一体化课程体系，使学生用主动的、实践的方式去学习，形成一种适应目前行业所需的创新教育模式。

（二）CDIO大纲

CDIO培养大纲是金字塔型。其中首要目标强调了毕业生的工程基础，这是创新教育的前提条件。第二个目标是培养学生的个人能力，在掌握理论技术知识的基础上，开展系统的实践教学，以提高学生的实际工程能力。第三个目标是提升学生自身的人际团队能力，在掌握基本理论知识和实践技能基础上，土木工程专业的学生应该进入实际工程中，培养团队协作能力。第四个目标是在前三个目标的基础上建立学生的工程系统能力。可见CDIO工程教育模式从创业所必须的基础能力考虑，与当下的社会需求相协调，结合实践培养学生的工程基础和实践能力［4］。

（三）整体思路

CDIO的整体思路分别从what、how、why三个方面体现，对于土木工程专业来说具体表现如下：首先，what代表通过土木工程专业的背景，调研目前行业形势，根据企业需求，培养有使命、有特色、更专业的学生。其次，how代表通过专业培养将目标进行细化，使得知识、能力、素质得到相互贯通。最后，why代表通过前面的实施，分析学生的产出结果，依据CDIO的12个标准相互比较，进一步优化土木工程专业的学科定位及目标特色。

三、具体实施方案

随着我国对基建投入的增长，土木工程行业获得了前所未有的发展，同时也对土木工程专业人才提出了更高的要求。此时，高校的人才培养目标要以社会需求为主，以能力为核心，为社会提供适应性强、有能力的毕业生，实现人才培养与社会需求的协同发展。以桂林理工大学为例，将CDIO理念作为培养土木工程专业学生创新能力的模式。

（一）培养目标

“厚德笃学，惟实励新”是桂林理工大学的校训，意在要求广大师生共同遵守基本行为准则和道德规范。其中“励新”的含义即鼓励求新求变、开拓创新。笔者所在院校土木工程专业基于CDIO理念，结合土木工程专业培养目标，以“产学研”相结合的教学体系、完善的师资储备机制、实践为主的人才培养模式，培养基础扎实、知识面广、实践能力强，以及胜任相关土木工程项目工作的复合型人才。

（二）培养体系

桂林理工大学土木工程专业的培养思路是以知识体系、实践体系、创新训练为支撑，构建目标明确、有特色、适应学生发展、符合目前行业所需的培养模式，将理论与实践有机结合起来。同时以学生为中心，培养学生的社会责任感，因材施教，注重激发学生的创新能力，培养学生多元化的思维。从院校—课程体系—专业—师生四个层次，通过培养方案、课程体系、专业主导、师生落实实践，以CDIO定义的构思、设计、实施、运行四个方面执行各个层次的职能，如图1所示。

1.基于CDIO理念的培养路线。土木工程专业的综合能力培养是基于CDIO教育模式。以实践为核心，突出工程实践能力、工程设计能力、工程创新能力，实现学生综合能力的培养，如图2所示。第一至第四学期，主要打牢学生的基础知识和专业的基础知识；第五至第六学期培养学生运用土木工程基础知识综合解决实际工程问题的能力；第七至第八学期，综合所学知识，为以后的就业打好基础。

2.课程体系。为打造基于CDIO理念的土木工程专业的创新能力培养体系［5］，桂林理工大学在现行教学体系基础上建立了“线上—线下—线上”三部曲的新课程模式：教师上传教学资料进行任务导向—开展随堂检测进行测试分析—组织课堂讨论加强头脑风暴解决关键问题—总结全过程正向鼓励—实时反馈学习数据五个环节；学生则线上自主学习—课堂小组讨论—上台展示成果—线上积累知识提升能力。

3.成果调查。良好的考核体系能够充分调动师生的积极性，能够综合评价应用型创新人才培养的过程和效果。对土木工程专业的学生进行课程改革问卷调查，结果如表1所示。

结语

以CDIO为依托的人才培养模式可以突出土木工程学生的项目工程实践能力、团队合作精神、创新意识及社会适应能力。土木工程专业的学生通过基础知识的学习和综合素质的提升，实现与社会相接轨，从而获得更好的发展。从教学实践结果可知，采用基于CDIO的创新型工程人才培养模式后，教学效果、教学满意度、学生创新意识和工程实践能力均得到大幅度提升，CDIO教学模式的改革是比较成功的。

参考文献

［1］余跃心.专业认证背景下应用型本科土木工程专业教育的发展［J］.高等建筑教育，2008，17（5）：10-12.

［2］蔡海兵，荣传新，郑腾龙.面向卓越工程师培养的矿山建设工程专业培养方案探索［J］.大学教育，2016（1）：117-118.

［3］周建中.工程结构类系列课程教学方法研究与实践［J］.山西建筑，2013，39（16）：235-237.

［4］文方，黄勇，周荷清.以工程能力素质培养为主线的高职机电一体化专业人才培养模式研究［J］.数字通信世界，2016（9）：315+137.

［5］刘景矿，庞永师，王学通，等.基于“三个面向”的工程管理专业人才培养模式研究［J］.工程管理学报，2016，30（6）：144-148.

Discussion on Innovation Ability Training of Civil Engineering Major Students Based on CDIO Mode： Taking Guilin University of Technology as an Example

QIAN Kai， LI Zhi

（College of Civil and Architectural Engineering， Guilin University of Technology， Guilin，

Guangxi 541004， China）

Abstract： In view of the contradiction between the training of civil engineering professionals under the traditional mode and the current industry demand， the corresponding practical research is carried out based on the new CDIO innovation ability training mode. Taking Guilin University of Technology as an example， this paper expounds the teaching reform attempt based on CDIO concept in the training process of civil engineering students from three aspects： training objectives， training system and achievement feedback. From the results， we can see that absorbing the essence of CDIO concept can effectively enhance students’ ability of innovation and practice and deal with practical problems， and greatly stimulate students’ interest and enthusiasm in learning. It is of great significance for improving the teaching effect of current mechanics courses and cultivating the quality of students majoring in civil engineering. It is shown that CDIO mode can cultivate the innovation ability of civil engineering students， meet the social demand for innovative engineering talents， and can be used for reference to the teaching of other science and engineering courses.

Key words： CDIO; civil engineering; innovation ability