基于“能力-素质-知识” 架构的房屋建筑学课程大纲及教学实践[J].pdf

本文受全国教育科学/十一五0规划、2006年度教育部重点项目/符合国际工程教育共识的CDIO培养模式应用研究0(DIA060144),和广东省软科学研究计划重点项目/基于CDIO工程教育理念的创新型人才培养模式研究0(2007B070900109)支持。/?)M0Oyv#Ll王英姿熊光晶康全礼=摘要我国工程教育的教学大纲通常只专注于知识体系构建,而学生的自主性、创造性、学习能力和适应能力等培养缺位；课程教学内容与方法相对陈旧,使得学生在现代工程活动中赖以生存和成长的团队精神、交流能力以及多学科、大系统掌控能力几乎得不到发展。结合课程特点和现实条件探索出将能力培养落到实处的适宜教学模式颇具意义。本研究借鉴国际工程教育经验,在/房屋建筑学0课程中创立了基于/能力)素质)知识0架构的课程大纲以及借助团队协作项目设计等形式强化学生各项能力培养的教学模式。=关键词能力培养教学大纲房屋建筑学教学改革CDIO=收稿日期2009年7月=作者简介王英姿,华中科技大学建筑与城市规划学院博士研究生,汕头大学土木工程系副教授；熊光晶,汕头大学土木工程系系主任、教授、博士生导师；康全礼,汕头大学高等教育研究所副教授。科技、经济和社会的飞速发展,使工程与社会、工程与经济、工程与科学以及不同工程门类之间形成了既相互依存、相互促进又相互制约的关系,推动了近20年来基于/大工程观0的国际工程教育大改革。国内外逐步形成共识:为应对持续变化的世界,能力比专业知识更为重要。以美国麻省理工学院为首的国际研究团队所创立的CDIO工程教育模式,主张以学生的四大能力和素质(基础知识、个人素质和职业技能、交流沟通能力和工程)社会大系统适应能力)为培养目标,以产品的构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Im2plement)和运行(Operate)的生命周期为学习主线。已有越来越多的国外高校采用CDIO培养模式。汕头大学于2006年成为CDIO国际组织的第一个中国成员,并结合我国国情提出了EIP-CDIO培养模式。目前我国工程教育普遍采用的教学大纲通常只专注于知识体系构建,而各项能力培养却流于口号,很难使学生的自主性、创造性、学习能力和适应能力得到充分的发展；更为重要的是,课程教学内容和方法相对陈旧,使得学生在现代工程中赖以生存和成长的团队精神、交流能力和多学科、大系统掌控能力方面几乎得不到发展。因此在基于EIP-CDIO模式的教学改革中,房屋建筑学课程提出并采用了集/能力、素质和知识0为一体的教学大纲,并在教学内容与方法、过程监控和考核标准各方面进行全方位、多层次的改革。B、/?)M0yv1.结合课程特点提炼合适的教学目标。对土木工程学科而言,随着现代科学技术的学科交叉、渗透与综合,现代工程的科学性、社会性、实践性、创新性、复杂性等特点更加突出。现代土木工程是由/构想)设计)建造)运行0等环节组成的工程链。每个环节都存在着大量的技术和社会经济问题；沿着这条链向前移,技术含量的比重逐步增加,沿着这条链向后移,社会经济含量的比重则逐步上升。这就需要一大批能够综合应用现代科学理论和技术手段、懂管理、会经营的高质量工程技术人才。对土木工程学科的人才培养而言,学生除了要牢牢掌握既有的知识,还必须具备终身学习的能力、良好的沟通能力和团队精神,具备对本专业、本行业乃至社会、历史、文化、环境等方面系统的理解和掌控能力。然而这些能力的)155)培养没有包含在传统的教学理念中。传统的房屋建筑学课程教学目标是理解建筑设计的基本原理和方法、掌握常用建筑构造的做法与特点,而新的房屋建筑学课程在教学目标中明确提出/能力培养要求0(参见表1)。V1y/?)M0v能力、素质与知识二级指标接触训练应用第1级:技术知识和推理1.1建筑及其设计的基本原理BA1.2工业与民用建筑构造原理；国内外建筑设计和建筑构造经验；BA1.3建筑与社会的关系BB1.4建筑与环境的关系BB第2级:个人素质、职业技能和职业道德2.1工程推理和解决问题BBC2.2实验中探寻知识C2.3系统思维CCC2.4个人技能和态度ABA2.5职业技能和道德BCB第3级:人际技能:团队协作和交流3.1团队精神ABA3.2交流AAA3.3外语交流DDD第4级:企业和社会的构思、设计、实施和运行(CDIO)系统4.1外部和社会环境DCC4.2企业及商业环境D4.3构思与工程系统BBB4.4设计BBB4.5实施CCC4.6运行DDD*目标栏内以A、B、C、D来表示要求达到的程度,A为最高要求,无要求则留空。接触指在教、学活动中有所提及但没有训练和测试要求；训练指有明确要求并有测试项目；应用指在教、学中有所应用而不论是否曾给予相关训练或考核。2.基于/能力)素质)知识0架构的课程大纲。在EIP-CDIO培养模式下,房屋建筑学课程拟定和采用了如表1所示的/能力)素质)知识0教学大纲。=、vLl1.学习内容与教学活动。根据新的课程大纲,课程重新组织和安排了学习内容和教学活动(见表2)。学习内容方面拓宽了知识面,增加了建筑与社会、建筑与环境的关系等内容。教学活动改变了原来的授课(针对知识点)+课程设计(重复验证式的)的形式,形成授课+研讨+团队设计的新形式。教师授课减至24学时。新增的教学活动分为两个层次,其一是将知识点编列出系列问题,要求学生基于问题自学和团队学习,并进行课堂研讨,时间12学时；其二是贯穿全课程的团队设计项目,利用课堂12学时进行设计展示和评价。2.融入各项能力培养的团队设计。本次改革一个最重要的变化是将原来重复验证性的课程设计拓展成符合现代工程实践逻辑、包括构想)设计)建造)运行全过程及工程-社会大系统因素的团队设计项目。有研究表明,学生能记住听课的25%内容、看书的50%,在实践中学则收获更多。故将团队设计作为能力培养和知识应用、扩展与提高的主要载体,选择/住宅0这一最基本和最大量而创意空间最大的建筑类型作为设计对象,确定如表3所示的5个项目。各项目均有明确的主题,供学生自由选择,要求完成建筑方案设计和指定建筑部位及自选建筑构件的构造设计。每34个学生组成一个团队,全班分为14组,每34组从表2中选择一个题目,使学生以团队内协作、团队间协作加竞争的方式进行学习和工作。根据建筑及其设计的特点,在整个设计过程中,教师引导学生完成两次CDIO的全过程。第一次每个团队首先对设计任务进行总体构思(C),即根据/客户0要求和社会、环境与节能条件,构想和设计住宅的空间和形体组合；接着完成V2?!8能力培养目标学习内容教学活动个人素质、职业技能和职业道德1、住宅如何满足人类社会要求2、可持续发展的设计观3、建筑设计工作的内容、方法、态度1、授课、案例研讨2、授课、团队设计过程3、授课、案例研讨、团队设计和针对团队设计成果的评价、改进团队协作和交流1、团队内分工合作2、团队不同意见的协调3、工作成果的表达1、团队设计过程2、团队设计过程3、对设计成果的展示和评价构思、设计、实施和运行(CDIO)系统1、所谓优秀住宅的普遍特征2、建筑设计工作中如何遵守法规3、设计过程与甲方发生矛盾的处理1、授课、案例讨论2、团队设计过程；设计成果的规范性讨论；设计过程的角色扮演3、模拟道德困境进行讨论；对设计成果的展示和评价)156)高等工程教育研究2010年第1期建筑设计(D)；然后在全班展示其设计,同学和老师扮演/客户0、/开发商0或/政府0等不同角色对其成果进行评估,经辩论形成评价意见以供团队修改参考(I)；最后各团队讨论并修改方案(O)。其后进行建筑构造的设计,反复一轮CDIO过程。对比过去课程设计中的单纯进行设计过程,新的团队项目的C-D-I-O过程带给学生更多的自主思考、研究探索、创意创新、反思检验以及工程伦理的体验。任务的复杂性会激发学生挑战困难的激情、勇气与毅力,锻炼综合运用知识以及动手能力、表达沟通能力、文字写作能力和团队协作能力。两次反复的构思、设计、评估和改进过程,不仅强化了学生对一些技术数据、设计规范和建造要求的理解与记忆,而且促使学生发现和发挥自己的潜能。V3!9/0项目选题设计主题1/城市绿岛0居住小区单元式住宅建筑设计具有良好生态环境和景观的住宅2/和谐乌桥0居住小区单元式住宅建筑设计满足不同阶层混和居住的住宅3/适应性0住宅建筑设计解决多代共居和人口变化问题的住宅4经济型住宅建筑设计为城市中低收入家庭服务的住宅5/绿色实践0居住小区单元式住宅建筑设计节能住宅3.过程监控与考核。改革前的考核方式是笔试占总成绩80%,课程设计占总成绩20%。改革后配合课程目标和大纲的变化,团队设计占总成绩80%,对知识测试的笔试结果占总成绩的20%。其中对团队设计的考核包含了对能力的评价,成果占50%(重点考察知识运用与设计合理规范)、团队设计过程占30%(重点考察团队协作能力,要求提交构思、设计、评估和改进各阶段的会议与讨论记录)、个人学习报告占20%(重点考查个人能力与素质)。由于团队设计是贯穿整个学习过程的能力培养载体,故不对设计成果的完美性提过高要求,重点强调学生在学习过程中的表现和提高,鼓励学生的创新意识和探索欲望。、|zr1.学生认可教学模式,学习兴趣明显提高。完成课程教学后,学生在学习小结中普遍表示对本课程要求掌握的知识有清楚、全面的认识,有更高的求知志趣,养成了主动学习、查阅文献和课外书籍的习惯；更重要的是通过团队设计项目全过程的培养和锻炼,学生的个人发展能力(特别是自学与实践)、协同工作能力和对工程-社会系统适应与调控能力都得到提高,自己更加自信。课程采用的鼓励自主学习、强调运用知识和发挥创意的教育模式受到学生欢迎,课堂上学生积极参与讨论,认真准备和展示自己的成果,热衷质疑和发表不同见解,学习兴趣明显提高。2.学生掌握知识更牢固。传统的教学模式下,由于缺乏对知识的运用,学生容易将通过考试作为学习目标,通常专注于记忆考试内容,而过后很容易遗忘。新模式强调对知识的运用,虽不强调考试,但也进行了知识测验,结果是学生的笔试成绩与往届相比基本持平。但由于学生有对知识的主动运用,教师和学生都感觉知识掌握得更为牢固扎实。学生在团队设计中能主动运用建筑节能与环保方面的建筑设计前沿知识,这也是以往没有的。3.学生能力获得提升。教师通过对教学过程的观察以及对研讨交流和最终设计成果的考核,认为本次课程改革使得学生的各项能力均获得提高。通过某团队的学习过程和学生的改变可以发现学生在教学全过程中能力的锻炼和提升:个人能力方面。对初学建筑设计的学生而言,本次设计任务相对艰巨,该团队成员在开始时信心不足。在教师的引导和任务的驱使下,团队成员经历了自学、调查、讨论、构思、设计、绘图、写作、制作PPT展示文稿、介绍方案、答辩、修改等大量环节。课程学完后,成员们不仅手头积累了一大堆资料、讨论记录、文本草稿和草图,心里更充满了面对设计的信心。团队协作能力方面。本课程要求学生必须在团队中完成各项学习任务,这比以往的独立学习更具挑战性。成员们在功能安排、结构体系、空间形式、构件尺寸确定等方面经过了多次争论和协调。团队成员最后写到:/我不但要学会设计,也要学会怎样去融入一个团队中,怎么去发表自己的观点和接受别人的观点。我们只有具备团队精神,进行分工合作,最后才能得到我们的成果。0工程)社会大系统中开发产品的能力。课程改革后在团队项目设计过程中真正锻炼了学生在工程)社会大系统中开发产品的能力。如该团队开发解决多)157)基于/能力)素质)知识0架构的房屋建筑学课程大纲及教学实践代共居和人口变化问题的/适应性0住宅,是典型的从满足社会需求的角度开发产品的任务。该团队首先紧紧抓住当前家庭生活内容、独生子女家庭人口构成和变化规律以及老人及其子女在空间上的分隔和联系的程度、空间的可变性等方面进行学习和思考；然后运用建筑学、建筑构造等工程知识对建筑功能、空间、形态和构件进行安排设计；展示交流,并听取老师和同学的评价意见；然后进行改进并形成最终成果。这种展示和改进的过程是以往从没有过的。以往学生完成设计后交给老师就万事大吉了,虽然最后拿到评定的分数,但是这分数究竟代表什么意义,它与设计质量如何、设计问题出在哪里有何关系,难得有人深究。而本次教学的团队设计项目过程由于与实际开发产品的逻辑相一致,学生很自然地走上不同于完成作业的/开发商0开发住宅产品的路子。4.为后续学习打下了基础。本课程是土木工程系EIP-CDIO培养模式下的一体化课程体系中的二级项目,其后还有/结构与岩土工程设计0和/高级土木工程设计0等项目。本课程中形成的团队学习形式、交流讨论方式等将一直得到保留。同时本次的设计成果作为工程建造的第一阶段成果,将成为后续课程的设计和研究对象,学生可以在深入学习专业知识的过程中保持持续思考,并持续完善本次住宅的建筑和构造/设计0。总之,汕头大学土木工程系在房屋建筑学课程中创立了基于/能力)素质)知识0架构的课程大纲以及通过团队协作项目设计等形式强化学生各项能力培养的教学模式,这一探索已经取得了一定的效果,今后还将不断积累经验和改进提高。参考文献1.http:M.2.$:5VCDIOEIP)CDIO6,562008M1。3.deb:5:G6,562009M2。4.LinPeng,WangYingzi,XiongGuangjing:AdoptionofCDIOele2mentsinthefinalyearcivilengineeringdesignproject,WorldTrans2actionsonEngineeringandTechnologyEducation,UNESCOInterna2tionalcentreforengineeringEducation,2006,5(2):283286.5.GuangjingXiong,XiaohuaLu:ACDIOCurriculumDevelopmentinaCivilEngineeringProgramme,WorldTransactionsonEngineeringandTechnologyEducation,UNESCOInternationalcentreforengineeringEducation,6(2):341344.6.#6,S、qr:5v=6,v2007M。CaseStudyonthe/Ability2Quality2Knowledge0StructureinHousingArchitectureCurriculumsyllabusandTeachingPracticeWangYingzi,XiongGuangjing,KangQuanliInordertoapproachtheinternationallevelofengineeringeducationandmeetthecapacity2cultivatingrequire2mentsuniversallyacknowledgedbyinternationalengineeringeducationcommunity,thesyllabusofChinacsengineer2ingeducationmustbechanged.Thereasonisthatthecurrentwidelyusedsyllabusonlyfocusesonknowledgecon2struction,whilestudentscautonomy,creativity,learningabilityandadaptability,aswellasothercapacity2cultivat2ingareingreatlack；moreover,curriculumcontentand