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數學建模協會工作計劃范文1
Capstone課程，即整合性實作課程，或頂點課程，是指大學高年級學生在教師指導下，應用所學專業課程知識，解決復雜且整合性工程設計問題的教學過程[1-4]。這里的復雜且整合性工程設計問題一般具有以下特點：需要大學多門課程知識才可以解決的問題；問題本身是多面向的，或在技術、專業方面存在相互沖突；是一個實際的工程設計問題，沒有現成的解決辦法；需創新應用專業基本理論和技術實務上最新成果才可以解決的問題；需考慮現實環境多方面的約束，如人力、資金、設備、材料、信息等；問題本身可能對社會及環境有廣泛而深遠的影響；教學過程能夠覆蓋多項專業核心能力培養。
Capstone課程目前已經得到國際工程教育界的廣泛重視，在國際工程教育認證的眾多版本規范中都明確提出將Capstone課程作為本科工程教育的重要必修課[5-7]。美國ABET的前身是1932年在紐約創辦的工程師專業發展理事會（ECPD），最初由美國土木工程師協會、美國機械工程師協會和美國電氣工程師協會等7個協會組成，現已發展成為由30個專業和技術性協會組成的聯盟。ABET作為一個非官方的中介性、非營利認證機構，其專業認證的權威性得到了美國教育部（USDE）和美國高等教育委員會（CHEA）的雙重認可。ABET目前主要在工程、技術、計算機科學以及應用科學等4大學科領域開展專業認證。在ABET頒布的最新工程專業認證規范中，要求每個參與認證的工程專業必須向學生提供整合性設計課程的教學實踐[8-10]。國際上其他隸屬于Washington Accord， Seoul Accord， Sydney Accords3個著名工程教育認證組織的工程教育認證機構，如中國臺灣的IEET、加拿大的CEAB、韓國的ABEEK、澳洲的EA等都有此規定要求[11-12]。工程教育中開設必修Capstone課程，已經成為國際工程教育界的發展趨勢。
在具體開課模式上，無論是Stanford、Berkeley、MIT等國際著名高校，還是IEET認證過的中國臺灣高校，都規定Capstone課程教育中，學生必須分組執行教學計劃，而非個人執行計劃，專業要制定統一的執行規則，課程內容要對應人才培養方案中多數核心能力。
到目前為止，中國高等教育對頂點課程的關注還很少，學術性的介紹和研究也不多見。據粗略考察，在教育部頒布的文件中，只有2003年頒布的《全國普通高等學校體育教育本科專業課程方案》對頂點課程有所提及，并將其定義為“?楸弦蛋囁?設的綜合四年所學知識的課程”。但是關于課程開設的內容、形式、時數則沒有詳細的規定。
與此相似，在中國土木工程本科教育中，Capstone課程也難覓蹤跡。一些類似的設計課程，如土木工程畢業設計、核心課程的課程設計等，從教學組織模式、課程評量方法，以及課程對實現教育目標和專業核心能力的檢視方面來看，這些課程還不能算是真正的Capstone課程，很多方面還存在較大差距。
武夷學院土木工程專業2015-2016學年開始被福建省教育廳批準為首批接受“臺灣中華工程教育學會”（IEET）國際工程教育認證的14個試點專業之一。武夷學院土木工程專業按照國際工程教育認證規范要求，將土木工程專業畢業設計改造為Capstone課程，并從開課模式、課程成績評量方法、課程教學效果檢視等方面開展了Capstone課程教學初步探索。2016年9月12-13日，國家工程教育認證專家進入武夷學院土木工程專業實地訪評，通過查閱Capstone課程教學檔案、現場考核學生等，對Capstone課程教學效果給予了充分肯定。本文擬對武夷學院土木工程專業Capstone課程教學進行詳細介紹，以期為推動國內土木工程專業本科教育與國際工程教育接軌，提高國際工程教育認證實效，促進新建本科高校向應用型轉型發展和培養國際化應用型高級人才提供教學參考。
一、Capstone課程體系的建立
Capstone課程不是一個單一課程，而是一個系統的課程體系。這是因為，要完成Capstone課程任務，通過課程教學取得實效，學生核心能力得到培養，必須與其他先修課程形成一個完整的課程體系。在充分論證基礎上，依托產業界專家，對課程進行改造，從人才培養方案中挑選若干實踐課程，建立從Cornerstone（基石）課程到Capstone課程的一整套從低年級到高年級遞進式整合性實作課程體系（見圖1）。
Capstone課程體系的第一層是Cornerstone課程，即基石課程，面向大學一二年級學生開設，對土木工程專業學生有數學建模競賽、CAD制圖、計算機程序設計等基礎類設計競賽，這是學生利用已掌握的少數核心能力解決模擬工程問題的初步體驗。
第二層次是銜接課程，針對大學二三年級學生開設。包括土力學與基礎工程課程設計、混凝土結構課程設計、施工組織設計課程設計、深基坑與邊坡工程課程設計、隧道工程課程設計、鋼結構課程設計等單科設計類課程，以及每年一度的省級、國家級大學生結構設計大賽和建筑信息模型（BIM）設計大賽。第二層次的課程為大二和大三學生提供了整合一部分專業核心能力解決教師設計出的工程問題的機會，是Capstone課程與Cornerstone課程的銜接橋梁。這些課程中的專業課程設計常常是個人完成課程計劃，而結構設計大賽、BIM設計大賽則是小組合作完成，旨在使學生團隊合作能力得到初步訓練。
第三層次是Capstone課程，武夷學院土木工程專業稱為土木工程設計實務課程，針對大學四年級學生開設。表1是Capstone課程綱要。從表1可以看出，Capstone課程教學以解決復雜且整合性工程問題為主要教學過程，涵蓋土木工程專業全部核心能力的訓練，通過Capstone課程教學，使學生專業核心能力得到進一步鞏固。
二、Capstone課程教學初探
（一） 按照國際工程教育認證規范要求，改造“畢業設計”為Capstone課程
在中國高等教育設置Capstone課程有兩條可能的路徑：一是在課程設置中直接增加Capstone課程，強化學生的知識整合和階段過渡。但是這要增加總學分，增加學生負擔。二是對本科教育中傳統的畢業論文（設計）、核心專業課程的課程設計等進行改造，達到Capstone課程標準。
武夷學院土木工程專業課程規劃中包括整合工程設計能力的專題實作課程，即Capstone課程，是通過對原有畢業設計課程的改造實現的。該課程為必修課程，6個學分，分別在大學四年級的第一學期和第二學期開設，其中第一學期5學分，第二學期1學分，合計6學分。因大四第二學期中途安排畢業實習，所以Capstone課程是結合畢業實習一起進行的。
按照國際工程教育認證規范要求，對原有畢業設計課程進行系統改造，以達到Capstone課程標準，具體做法是：
第一，土木工程專業的畢業設計采取分組進行，每組學生一般為3人，最多不超過4人，學生根據學習興趣自由組隊。每組完成一個工程設計實務課題，課題類型圍繞專業方向設置，一般有房屋建筑工程設計、巖土工程設計、道路橋梁工程設計等。設計過程中強調組內學生的團結協作，提倡跨小組的合作。工程設計題目主要來自于生產實踐。
第二，為涵蓋大部分土木工程專業人才培養方案中的專業核心能力訓練，擴展Capstone課程內容，Capstone課程主要內容有：制定工作計劃、深入實際調查研究和收集資料、中外文獻閱讀、現場勘查、勘探與取樣、建筑設計、結構設計與計算、施工圖設計、施工組織設計、工程概預算、工程環境影響與倫理分析等。
第三，改造課程成績評量機制。為避免出現不同指導教師對課程成績評定的偏差，規定Capstone課程的成績由三個部分組成，分別是指導教師評量成績（占總分的50%）、兩位評閱教師對Capstone課程報告書的評閱成績（取平均分，占總分的20%）和Capstone課程匯報答辯成績（由答辯小組依據匯報答辯情況評定，占總分的30%）。
第四，為每一個課題小組安排一名
業界專家，參與課題指導和成績評定。業界專家參與Capstone課程教學的優點是：一是為課題直接來源于工程實踐提供便捷途徑，業界專家承擔的工程項目就是最好的Capstone課題；二是為學生與產業界零距離接觸提供機會，學生可以通過實習直接參與業界專家的工程項目；三是提高了Capstone課程成績評定結果與業界標準的一致性程度。
（二）創新Capstone課程開課模式
國內土木工程專業畢業設計教學形式基本上是教師出題，每個學生在教學計劃規定的時間內完成設計，一人一題。這種開課模式存在的主要問題：一是假題很多，大部分的設計題目都是教師虛構的，如某某賓館設計、某某中學教學樓設計，每年的題目基本一樣。二是學生做也是假做，雖然按照一些行業規范進行設計，但是無論是房屋建筑工程、巖土工程還是道路橋梁工程的設計，都僅僅涉及結構設計或施工組織設計等很少的一部分內容，與實際工程設計要求相差甚遠，解決的問題不能算是整合性復雜的工程設計問題，課題涵蓋核心能力少，學生不能得到系統的土木工程設計訓練。三是一人一題，不能通過畢業設計教學過程為學生提供團隊協作能力訓練，不符合國際工程教育認證規范要求，而且要在有限時間內完成一個完整的工程項目設計，顯然是不切實際的，只是對畢業設計的一再簡化，教學效果不理想。
以業界專家正在承擔的實際工程項目作為Capstone課題，這種真題訓練是提高畢業設計效果、鍛煉學生專業核心能力的最好途徑。真題還需要真做，以一個實際的邊坡防護工程設計為例，課題任務應當包括現場勘查、勘探與取樣、現場測試、室內測試、防護工程結構設計、施工圖設計、施工組織設計、工程概預算、工程環境影響評價與工程倫理分析等。雖然任務較多，因為是小組合作完成，學生個人的負擔會減輕很多。
課題指導應分階段進行，在不同階段，針對課題任務的重點不同，有針對性地開展設計指導。注重引入業界專家擔任?n題指導教師，圍繞工程設計中的一些關鍵實務技術，開設專題講座，提供體驗產業界的機會，向學生傳授業界流行的設計理念與方法，使課題設計成果更加符合業界標準，而不至于“院校味”太濃厚，脫離實際。
（三）探索Capstone課程教學成效檢視辦法
準確評估Capstone課程教學效果是十分重要的，有助于課程教學效果的持續改善。依照課題分組、分階段進行的Capstone課程教學，與一般基礎課、專業課的教學模式存在明顯不同，Capstone課程教學效果評價也不能僅僅依靠課程成績來完成。問卷調查方法是一個很好的補充。
Capstone課程教學目的之一是培養學生專業核心能力。為檢視學生專業核心能力的培養效果，設置學生專業核心能力問卷調查表（見表2），針對每一項專業核心能力對學生進行調研，按照非常滿意、滿意、一般、不滿意、非常不滿意5個等級打分。通過該表的統計分析，得到學生核心能力的達成度，檢視Capstone課程教學效果。
團隊協作能力是Capstone課程教學效果的重要保障，也是國際工程教育認證專家十分重視的觀察點。Capstone課程教學的溝通主要有課題組學生之間的溝通、學生與指導教師之間的溝通、學生現場調研過程中與業界之間的溝通等。溝通能力在很大程度上影響到Capstone課程的執行效果，必須十分重視學生溝通能力的培養。可以設計Capstone課程執行中學生團隊協作問卷調查表（見表3）。該表由課題指導教師完成，針對每一位學生在課題執行中的團隊協作表現，按照非常滿意、滿意、一般、不滿意、非常不滿意5個等級打分。通過該表的統計分析，可以得到學生在Capstone課程教學過程中團隊合作能力情況。
三、結語
與土木工程專業以往的畢業設計相比較，Capstone課程在開課形式上要求學生按照小組進行，分組教學，為學生提供團隊協作能力訓練的機會。強調業界專家參與教學實踐，確保課程教學與產業界零距離接觸。課程內容要涵蓋絕大部分土木工程專業核心能力的訓練，不能簡化課題任務。
Capstone?n程作為大學四年的總體課程，在工程教育中具有重要地位。如何使課程體系、課程教學模式、課程評量方法、課程教學效果評估等更加符合國際工程教育認證的一般規范要求，國內應用型本科高校土木工程專業還面臨許多問題需要深入探索。
要積極開展Capstone課程體系的教育學理論研究，利用高等教育基本原理與高等教育歷史分析方法，論證Capstone課程體系在土木工程專業人才培養中的必要性和重要意義，建立Capstone課程體系教育理論，指導Capstone課程體系的創新教育實踐。
