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数学建模协会工作计划范文1
Capstone课程，即整合性实作课程，或顶点课程，是指大学高年级学生在教师指导下，应用所学专业课程知识，解决复杂且整合性工程设计问题的教学过程[1-4]。这里的复杂且整合性工程设计问题一般具有以下特点：需要大学多门课程知识才可以解决的问题；问题本身是多面向的，或在技术、专业方面存在相互冲突；是一个实际的工程设计问题，没有现成的解决办法；需创新应用专业基本理论和技术实务上最新成果才可以解决的问题；需考虑现实环境多方面的约束，如人力、资金、设备、材料、信息等；问题本身可能对社会及环境有广泛而深远的影响；教学过程能够覆盖多项专业核心能力培养。
Capstone课程目前已经得到国际工程教育界的广泛重视，在国际工程教育认证的众多版本规范中都明确提出将Capstone课程作为本科工程教育的重要必修课[5-7]。美国ABET的前身是1932年在纽约创办的工程师专业发展理事会（ECPD），最初由美国土木工程师协会、美国机械工程师协会和美国电气工程师协会等7个协会组成，现已发展成为由30个专业和技术性协会组成的联盟。ABET作为一个非官方的中介性、非营利认证机构，其专业认证的权威性得到了美国教育部（USDE）和美国高等教育委员会（CHEA）的双重认可。ABET目前主要在工程、技术、计算机科学以及应用科学等4大学科领域开展专业认证。在ABET颁布的最新工程专业认证规范中，要求每个参与认证的工程专业必须向学生提供整合性设计课程的教学实践[8-10]。国际上其他隶属于Washington Accord， Seoul Accord， Sydney Accords3个著名工程教育认证组织的工程教育认证机构，如中国台湾的IEET、加拿大的CEAB、韩国的ABEEK、澳洲的EA等都有此规定要求[11-12]。工程教育中开设必修Capstone课程，已经成为国际工程教育界的发展趋势。
在具体开课模式上，无论是Stanford、Berkeley、MIT等国际著名高校，还是IEET认证过的中国台湾高校，都规定Capstone课程教育中，学生必须分组执行教学计划，而非个人执行计划，专业要制定统一的执行规则，课程内容要对应人才培养方案中多数核心能力。
到目前为止，中国高等教育对顶点课程的关注还很少，学术性的介绍和研究也不多见。据粗略考察，在教育部颁布的文件中，只有2003年颁布的《全国普通高等学校体育教育本科专业课程方案》对顶点课程有所提及，并将其定义为“?楸弦蛋嗫?设的综合四年所学知识的课程”。但是关于课程开设的内容、形式、时数则没有详细的规定。
与此相似，在中国土木工程本科教育中，Capstone课程也难觅踪迹。一些类似的设计课程，如土木工程毕业设计、核心课程的课程设计等，从教学组织模式、课程评量方法，以及课程对实现教育目标和专业核心能力的检视方面来看，这些课程还不能算是真正的Capstone课程，很多方面还存在较大差距。
武夷学院土木工程专业2015-2016学年开始被福建省教育厅批准为首批接受“台湾中华工程教育学会”（IEET）国际工程教育认证的14个试点专业之一。武夷学院土木工程专业按照国际工程教育认证规范要求，将土木工程专业毕业设计改造为Capstone课程，并从开课模式、课程成绩评量方法、课程教学效果检视等方面开展了Capstone课程教学初步探索。2016年9月12-13日，国家工程教育认证专家进入武夷学院土木工程专业实地访评，通过查阅Capstone课程教学档案、现场考核学生等，对Capstone课程教学效果给予了充分肯定。本文拟对武夷学院土木工程专业Capstone课程教学进行详细介绍，以期为推动国内土木工程专业本科教育与国际工程教育接轨，提高国际工程教育认证实效，促进新建本科高校向应用型转型发展和培养国际化应用型高级人才提供教学参考。
一、Capstone课程体系的建立
Capstone课程不是一个单一课程，而是一个系统的课程体系。这是因为，要完成Capstone课程任务，通过课程教学取得实效，学生核心能力得到培养，必须与其他先修课程形成一个完整的课程体系。在充分论证基础上，依托产业界专家，对课程进行改造，从人才培养方案中挑选若干实践课程，建立从Cornerstone（基石）课程到Capstone课程的一整套从低年级到高年级递进式整合性实作课程体系（见图1）。
Capstone课程体系的第一层是Cornerstone课程，即基石课程，面向大学一二年级学生开设，对土木工程专业学生有数学建模竞赛、CAD制图、计算机程序设计等基础类设计竞赛，这是学生利用已掌握的少数核心能力解决模拟工程问题的初步体验。
第二层次是衔接课程，针对大学二三年级学生开设。包括土力学与基础工程课程设计、混凝土结构课程设计、施工组织设计课程设计、深基坑与边坡工程课程设计、隧道工程课程设计、钢结构课程设计等单科设计类课程，以及每年一度的省级、国家级大学生结构设计大赛和建筑信息模型（BIM）设计大赛。第二层次的课程为大二和大三学生提供了整合一部分专业核心能力解决教师设计出的工程问题的机会，是Capstone课程与Cornerstone课程的衔接桥梁。这些课程中的专业课程设计常常是个人完成课程计划，而结构设计大赛、BIM设计大赛则是小组合作完成，旨在使学生团队合作能力得到初步训练。
第三层次是Capstone课程，武夷学院土木工程专业称为土木工程设计实务课程，针对大学四年级学生开设。表1是Capstone课程纲要。从表1可以看出，Capstone课程教学以解决复杂且整合性工程问题为主要教学过程，涵盖土木工程专业全部核心能力的训练，通过Capstone课程教学，使学生专业核心能力得到进一步巩固。
二、Capstone课程教学初探
（一） 按照国际工程教育认证规范要求，改造“毕业设计”为Capstone课程
在中国高等教育设置Capstone课程有两条可能的路径：一是在课程设置中直接增加Capstone课程，强化学生的知识整合和阶段过渡。但是这要增加总学分，增加学生负担。二是对本科教育中传统的毕业论文（设计）、核心专业课程的课程设计等进行改造，达到Capstone课程标准。
武夷学院土木工程专业课程规划中包括整合工程设计能力的专题实作课程，即Capstone课程，是通过对原有毕业设计课程的改造实现的。该课程为必修课程，6个学分，分别在大学四年级的第一学期和第二学期开设，其中第一学期5学分，第二学期1学分，合计6学分。因大四第二学期中途安排毕业实习，所以Capstone课程是结合毕业实习一起进行的。
按照国际工程教育认证规范要求，对原有毕业设计课程进行系统改造，以达到Capstone课程标准，具体做法是：
第一，土木工程专业的毕业设计采取分组进行，每组学生一般为3人，最多不超过4人，学生根据学习兴趣自由组队。每组完成一个工程设计实务课题，课题类型围绕专业方向设置，一般有房屋建筑工程设计、岩土工程设计、道路桥梁工程设计等。设计过程中强调组内学生的团结协作，提倡跨小组的合作。工程设计题目主要来自于生产实践。
第二，为涵盖大部分土木工程专业人才培养方案中的专业核心能力训练，扩展Capstone课程内容，Capstone课程主要内容有：制定工作计划、深入实际调查研究和收集资料、中外文献阅读、现场勘查、勘探与取样、建筑设计、结构设计与计算、施工图设计、施工组织设计、工程概预算、工程环境影响与伦理分析等。
第三，改造课程成绩评量机制。为避免出现不同指导教师对课程成绩评定的偏差，规定Capstone课程的成绩由三个部分组成，分别是指导教师评量成绩（占总分的50%）、两位评阅教师对Capstone课程报告书的评阅成绩（取平均分，占总分的20%）和Capstone课程汇报答辩成绩（由答辩小组依据汇报答辩情况评定，占总分的30%）。
第四，为每一个课题小组安排一名
业界专家，参与课题指导和成绩评定。业界专家参与Capstone课程教学的优点是：一是为课题直接来源于工程实践提供便捷途径，业界专家承担的工程项目就是最好的Capstone课题；二是为学生与产业界零距离接触提供机会，学生可以通过实习直接参与业界专家的工程项目；三是提高了Capstone课程成绩评定结果与业界标准的一致性程度。
（二）创新Capstone课程开课模式
国内土木工程专业毕业设计教学形式基本上是教师出题，每个学生在教学计划规定的时间内完成设计，一人一题。这种开课模式存在的主要问题：一是假题很多，大部分的设计题目都是教师虚构的，如某某宾馆设计、某某中学教学楼设计，每年的题目基本一样。二是学生做也是假做，虽然按照一些行业规范进行设计，但是无论是房屋建筑工程、岩土工程还是道路桥梁工程的设计，都仅仅涉及结构设计或施工组织设计等很少的一部分内容，与实际工程设计要求相差甚远，解决的问题不能算是整合性复杂的工程设计问题，课题涵盖核心能力少，学生不能得到系统的土木工程设计训练。三是一人一题，不能通过毕业设计教学过程为学生提供团队协作能力训练，不符合国际工程教育认证规范要求，而且要在有限时间内完成一个完整的工程项目设计，显然是不切实际的，只是对毕业设计的一再简化，教学效果不理想。
以业界专家正在承担的实际工程项目作为Capstone课题，这种真题训练是提高毕业设计效果、锻炼学生专业核心能力的最好途径。真题还需要真做，以一个实际的边坡防护工程设计为例，课题任务应当包括现场勘查、勘探与取样、现场测试、室内测试、防护工程结构设计、施工图设计、施工组织设计、工程概预算、工程环境影响评价与工程伦理分析等。虽然任务较多，因为是小组合作完成，学生个人的负担会减轻很多。
课题指导应分阶段进行，在不同阶段，针对课题任务的重点不同，有针对性地开展设计指导。注重引入业界专家担任?n题指导教师，围绕工程设计中的一些关键实务技术，开设专题讲座，提供体验产业界的机会，向学生传授业界流行的设计理念与方法，使课题设计成果更加符合业界标准，而不至于“院校味”太浓厚，脱离实际。
（三）探索Capstone课程教学成效检视办法
准确评估Capstone课程教学效果是十分重要的，有助于课程教学效果的持续改善。依照课题分组、分阶段进行的Capstone课程教学，与一般基础课、专业课的教学模式存在明显不同，Capstone课程教学效果评价也不能仅仅依靠课程成绩来完成。问卷调查方法是一个很好的补充。
Capstone课程教学目的之一是培养学生专业核心能力。为检视学生专业核心能力的培养效果，设置学生专业核心能力问卷调查表（见表2），针对每一项专业核心能力对学生进行调研，按照非常满意、满意、一般、不满意、非常不满意5个等级打分。通过该表的统计分析，得到学生核心能力的达成度，检视Capstone课程教学效果。
团队协作能力是Capstone课程教学效果的重要保障，也是国际工程教育认证专家十分重视的观察点。Capstone课程教学的沟通主要有课题组学生之间的沟通、学生与指导教师之间的沟通、学生现场调研过程中与业界之间的沟通等。沟通能力在很大程度上影响到Capstone课程的执行效果，必须十分重视学生沟通能力的培养。可以设计Capstone课程执行中学生团队协作问卷调查表（见表3）。该表由课题指导教师完成，针对每一位学生在课题执行中的团队协作表现，按照非常满意、满意、一般、不满意、非常不满意5个等级打分。通过该表的统计分析，可以得到学生在Capstone课程教学过程中团队合作能力情况。
三、结语
与土木工程专业以往的毕业设计相比较，Capstone课程在开课形式上要求学生按照小组进行，分组教学，为学生提供团队协作能力训练的机会。强调业界专家参与教学实践，确保课程教学与产业界零距离接触。课程内容要涵盖绝大部分土木工程专业核心能力的训练，不能简化课题任务。
Capstone?n程作为大学四年的总体课程，在工程教育中具有重要地位。如何使课程体系、课程教学模式、课程评量方法、课程教学效果评估等更加符合国际工程教育认证的一般规范要求，国内应用型本科高校土木工程专业还面临许多问题需要深入探索。
要积极开展Capstone课程体系的教育学理论研究，利用高等教育基本原理与高等教育历史分析方法，论证Capstone课程体系在土木工程专业人才培养中的必要性和重要意义，建立Capstone课程体系教育理论，指导Capstone课程体系的创新教育实践。
