工程教育下的建筑CAD課程教學改革

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【摘要】根據建筑專業工程人才培養的新要求，探索基于CDIO工程教育理念的建筑cad課程改革，包括教學內容、教學模式、專業教師水平和考核方式。旨在以CDIO大綱中應用能力為導向，CAD技術為手段，實際項目為載體，培養學生基礎能力、綜合能力、應用能力和創新能力。

【關鍵詞】CDIO；CAD技術；工程能力

1引言

當前，“一帶一路”、國際化城市建設等重大戰略的實施，催生了新一輪的基礎設施、房地產、新興工業項目的建設，也加速了建筑生產的集約化、智能化、智慧化進程。這些不僅需要增加建筑行業就業人員數量，同時對建筑專業工程人才的培養提出了新的要求。其中能熟練應用建筑CAD技術是建筑專業工程人才必備的核心技能之一。眾所周知，CAD（計算機輔助設計）技術可以大大提高工作效率，縮短設計周期，熟練掌握CAD技術已成為各行業工程人員必備的職業技能。《建筑CAD》作為土建類專業CAD技術的主要載體課程，其實踐性強且與國家行業規范及標準緊密聯系，是后續課程和其他專業課程的基礎，也是一門重要的專業技術課[1]。而當前教育模式下，高校所培養的CAD人才在各項工程能力上都很難達到現代建筑工程人才需求，迫切需要新的教育理念的引入。CDIO是由美國麻省理工學院和瑞典皇家理工學院等4所大學組成的工程教育改革研究團隊，針對理論知識與實踐能力并重的工科人才培養原則，提出的以能力培養為目標的工程教育理念。CDIO代表構思（Conceiving）、設計（Designing）、實現（Implementing）、運行(Operation)。其核心就是“教、學、做”三位一體，即教師變身成“大學教師”與“準工程師”的結合體，使學生在專業課程的學習中，有效做到“做中學”。

2傳統教育理念下建筑CAD課程面臨的問題

建筑CAD課程對建筑類專業學生的工程實踐能力、創新意識培養具有重要作用，學生熟練掌握和應用CAD軟件進行工程圖的繪制或建模，為后續的建筑結構、建筑施工、實習實訓、畢業設計等打下良好的基礎，也為順利畢業并快速適應工作崗位奠定基礎[2]。因此，土建類院校一直非常重視建筑CAD課程的教學工作，也進行了一系列比較有效的改革，如增加實踐環節、推動項目式教學、改革考核方式等。然而，受傳統教育理念影響，導致所培養學生仍然無法滿足社會對建筑CAD人才的需求。具體體現在以下幾個方面：1）教學內容與工程實際脫軌很多教師在講授建筑CAD時，單純地利用一些相關軟件進行教學，即使加入一些項目進行練習，但是仍然圍繞基本繪圖知識展開，教學內容上沒有一套完整的工程實例，繪圖知識點之間缺乏系統性、連貫性，學生學后對工程實際案例缺乏概念[3]，仍然無法具備工程實踐能力，更談不上具有創新意識。2）教學模式受到客觀條件限制CAD課程雖然多采用現代信息技術進行授課，如利用多媒體軟件進行項目化教學，利用網絡資源進行翻轉課堂，這些教學模式雖然相較以前有很多的進步，但是由于受CAD軟件更新速度、教學硬件設施條件、教師工程能力水平、學生接受能力不同等因素影響，教學效果一直不理想。3）專業教師缺乏企業實踐鍛煉隨著近年來土建類專業招生規模的迅速擴大，專業教師緊缺成為高校的一個普遍現象，因此很多學校引進了大量剛剛畢業的碩士生和博士生作為青年教師以充實教師隊伍。由于這些教師入職前的學習經歷都是在學校里完成，雖然理論知識扎實，但缺乏實際工程的鍛煉，工程素質普遍不高。其很難將學生培訓達到現代建筑工程人才需求水平。4）考核方式阻礙創新精神實現我院將建筑CAD課程成績評定為：總成績=平時20%+作業10%+期中10%+期末60%，從公式可以看出，期末成績仍然起決定性作用。“一考定論”和“千人一卷”的現象仍然存在，這就導致了部分學生不注重平時的學習與積累，考前臨時抱佛腳[4]。不合理的考核方式造成了學生思想懈怠、能力低下，學習上缺乏主動性、積極性，也阻礙了學生創新精神。因此，為切實提高土建類專業學生的工程實踐能力和創新意識，為社會輸送合格的建筑工程人才，有必要對建筑CAD課程考核方式進行改革。

3基于CDIO理念的建筑CAD課程改革措施

CDIO大綱將工程畢業生的能力分為基礎能力、綜合能力、應用能力和創新能力[5]，而這些能力也是建筑工程人才必備的技能。基于CDIO理念，以工程實際項目為載體，達到“教、學、做”三位一體，使教師成為“大學教師”與“準工程師”的結合體，使學生有效做到“做中學”。建筑CAD課程改革具體措施如下：1）教學內容模塊化根據CDIO能力要求，將建筑CAD課程內容劃分為4個模塊，即基礎模塊、綜合模塊、項目模塊和拓展模塊。以學生熟知的一個實際住宅項目為例，從該項目建筑小部件門窗、樓梯、沙發、衣柜等入手進行基礎模塊的學習，然后再進行綜合模塊中平面圖和施工圖等綜合圖例的繪制，接著合成一個總項目工程圖，最后由住宅項目拓展到其他辦公項目、商業建筑項目和餐飲建筑項目等。此過程的學習訓練，既可以使學生加深對工程項目實施過程的理解，培養學生繪圖能力，又可以將其他課程融合到本課程當中，達到融會貫通的目的。教學內容層層遞進、環環相扣，能不斷提高學生的學習興趣，使其各項工程能力得到不斷提升，從而達到良好的教學效果。具體實施方案如圖1所示。2）教學模式多樣化基于CDIO能力要求，在課程內容模塊化的基礎上，進行教學模式的改革。考慮到各模塊內容的特點不同，可打破單一固定的教學模式，采取多種教學模式。即根據課程內容分模塊設置教學模式如下：①基礎模塊使用實例教學法基礎項目中精選了項目中一些基礎部件作為講解實例，這些實例針對性和啟發性都較強，在講解過程中，可結合建筑CAD課程的基礎知識和相關命令來組織教學，由淺入深、循序漸進的逐步講解，這種實例教學法，能夠使學生初步意識到課程的重要性，從而激發學生今后的學習熱情，為后續學習奠定良好的基礎。②綜合模塊應用項目教學法隨著授課內容的不斷深入，學生的繪圖能力不斷提高，在此模塊學習初期可先將整個項目的建筑施工圖整體呈現出來，由任課教師進行總體講解，并按照同組異質[6]的分組原則，將班級人員分成4-6組，每組成員再細分相應的任務，最后各組成員共同努力完成整套施工圖。學生在接到任務后，通過小組討論、資料查閱、圖形繪制及設計修改等環節，可以切實體會到CAD軟件的魅力，此種教學法將CDIO的構思、設計、實施、運行過程運用其中，真正實現了“做中學”，同時有助于培養學生團隊協作精神[7]。③項目模塊運用翻轉課堂學生經過前兩個模塊學習，對軟件各項功能已經比較了解，對建筑施工圖的繪制要點也已熟悉。接下來在進行結構和設備施工圖的學習時，運用翻轉課堂形式，學生通過之前學習的積累和借助于互聯網技術，由主動聽課群體變成主動參與課堂的主體，培養了學生的工程能力[8]。教師則可將更多的時間和精力投入到引導學生解決問題的研究之中[9]。④拓展模塊利用慕課資源拓展模塊因受教學課時限制，教師很難再面面俱到、按部就班的將其他項目一一講解。近年來，受互聯網影響，出現了大量優質慕課資源，因此該模塊的學習可改為利用慕課資源讓學生自學，教師可以將優質資源推薦給學生，學生利用課下時間進行學習，教師根據學生反映的問題進行集中答疑。這種模式既可解決課時不足問題，又可滿足差異化教學。各模塊教學模式安排如圖2（圖中阿拉伯數字表示該任務所含課時數）。3）專業教師實踐化教師素質和教學能力水平決定教學效果。CDIO理念下教師不僅是建筑類專業理論知識領域專家，更應該熟悉工程項目現場管理模式，能操控先進工程設備和技術，在應對實際工程問題能以有效方式解決[10]，是“大學教師”與“準工程師”的結合體。CDIO專業教師可以通過外引內培的方式，“外引”是健全“人才引聘”制度，加大優惠政策，引進專業理論水平過硬、工程實踐經驗豐富的雙師人才，也可定期聘請建筑一線的知名專家學者舉辦學術講座；“內培”是通過專業訓練、企業掛職等方式鼓勵青年教師參與大中型工程項目實踐，促進青年教師理論和實踐能力的全面提高。4）考核方式多元化公平公正的考核方式能督促學生擺正學習態度，提高學習動力。為切實提高學生建筑工程應用能力，在課程考核中應注重各階段性任務完成情況[11]。在考核方式上可以采取多種方式，比如基礎模塊采取個人考核（占比20%），以學生當堂實例完成的情況進行考核，本項目共8課時，分4次上完，這樣每次課成績占比5%；綜合模塊采取小組考核（占比40%），該考核指標包括組內成員互評（10%）+組長評定（10%）+教師評定（20%）；項目模塊采取綜合考核（20%），因該項目內容涉及建筑施工圖、結構施工圖和設備施工圖，教師可根據該模塊綜合表現進行考核；拓展模塊采取公開考核（20%），因該項內容是由同學根據慕課資源拓展學習的結果，最終的成果可以采取大作業的形式，由教師（10%）和班級同學（10%）進行公開評定。通過多種考核方式，能保證課程考核的全面性和公平性。其考核成績既能反映學生創新能力和團隊合作能力，也能激發學生學習熱情[12]。

4結語

以CDIO工程教育理念為指導，探索了如何提高學生CAD技術能力，提出了對教學內容模塊化、教學模式多樣化、專業教師實踐化、考核方式多元化的“四化”課程改革措施。當然，課程改革需要在實踐中不斷摸索和改進。今后我們將在實踐中逐步完善各個環節，以培養適合建筑行業需要的工程應用人才。

參考文獻

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[12]張蓉，李春祥.CDIO模式下工程管理專業人才培養研究[J].中國電力教育，2014(29):26-27+30.

作者：胡鳳菊 吳霞 衣淑麗 安麗潔 單位：青島黃海學院