张 珂，林 雁，王荷香

(安徽开放大学 信息与建筑工程学院，安徽 合肥 230022)

土木工程专业毕业设计是土木工程专业教学过程的最后一个阶段，是一种综合性和实践性较强的教学环节。其目的是为了让学生能够综合利用所学的理论知识，独立思考、分析和解决工程中遇到的实际问题，提升专业技能，并具有初步的科学研究、技术研究和应用开发能力[1]。

土木工程专业毕业设计内容较为广泛，可以涉及的领域包括结构设计、工程施工、建筑工程的维修养护或是工程管理等和工程相关的方方面面。近年来，毕业设计为了适应现代科学技术与社会经济快速发展的需要，着重在适应性、实践性和综合性等方面做了较大的改进和提高，毕业设计的质量也不断提升，但毕业设计的基本模式改变并不是很大，“一师多生、一题多生”的情况还是普遍存在的。尤其对于开放教育土木工程的毕业设计，由于学生的基础参差不齐，各门课程的面授课时较少，再加上学生学习能力的差异，最终学生的掌握知识的情况差别较大，但是毕业设计的要求和选择是一样的，导致学生在做毕业设计的过程中存在选题雷同、内容相似、设计单一等问题，学生互相抄袭、复制等现象也时有发生，毕业设计质量普遍不高。因此，有效的教学模式和教学方法的积极探索，对于提高毕业设计的质量有着至关重要的作用。基于 CDIO教学模式的先进理念和PBL教学方法的有效结合，使得学生在毕业设计过程中根据CDIO模式的方向指导，在具体操作中，教师有效地应用PBL教学法，将以前学过的理论知识以“润物细无声”地方式融入到毕业设计的实际工程中，对提高土木工程人才培养的质量具有重要的现实意义。

一、基于CDIO的毕业设计理念和PBL教学方法的探究

基于CDIO的工程学科教育模式是现代国际工程教育改革的最新颖、最前沿的研究成果，已获得显著成效，并在国内外各高校的专业教育改革中得到推广应用[2-5]。该模式是麻省理工学院(MIT) 联合瑞典皇家工学院(KTH) 等多所世界一流高校，经过从2000 年至 2004 年的研究探索，创建了代表构思(Conceive ) 、设计(Design ) 、实施(Implement ) 和运作 (Operate) 的 CDIO 工程教育模式[6]。CDIO以全寿命周期为主线和载体，强调基于项目的体验式学习和专业技能的发展[7]，激发学生的学习积极性，让学生主动地去学习和探索，并以实践的形式将各门课程有机联系在一起，让学生在学校学习各门功课的过程中获取实际工程的设计和管理等能力，培养学生工程意识和素养、工程实践能力和创新能力[1]。基于CDIO模式的毕业设计，用真实复杂的案例将毕业设计呈现出来，让学生自己(或在教师的帮助下)解决设计过程中出现的各种问题，使学生在毕业设计完成的过程中个人能力得到提升，同时将所学的知识活化[8]。

PBL教学模式是由美国人Barrows提出的一种新型的教学模式[9]，即“以问题为基础的学习”(Problem-Based Learning),最初在欧美医学教育领域当中应用，其直指知识的应用和未来职业技能，着重培养学生的创新思维和团队精神等综合能力，充分体现了以人为本的先进教育思想。PBL教学模式是把学生置于复杂的教学环境中，让学生学会自己去分析问题，找到解决问题的相关知识，并对该知识进行深入学习，找到解决问题的方案，最终逐步执行直到解决问题，也就是说让学生成为学习的主人，主动探索，积极学习。而教师的责任是把实际生活中的实际问题当作教学材料，并采用提问的方式，激发学生自主学习、思考问题，及最终解决问题的能力[7]。

CDIO教学模式主张将理论、实践和反思有机结合起来，对工程教育进行认识论的拓展。在建立了扩展认识论的哲学原理之后，艾德斯特伦(Kristina Edstrom， 瑞典皇家理工学院教授) 和科莫斯(Anette Kolmos， 丹麦奥尔堡大学〔Aalborg Universtiy〕工程科学领域教授)指出，虽然 CDIO 教学模式是从结果(目的)获得收获，PBL教学方法是从过程(手段)获得收获，但它们在许多方面是重叠互补的。PBL和 CDIO是对专业实践的两种回应，各有侧重。因此，我们也可以得出结论，在土木工程教育中，将CODI教学模式与PBL教学方法有机结合起来，得出一种新型的一体化教育培养模式，能够较好地提升工程教育中学生对解决实践问题的能力[10]。

二、毕业设计过程中CDIO教学模式和PBL教学方法的融合研究(以开放教育土木工程毕业设计为例)

在土木工程的毕业设计中，以CDIO为指导，以学生为中心，让学生系统地思考怎样进行毕业设计的选题，设计，实施和运作，并在完成毕业设计的过程中，指导教师运用PBL的教学方法，在毕业设计的各个环节提出问题，让学生通过一个一个问题的解决来完成毕业设计。

开放教育不同于一般高校教育，它是一种自主的学习形式。开放教育是以学生为中心，根据学生的具体情况，指导学生制定合理的学习计划。学校提供文字教材、网络课程等多种课程资源，开展线下面授辅导，具体讲解课程的重难点，面对面的解决学生在学习过程中遇到的困难，同时开展网络教学、直播课堂等多种形式的教学活动，丰富课程内容，利用网上答疑、电话、Email、微信、QQ 等现代沟通方式，支持和服务开放教育学生的自主学习。基于开放教育学生大部分是已经参加工作的在岗职工这一特殊性，且基础参差不齐，参与各门课程的面授课时有限，学生的学习是以自学为基础，同时毕业设计又是通过网络手段(QQ群、微信群、电话等)进行远程指导，这就要求教师在进行毕业设计指导时利用现代的教学手段采用有效的教学模式和合适的教学方法，使得学生既能够顺利完成毕业设计，又能为工作提供有力的指导。CDIO教学模式和PBL教学方法正好能够满足上述要求，但是如何将CDIO教学模式和PBL教学方法有效地融入其中，并取得较好地效果是我们亟待解决的问题，笔者在多年毕业设计指导实践中总结认为，做好以下几个方面工作是两者融合的关键。

1.广泛搜集资料，合理选题

开放教育土木工程毕业设计主要是让学生巩固、消化前期所学知识，并能够综合运用所学知识分析和解决工程中遇到的实际问题，因此毕业设计的选题一定要慎重。尽可能选取和教学基本要求一致的、较为新颖的课题，课题的份量和难度适中，同时课题还能和生产及工作实际相联系，既能满足学校毕业设计的要求，又对自己的工作有所帮助。选题的类型是多种多样的，可以根据自己实际工作情况选择工程设计型、施工技术型，也可以选择专题研究型、专题研究型和软件开发型等。

指导教师根据CDIO的第一个步骤——构思(Conceive)。在学生开始毕业设计之初，由于开放教育学生不是集中在学校这一特殊性，指导教师建立一个QQ群或微信群，将自己指导的学生集合在一起，发布选题要求。让学生根据自己的在职工作情况、自学情况和将来的发展方向，广泛搜集资料，根据指导教师提出的毕业设计要求，在教师提供的选题方向中选择合适的毕业设计类型。如果学生当下不是从事土木工程相关行业，一般情况下，指导教师建议学生选择土木工程管理方向施工组织设计的编写。该方向的资料搜集范围较广，难度适中，学生在教师的指导下学生能够独立完成毕业设计，提升学员解决在施工组织管理中遇到实际问题的能力。

2.依托选题，进行整体设计

以土木工程管理方向的施工组织毕业设计为例，该方向的毕业设计的主要任务是编写多层或高层建筑的单位工程施工组织设计，结构形式可以选择框——剪结构、框架结构、框筒结构或筒体结构等钢筋混凝土结构，也可以是钢结构，甚至可以是一些新型的结构类型(如钢——混凝土组合结构、悬索、悬吊结构等)。在前期广泛搜集的资料中，经过可行性研究，在分析和论证的基础上，编制一个详细、完整、实用的单位工程施工组织设计。

一旦确定了毕业设计的选题，下一步就是对毕业设计的整体设计(Design )，这也是CDIO的第二步。整体设计是能否做好毕业设计的关键，指导教师应该引导学生根据自己搜集的资料，做出毕业设计的框架(如毕业设计的主要内容或目录等)。首先根据指导教师在QQ群或微信群提出的问题“单位工程施工组织毕业设计的主要任务和目的是什么？”让学生将自己的设计框架列出，通过QQ或微信单独发给指导教师，再由指导教师挑出较为突出的问题，在小组中进行讨论，引导学生完成施工组织设计的框架搭建。然后进一步对框架进行查漏补缺，完善毕业设计的框架。一般而言，施工组织设计的整体框架主要包括：编制说明、工程概况、施工部署及施工准备、施工组织机构及人力资源计划、施工综合进度计划、主要施工方案及特殊施工措施、质量管理、职业健康安全管理和环境管理及保证措施、文明施工、绿色施工和计算机网络的应用等。

3.在实施工程中灵活运动PBL教学方法

将毕业设计的整体框架确定以后，就是依据框架进行具体的毕业设计的编写，也就是CDIO的第三步——实施(Implement)。对于施工组织中较为重要的几个章节内容，指导教师也要提出问题，让学生根据自己已经学过的知识和工程实际主动思考，充实施工组织设计的内容。整个施工组织设计中，较难和较易出错的地方就是横道图和网络图的画法及逻辑关系。首先指导教师提出问题：在本工程的施工过程中，都包含了那些施工工序？各工序都耗时多久？它们的逻辑关系是什么？然后让学生根据所学知识进行计算和画图，根据学生的画图情况，对较易出错的地方和较难的地方，在QQ群中上传相应的课件，录制微视频等形式进行讲解，针对不同的同学出现的具体问题，通过电话，QQ聊天，微信聊天等沟通形式进行具体问题的讲解，这样学生比较容易接受，且记得较为牢固。对于画图部分，尤其是施工平面布置图，让学生思考平面布置图中具体要包括那些内容，完善自己的平面布置图。

4.完善施工组织设计，以答辩形式完成操作

完成上述三步，一个完整的施工组织设计就完成了，完成以后，如何对学生的掌握情况进行检验，就是毕业答辩环节了，即CDIO的最后一部步—运作(Operate)。让学生对自己的施工组织设计进行一个整体的梳理，总结施工组织的主要内容，找出其中的亮点和创新的部分，做成PPT的形式，在毕业答辩上向答辩教师展示，后由答辩教师就施工组织设计提出相关问题，学生根据自己的施工组织设计进行作答，完成最后的运行。

三、结语

基于CDIO工程教育模式的土木工程专业毕业设计，将PBL教学方法融入其中，运用现代化的沟通方式，以学生为中心，在毕业设计的过程中，将构思、设计、实施和运作融为一体，以任务和问题为引导，在教师的指导下，将实践教育和理论教育有效结合在一起，让学生对所学知识进行了综合的具体的应用；激发学生学习的热情和积极性，推动学生去学习和探究知识，促进学生综合素质的全面发展，培养学生工程基础知识、实际动手能力、和工程管理能力，使学生得到了更为全面的锻炼，进而提高应用型工程技术人才的培养质量。

通过基于CDIO工程教育模式下PBL教学法在开放教育土木工程毕业设计中的应用研究发现，该教育模式不但提升了学生分析问题和解决问题的能力，也提高了开放教育土木工程学生的学位通过率，为基层电大开放教育毕业设计的教学模式改革提供了依据。