基于CIDO模式的土木工程地质教学改革探讨
杨光，黄谦，贺寒辉
（湖南文理学院 土木建筑工程学院，湖南 常德）
摘 要： 土木工程地质课程是土木工程专业的专业基础必修课，具有基础理论多、工程实践性强等特点，但该课程在传统教学模式下教学目的难以实现。针对专业人才培养目标和该课程的特点，基于CDIO工程教育模式，在构思、设计、实施和运作过程中对教学内容和方法进行改革，通过探讨转变教师和学生角色，优化教学内容，进行理论与实践相结合教学，重点运用案例式教学分析具体工程实践问题，同时强化过程考核。通过教学改革实践，学生实践应用能力有了显著提高，表明该教学改革模式具有较好的实际效果。
关键词： 土木工程地质；CDIO；教学改革；案例式教学；实践应用能力
一 引言
土木工程地质课程基础理论多，工程实践性强，传统的教学模式下工程地质学与土木工程地质防治技术教学内容相分离，使得学生的理论与实践知识衔接不顺畅，分析具体工程实践问题能力差，教学目标难以实现[1-4]。
为解决这些问题，很多学者开始研究纳米零价铁改性技术，如利用包覆物的特性对纳米零价铁进行表面改性的包覆型纳米零价铁[55]、利用分散剂和稳定剂对纳米零价铁进行改造[56]、将纳米零价铁负载于其他材料上组成负载型纳米零价铁[57]等方法，以提高纳米零价铁在介质中的反应性能、稳定性和流动性等.其中，含铀废水处理应用较多的是负载型纳米零价铁，如：蒙脱石负载纳米零价铁去除水溶液中的铀[58]、石墨烯负载纳米零价铁去除水溶液中的铀[59]、明胶碳负载纳米零价铁去除水溶液中的铀[60]、膨润土负载纳米零价铁去除水溶液中的铀[61]、伊利石负载纳米零价铁对溶液中的238U进行修复[62]等.
CDIO教学模式中，CDIO分别代表构思（Conceive）、设 计（Design）、实 施（Implement）、运作（Operate），它是“做中学”和“基于项目教育和学习”（Project Based Education and Learning）教学模式的集中概括和抽象表达[5]。CDIO教学模式能将理论与实践结合起来，使学生在基于工程项目的学习中主动地学习相关理论、技术与经验，可以解决传统教育中理论与实践脱节的问题，十分适用于土木工程地质这门课程的教学。因此，对土木工程地质这一工程实践性很强的课程，开展基于CDIO模式的土木工程地质课程教学改革十分必要。
二 土木工程地质课程CDIO教学模式流程
基于CDIO教学模式的改革需要教师和学生都是教学的主体，教师单元和学生单元在各个教学环节中都有对应的任务，如图1所示。
图1 基于CDIO的教学改革模式[4]
（一） 构思过程
首先基于专业人才培养方案优化教学大纲，综合考虑学生目标培养能力和土木工程专业实践中常见的工程地质问题，调整以教材章节顺序为主线的教学顺序，让学生尽可能结合课程内容和工程实际，主动参与CDIO教学模式的全过程。
其次，教师在开展课程CDIO教学前要熟知课程的知识体系和架构，对现有课程知识框架要有打破后重组的能力，只有这样，教学环节中才能实现课程各知识点的穿插和整合，理论知识和工程实践经验的交叉与融合，实现课程知识的“无缝衔接”和重点难点区分。
开展基于CDIO理念的教学改革，需要创新教学理论，改进教学方法，在无法增加课时量的情况下对教学内容做出一定压缩与调整，对学生在课堂内外参与的内容进行合理设计，把需要讲解主要教学内容的重点章节放置在课堂上，并结合切实有效的教学方法进行专题教学，这对实现教学目标方面意义重大。
（二） 设计过程
进了“星光”录像厅,录像早开始了,里面昏暗暗的，我便寻了个空位坐下。那天放的是刘德华和关之琳演的一部片子，我歪斜在长椅上静静地看。不一会儿，刘德华便和关之琳开始接吻了，先是轻轻地碰一下，分开，情意绵绵地互相望望，再吻，很拼命了，四片唇紧紧地粘在一起，玉齿轻启，粉舌绕缠，咬架似的。我正看得津津有味，有人拍了拍我的肩，我没有理会，那人又拍。我说：“干什么嘛？”仍目不转睛地看，因为刘德华已经开始脱关之琳的衣服了，刘德华的手拉住关之琳的胸罩吊带，一点一点地向下扯。我感到有人拿起了我的手，后来又把它放下，我没有理会。我的手穷得让我很放心，上面只有一块价值60元的破手表，没有金戒指、玉手链什么的。
图2所示为现有土木工程地质课程教材章节知识模块架构，在教学设计中对分析于具体的工程地质问题时可将其中基础地质和岩土体工程地质归纳为基础理论知识教学模块，工程地质勘察融入到工程地质问题模块，突出工程地质问题现象、问题分析、治理和防治，探讨和总结这一重点。
如对于讲授边坡工程地质问题时，针对某个具体案例，要求学生以组为单位，每个学生分配不同的任务，根据前阶段的基础理论知识教学和现阶段的教学章节内容分别对该边坡的地形地貌分析、岩土体的构成、外部环境影响分析、岩土和水的物理化学性质影响分析、边坡工程的支护方法措施分析等进行分工，每个阶段与过程都通过小组内部讨论而制定。在这分析讨论问题的过程中，不仅锻炼了学生的组织性，还培养了集体荣誉感和建立了良好的团队精神。边坡工程地质问题的教学实施如图3所示。
图2 土木工程地质课程章节知识模块图
（三） 实施过程
在教学实施过程中，根据课堂教学的进度，适时开展以解决“工程地质问题”为主线的案例式教学。通过对案例中的工程地质概况、地质灾害原因分析、地质灾害防治、理论与技术探讨总结，实现学生个人或小组团体能够从工程地质问题解决方案的构思、方案设计、实施到运行的全过程，达到培养学生的工程意识思想、专业业务技能与团队协作能力。
This study aimed to evaluate the prognostic value of systemic inflammation-based markers within the peripheral blood of patients with advanced or metastatic PC, and to determine their usefulness in predicting patients’ responses to chemotherapy.
图3 边坡工程地质问题教学设计
（四） 运作过程
2.1.1 胃肠减压的护理 予患者胃管妥善固定，保证其活动时胃管不折叠，保持引流通畅。胃管内注入胃复安等药物时应先将药物碾碎溶解后才可胃管注入，注入后需用生理盐水冲洗胃管并夹管2 h。一次性负压吸引器需每日更换并计量，随时观察该患者引流液的量和性质，由于该患者胃管留置时间较长，可能引起鼻腔黏膜破溃感染、咽喉部疼痛不适、痰液增多等情况，严重时可并发肺部感染，因此给予患者每天早晚进行口腔护理各1次及常规雾化吸入，协助患者叩背帮助其排痰，最大限度减少咽部及肺部并发症的发生。
三 CDIO教学模式在教改中的探索
（一） 转变教师和学生角色
土木工程地质课程的主要任务是让学生了解工程建设中可能出现的各类工程地质现象和问题，分析各类工程地质问题对工程建设的影响，并能提出相应的防治措施。因此在各教学环节中，教师必须加强实践教学的设计思想，重点讲解各类工程地质现象与问题的成因、影响因素、诱发机制、稳定性评价和防治性措施等，使学生能将所学知识能直接应用于实际工程建设中。
在教学设计过程中，基于CIDO教学理念，就需要以知识培养目标、工程项目认识感知培养目标和实践应用能力培养目标优化课程教学内容。在教学设计中，教师负责优化课程教学内容的同时，还要加强引导学生对学习内容资料收集和自主学习的设计。如让学生在开展教学前参与教师的教学设计，结合学生的兴趣选择合适的工程地质问题进行专题案例教学等。
学生由知识被动接受者变成主动学习者。通过学生的主动参与各教学环节，提高学生独立思考分析问题的方法和提升团队合作精神，并能培养和建立一定的土木工程地质问题综合防治思维和初步的科研意识及解决实际问题的能力，使得学生有获得感和成就感。
“在我这里，没有不可能的事。”范坚强坚定地说。那副自信表情，让一杭开始动摇了，但他相信，雪萤绝不会背叛自己，唯一的解释是，雪萤找到记事本，但被范坚强的人夺走了。
（二） 优化教学内容，加强实践教学的设计思想
③应进一步推进小型水利工程产权制度改革。小型水利工程属集体所有，集体不受益，农户是受益人，但没有使用权，以至于出现“用水的不管水，管水的不用水”“使用工程个个有份，管理维护人人无责”。针对这种权和利的分离，造成管理责任不明的情况，应确权到农户，实施堰随田走、受益共有、民主议事、合同管理、合作发展，促进基层水利健康稳定发展。因此，以农村小型水利工程产权制度改革为实现形式，采用承包、租赁、拍卖、股份合作等灵活多样的方式，明晰工程所有权，搞活经营权，落实管理权，明确管理主体、落实管理责任、健全管理制度。
根据教学构思和设计，在运作过程中，学生分组分任务的每个阶段完成之后，要求学生个人对这一阶段的分工任务进行汇报，由其他学生和老师共同参与讨论，给出阶段性的小组决议和建议。在整个工程地质问题案例分析讨论完成之后，由小组长协助教师对每组学生的成果给予成绩评定与总结。考核评定时，设计出相应的考核表，重视学生个人表现与小组表现的综合权重，将个人分工成果、小组成员讨论建议和汇总成果全部量化考核，增强了学生参与工程教育的责任意识，提高了学习效果。
在CDIO教学模式中将教师角色由主导者改变为领导者很重要，这会使教师在在教授学生理论知识的同时引导学生参与CDIO教学流程。这就要求教师在掌握扎实的理论知识的同时，还要有一定的实践经验积累，促使教师不断学习提升专业业务知识与能力，也促使教师在教学当中由教授为主逐渐变成以组织为主。
（三） 进行理论与实践相结合教学
CDIO教育理念和土木工程地质这门课程的性质和特点都要求在教学中有效地融合理论与实践，进行理论与实践相结合教学。教学过程中，边进行理论教学、边对相应的工程地质案例布置问题，让学生带着问题和任务去为下一阶段的学习内容做准备，实现了理论课与实践课在时间和空间上的结合，这样能够激发学生的学习兴趣，提高教学效果。例如，在讲岩层及岩层产状基本理论知识时，如用传统教学方法，结合多媒体课件，学生仅仅对岩层的空间形态有着一定的认识，很难联想到岩层的空间分布形态不同会对坡体本身或者工程建筑带来什么影响；若进行理论与实践相结合教学，结合简单的图片和案例穿插讲授岩层的空间分布形态对工程地质的影响，大量的可用信息可以直观地提供给学生，可以大大提高课时效率，调动学生的兴趣和积极性，也为今后的工程案例教学环节打下理论基础。
（四） 案例式教学的运用
案例式教学是CDIO工程教育模式的重要组成部分，在教学设计中将教学内容中包含的知识点、各种材料图片及技术施工手段等内容制作成图文并茂的PPT课件，同时加入近期国内外的工程地质热点问题，扩大课堂教学的信息量，强化学生对知识的理解。
通过实施案例教学，更深入贯彻CDIO工程教育理念，提升学生在“做中学”和“基于项目教育和学习”中的好奇心和学习热情，引导学生在工程地质案例问题讨论过程中既深化对土木工程地质的基本理论、概念和工程技术手段的理解，又能对案例内容形成自己的新观点，通过案例教学的运作和实施过程中调动学生积极性和主动性、提高学生分析问题和解决问题的综合能力。
（五） 创新过程考核机制
CDIO教学模式在提升学生参与的同时重视教学目标的达成，这就要求在学生参与的教学环节中进行多元化监控，建立反馈机制，及时量化教学过程中各个环节的学生的学习质量和效果。考虑到教学时间和精力，借鉴“课堂派”等手机小程序建立案例式教学任务，根据学生的实际情况制定不同的学习方案和任务目标，小程序上教师端可以显示每位学生的参与情况和上传发布的任务结果。考核中学生个人完成情况与小组完成情况各占一定的比例，根据完成情况及质量进行考核评分。
经过类似考核方式的改革，提高学生的参与度，真正体现发现问题、解决问题的评价导向，保证课程的学习效果，提高学生的实践应用能力。通过调查发现，参与CDIO教学模式授课的学生，其在后续的专业课程，如《基础工程》、《路基路面工程》和《桥梁工程》等课程学习的基础和实践应用能力都有了显著的提升。
四 结语
（1）CDIO教学模式相比于传统教学模式有其显著优点，但CDIO教学开展对教师的课程设计和课堂的组织能力都提出了较高的要求。实际的教学中，在有限的授课时间内，只能有针对地对某几项教学专题进行CDIO模式教学，同时需要学生主动配合，教师和学生在学习上花费的时间和精力显著增加，导致CDIO模式教学在全过程教学应用中存在着限制。
（2）通过实践证明，尽管是在改革探索，土木工程地质课程在基于CDIO教学改革中已初步显示出了良好的教学效果，引导学生养成良好的学习习惯，提高了他们工程实践应用专业能力，因此实行基于CDIO教学改革是十分必要的。
参考文献
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本文引用格式： 杨光，等.基于CIDO模式的土木工程地质教学改革探讨[J]. 教育现代化,2019,6(78):19-22.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.78.009
基金项目： 湖南省教育厅科学研究项目（17C1086）；湖南文理学院2018年教学改革项目（JGYB1850）。
作者简介： 杨光，男，湖南怀化人，讲师，博士，研究方向：土木工程灾害防治与风险评估方面的教学和研究工作。
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